腐蚀技术（共12篇）
腐蚀技术 篇1
摘要：油井的腐蚀造成的经济损失十分严重。原油对管道, 泵, 机器的腐蚀造成工具经济损失的同时, 严重时还会造成油井停产, 停业, 那么损失更是不可估量。而且油井管道的严重腐蚀还会严重污染地下水。现在城市的净化水能力有限, 无法净化或者完全排除石油中的有毒有机分子。所以, 一旦石油管道被严重腐蚀, 污染了城市地下水, 那么则会严重影响到城市居民的用水, 严重威胁人民的生命财产。所以, 如何进行油井腐蚀的监测, 如何进行对油井的防腐就显得尤为重要, 这将是本文笔者的论述重点。
关键词：油井腐蚀,监测技术,腐蚀原因,防腐措施
我国石油开采领域中油井的腐蚀问题目前究竟是一个什么样的状况呢?笔者将首先介绍一下我国油井腐蚀的问题现状;然后, 笔者将对我国目前采用的油井腐蚀监测技术进行简单的介绍;接着, 笔者将根据自己多年以来的工作经验总结造成油井腐蚀的因素;最后, 笔者针对造成油井腐蚀的重要因素提出针对性的防腐措施。
1 油井腐蚀的问题现状
目前我国石油开采产业的油井腐蚀情况十分严重。石油作业的环境是“高压, 高温, 高含水, 高矿化度”。在这样的环境下作业, 油井, 石油管道, 泵, 机器都十分容易腐蚀。每年石油产业因腐蚀问题造成的经济损失达到十几亿元人民币!这损失里面包括直接的经济损失, 还包括因腐蚀严重导致的停产, 停业损失。而且后者比前者还要大得多!目前我国石油企业对于油井腐蚀的问题十分重视, 采用了一系列科学的油井腐蚀监测技术对油井进行时时的监测, 同时还采用了有效的防腐手段, 减缓油井的腐蚀速度。可以说, 石油企业采用油井腐蚀监测技术以及一系列的防腐措施以来, 油井腐蚀所造成的严重经济损失已经大大减少了。不过, 目前我国所采用的油井腐蚀监测技术以及防腐手段还有很多地方落后于欧美, 日本等发达国家, 所以仍需要百尺竿头更进一步, 不断地努力, 缩小与国际领先水平的距离!
2 油井腐蚀监测技术之浅谈
2.1 井下挂环器
井下挂环器是目前较为先进的技术, 实施起来也比较简单易行, 是将挂环器与油井管道连接安装在一起, 下到油井之中。与油井处于同样的腐蚀环境之下, 且与油井的材质相同, 通过对挂环器的腐蚀程度的监测, 可以得知油井的腐蚀情况。
2.2 井下挂环器之使用
挂环器使用前需要清洗, 干燥, 称重。油井中不同部位的腐蚀情况是不同的, 所以在腐蚀情况不同的地方都需要进行安装挂环器。隔一段时间后取出油井上的挂环器, 对挂环器的腐蚀情况进行监测以此来推断油井的腐蚀状况。监测工作开始前需要对挂环器进行清洗, 干燥, 称重处理。接着通过使用螺旋测微器, 游标卡尺对挂环器的物理参数进行精确地测量。需要精确测量的挂环器物理参数包括挂环器的质量, 厚度, 表面积的腐蚀面积等。然后将这些物理参数与挂环器的原先参数进行比较计算, 从而得知挂环器的腐蚀程度, 腐蚀面积等。根据测得的结果对挂环器所在油井的部位腐蚀情况进行精确地估算。将最终的腐蚀监测结论填表处理, 存档。如果腐蚀情况严重, 还需要根据最终的监测结果及时处理, 包括涂抹防腐蚀剂, 更换阳极金属, 亦或者更换油井的管道, 防止腐蚀问题造成油井的停产, 停业。
3 造成油井腐蚀严重的因素
3.1 出产原油含水量原因
油井出产原油中的含水量将会大大影响到油井的腐蚀。现代理论认为当出产原油中的含水量高达百分之七十的时候, 出产的原油类型就会改变, 从油包水型转变为水包油型, 后者对油井的腐蚀情况十分严重, 腐蚀的速度极快。
3.2 出产原油中可溶性气体的原因
目前在出产原油的过程中, 由于油井气密性的原因, 较多的混有二氧化碳, 二氧化硫这些空气中含量较高的酸性气体, (在原油开采地, 由于工业生产的进行, 产生较多的二氧化碳气体和二氧化硫气体, 故而油井附近的空气中二氧化碳以及二氧化硫等酸性气体的浓度要比一般的空气大得多。) 这些酸性气体溶于出产原油中形成中强酸, 对铁制, 或者钢制的油井管道腐蚀严重。
3.3 出产原油中矿化度的原因
在出产的原油中, 溶有的矿物盐的多少即矿物度的高低直接关系到了油井管道的腐蚀情况。一般而言, 出产原油中含有的可溶性盐越多, 对油井管道造成的腐蚀也就越严重。在开采原油的产地, 产地的地质环境不同, 地质发展的历史不同, 油层矿物度的高低也不同。然而我国在开采原油方面, 使用的油井管道, 基本上属于统一的材质, 所以对于矿物度较高的原油产地, 没有相应地加强油井管道的材质, 就特别容易腐蚀易报废。
3.4 采油作业的工作环境问题
目前我国采油作业的工作环境一般是高温的环境。很多腐蚀反应在高温的环境下, 反应速率快, 对油井管道的腐蚀情况严重。
4 油井防腐措施若干浅谈
4.1 采油管道的材质
油井管道的材质决定其被腐蚀的速度。若油井管道中的杂质含量较高, 那么腐蚀速度就会大大提高;若油井管道的管壁较薄, 不符合标准, 存在偷工减料, 那么油井的管道很容易被腐蚀坏, 对生产作业造成严重的影响。所以在油井管道的材质方面应该严格把关, 保证管道的材质可靠, 管壁厚度符合标准。
4.2 防腐蚀剂的科学使用
防腐蚀剂的科学使用可以减缓油井管道的腐蚀速度。比如在油井的一些极易腐蚀的管道处涂抹防腐蚀剂。防腐蚀剂的使用需要注意配比, 用量, 更新等问题。科学合理的配比用量, 可以将防腐蚀剂的防腐蚀作用发挥到最大;形成规范的保养机制, 对油井的管道定期进行防腐蚀剂涂抹。
4.3 电化学保护技术
我们可以采用电化学的技术来减缓油井管道的腐蚀速度。电化学保护技术分为阴极保护法和牺牲阳极与缓冲剂结合使用的保护法两种。第一种阴极保护法是指使用一种比油井管道金属材质更活泼的金属, 将其埋藏在油井管道的附近并使用导线将二者连接起来, 形成闭合回路。当发生腐蚀反应时, 因附加金属的活泼性更强 (即还原性更强) , 在氧化还原反应中作为阳极, 反应得到电子, 被氧化腐蚀, 从而使油井的金属管道在电化学反应中作为阴极, 由附着在阴极附近的水或者溶于水后的离子失电子被还原, 而油井的金属管道则被保护起来。第二种牺牲阳极与缓冲剂结合的保护法的电化学技术部分与阴极保护法相同, 操作程序相当, 只是在油井管道上再多加一层保障, 即涂抹防腐蚀剂, 这样油井管道就会与空气, 水蒸汽隔绝, 更好地保障在电化学反应的过程中, 油井管道不会作为实际参与反应的一部分。
4.4 改良生产技术
随着科技的不断发展, 相信采油的技术在未来也会有所革新。通过不断地进行技术改良, 改善石油开采的开采环境, 注重环保开采, 减少酸性气体的排放;改良生产环节程序, 简化原油开采的流程, 减少油井管道的使用数量, 都将大大降低油井管道的腐蚀, 减少油井腐蚀对生产造成的巨大经济损失。改良生产技术是从根本上解决油井腐蚀问题的途径。然而, 目前开采石油的领域各方面的技术, 理论已经趋于成熟, 对于新的理论研究, 新的技术使用还没有有效地进展。所以, 短期以来改良技术的手段还只是建议层面上的油井防腐措施, 不过同样应该引起人们的注意和重视!
5 结语
最后综上文之介绍, 虽然我们无法完全避免油井的腐蚀, 但是我们可以采用科学的监测技术, 有效的防腐手段, 减缓油井腐蚀的同时, 对油井的腐蚀问题做到时时的监控, 掌握油井的腐蚀状况。采用先进的监测技术, 有效的防腐手段, 对于提高石油的出产率, 提升石油开采产业的经济效益都有着重要的意义。同时, 也将大大降低油井腐蚀对环境污染的危险系数。让人们真正感受到科技让生活更加美好。笔者在文中的观点, 认识难免有盲人摸象之处, 仅希望能与读者相互交流, 共同进步。同时希望对于推动我国油井腐蚀问题的研究发展能贡献出一己微薄之力!
参考文献
[1]皮艳慧, 张哲, 何梦醒, 汪是洋.Microcor腐蚀监测技术及其应用[J].管道技术与设备.2013 (05) .
[2]吴保玉, 张新发, 李养池, 吴伟然, 李世勇.大牛地气田含硫气井腐蚀监测[J].全面腐蚀控制.2012 (10) .
[3]赵玉婷, 朱向林.浅谈腰英台油田防腐阻垢配套工艺[J].广东化工.2012 (12) .
腐蚀技术 篇2
在安全生产中，电气安全是一项重要的工作。触电伤害是生产现场作业人员的四大伤害之一，触电伤害——是指电流通过人体而产生的化学效应、机械效应、热效应及生理效应而导致的伤害。尤其是在潮湿、腐蚀等特殊作业环境，触电伤害事故更容易发生。触电事故尽管有各种各样，但最常见的是偶然触及在正常情况下不带电而意外带电的导体。触电事故虽然具有突发性。但具有一定的规律，只要能够掌握其规律采取相应的安全措施，很多是可以避免的。
预防触电事故的主要技术措施，有采用安全电压，保证电气设备的绝缘性能，采取屏护，保证安全距离，合理选用电气装置，装设漏电保护装置和保护接地、接零等。为防止触电伤害事故，确保人身和设备安全，特别是在潮湿、腐蚀等特殊作业环境下，必须加强用电安全管理。
一、潮湿环境用电安全：
1、用电单位必须建立用电安全岗位责任制，明确各级用电安全负责人；
2、用电作业人员必须持证上岗；
3、在特别潮湿的环境中，电气设备、电缆、导线等，应选用封闭型或防潮型；
4、电气设备金属外壳、金属构架和管道均应接地良好；
5、移动式电动工具和手提式电动工具，应加装漏电保护器，其动作电流应不大于15mA，动作时间小于0.1s或选用双重绝缘设备。长期停用的电动工具，使用前应测绝缘；
6、行灯电压不应超过12V；
7、潮湿环境不宜带电作业，一般作业应穿绝缘靴或站在绝缘台上。
二、腐蚀环境用电安全：
1、供用电设施投入运行前，用电单位应建立健全用电管理机构，组织好运行、维护专业班组，明确职责，并对人员进行专业培训，用电作业人员需持证上岗；
2、必须建立用电安全岗位责任制，制定用电安全管理制度，建立和健全用电设施运行、维护操作规程；
3、变、配电所（室）宜设在全年最小频率风向的下风侧，不宜设在腐蚀性物质或装置的下风侧；
4、变、配电所（室）与重腐蚀场所的最小距离应满足下表的规定：
5、腐蚀环境下的变、配电装置应选用防腐蚀电气设备；
6、在I
类和II
类腐蚀环境中，配电线路宜采用全塑电缆明敷设，不宜采用绝缘电线穿管的敷设方式或电缆沟敷设方式；
7、腐蚀环境中的电缆芯线的中间不宜有接头，电缆芯线的端部，宜用接线鼻子与设备连接；
8、密封式配电箱、控制箱等设备的电缆进出口处，应采取密封防腐措施；
9、重腐蚀环境中的架空线采用通导线；
腐蚀技术 篇3
关键词：港口机械设备;防腐蚀处理;技术
港口通常包括含门座式起重机、岸桥、台架吊、装船机、固定吊、螺旋卸车机、场桥、皮带输送机、轨道行车等机械设备。此类机械设备在港口位置运行时，常会处于恶劣的腐蚀环境中，部分部位甚至位于浪溅区。加上设备超负荷工作及特殊工况的影响，其金属结构表层的防腐材料很容易受到损坏，由此可能加剧金属结构腐蚀的形成及扩散。因此，加强有关港口机械设备防腐处理技术的研究，对于改善港口设备管理质量具有重要的理论和现实意义。
1. 常用港口机械设备防腐涂料
1.1脂肪族丙烯酸聚氨酯面漆
脂肪族丙烯酸聚氨酯面漆具备较佳的机械性能及耐候性，在钢结构防腐涂装中可进行大范围应用，是当前港口机械设备中常用的面漆种类。当前使用较多的配套类型为：环氧富锌底漆1层;环氧云铁中间漆1～2层;脂肪族丙烯酸聚氨酯面漆2层，总干膜厚度在200～350um左右。在沿海区域此种配套涂层的防护周期通常为8～10年，而在内陆区域可延长至10～15年。其在对防护周期要求不是很严格的钢结构涂装中比较常用。[1]
1.2中间漆
中间漆的使用可促进各涂层间形成良好粘结，进而构建有效防护体系。在港口机械设备防腐中通常选用环氧云铁中间漆，该种涂料的主要原料为云母氧化铁，因云母氧化铁的片状结构可在涂膜中同基底呈平行取向分布，相互叠加遮盖，可隔断漆膜中毛细孔，增大了腐蚀因子在漆膜中的扩散范围，可明显降低O2、H2O、Cl-等的内扩散。根据相关实践数据分析发现，添加Al粉的涂层透水率要比不添加Al粉的涂层透水减少80%以上。
1.3环氧磷酸锌底漆
磷酸锌是环氧磷酸锌底漆的主要加工原料，其能利用本身具有的结晶水及底材与和环境表面的微量水水解过程形成二代磷酸盐例子与氢氧化锌，并深入与底材反应形成Me-Zn-P2O5。此种组合生成的磷化膜具有良好的附着性，可促进金属底材表面钝化。另外其形成的络合物可与腐蚀产物进一步反应生成附着紧密的保护膜。环氧磷酸锌底漆防腐性能高，附着力好，对涂装技术要求不高，可同时用于各类合金涂装和略有锈蚀的金属涂装。
1.4车间底漆
无机硅酸锌车间底漆是车间底漆的常用类型，该种底漆具有防腐质量高、耐拉耐热耐溶性强、干燥迅速、热加工损伤范围小等优点。在港口机械加工时，涂装效率非常高，由钢板预处理至分段施工仅需1～2个月的时间，所以低含锌量车间底漆可充分满足暂时性保护标准，且可有效降低切割与焊接工序中形成的氧化锌烟尘量。
2.港口机械设备防腐蚀处理技术
2.1设计港口机械涂料系统
（1）机械内表面涂料体系：因港口机械内表面结构相对复杂，施工技术要求高，且环氧富锌施工要比无机富锌简便，所以通常采用环氧富锌涂装。在封闭式箱体结构的内表面，一般涂装一层50～80um的环氧富锌底漆，而在非封闭式空间内，可选用环氧中间漆与环氧富锌相结合的方案。[2]
（2）机械外表面涂料体系：机械外表面作为防腐处理的关键部位，其一般采用富锌底漆与聚氨酯面漆与环氧中间漆相配套的方案。因锌粉电极电位要低于钢铁，在钢铁介质条件下，电化学反应中锌失去电子，钢铁便能得到有效防护。使用无机富锌时，铁锌合金形成的金属键可明显改善结构防腐性能及附着力。涂装过程中技术要求相对较高，需要求钢材喷砂处理至SSPC SP1或Sa25等级以上。中间漆通常选用环氧云铁中间漆与高固体分的环氧涂料，体积固体分需控制在70%～80%左右。GEC公司生产的原浆型环氧涂料具有80%的高固体分，硬干时间缩短了60%以上，可大幅度加快结构件的场地周转速率，在港口机械防腐应用中具有良好的前景。
（3）机械不锈钢与镀锌件涂料体系：港口设备中通常包含栏杆扶手等多种镀锌构件，此种构件上的涂料产品应具备较强的涂料附着力。不锈钢虽有较好的耐腐性，但因港口设备多在海岸氯离子严重腐蚀范围内工作，所以也应实施涂漆处理。不锈钢与镀锌层耐腐蚀性能均较高，涂料可适量降低厚度，面漆颜色可依据标准选用。面漆一般选择脂肪族聚氨酯面漆，涂层应控制在50～80um的厚度;底漆则选用环氧磷酸锌，涂层控制在75～100um的厚度。
2.2锌加防腐蚀保护技术
相比较原有的有机涂料保护，锌加保护技术的阴极保护性能与涂层保护性能更强，其耐腐蚀性能为传统富锌底漆的5倍左右，防腐蚀保护周期可达到25～30年。
钢结构防腐蚀保护使用的锌加涂料主要是由有机树脂、电解锌粉及挥发性溶剂等调和形成的单组份系列产品。因锌加干膜纯锌浓度达到96%以上，其完全能满足钢结构材料的阴极保护需求。在锌加涂层发生氧化时，其表面会逐渐生成一套锌盐层提供屏障防护，且锌加涂料使用的黏结剂可提供附加的屏障防护，由此来减慢锌的氧化过程。锌加涂层同钢结构表面具有良好的化学结合与机械结合性能，在普通破损状态下完全不影响其正常使用。
2.3选用聚氨酯重防腐涂料保护
100%固体含量的长效刚性聚氨酯防腐涂料（RPU）内不存在溶剂，环保性能高，RPU膜内同时包含脲键及氨基甲酸酯键，其余多为惰性碳链结构。因其独特的结构成分组合，使RPU具备良好的耐生物污损性、水解稳定性、粘附力、耐温性和物理机械性能，其既能只作为高温涂料，也可加工成-70℃的低温涂料;另外其保护周期较长，可达到50年以上。当前RPU涂料在营口港液体化工码头等港口应用中获得了良好的应用效果。[3]
3.结束语
港口设备的防腐处理质量将直接影响着港口工程的正常运行及经济效益，因此，相关技术与研究人员应加强有关港口机械设备防腐蚀处理技术的研究，总结港口设备防腐处理技术要点及关键技术流程，以逐步改善港口机械设备的综合管理水平。
参考文献：
[1]王军.我国港口机械设备防腐蚀涂装与保护[J].现代涂料与涂装，2013，13（14）：74-75.
[2] Mahinda Pradeep，李荣俊.中国港口机械与设备钢结构防护涂装[J].中国涂料，2012，05（35）：57-58.
腐蚀技术 篇4
腐蚀科学作为一门应用科学, 与其它基础学科有着千丝万缕的联系, 基础学科的发展必然会对腐蚀学科的发展起着巨大的推动作用。计算机技术的迅速发展与提高, 促进腐蚀与防护领域的研究方法与控制手段不断更新换代, 显示出强大的应用发展潜力。近年来, 应用数学取得了许多重要的成就, 神经网络、小波分析和分形理论及技术引人注目, 科学家将它们引入研究领域, 取得了很多有意义的成果, 如腐蚀预测、电化学噪声数据分析等。现代数学理论和方法的发展为腐蚀学科的定量化和模型化提供了强大的理论基础和方法上的支持。应用其它相关学科的成熟理论并吸收一些新兴学科的最新研究成果, 提高本学科的定量化和模型化研究水平, 是每一门交叉学科的必然趋势, 也是腐蚀科学发展的必然趋势。
1 铝合金大气腐蚀监测
1.1 铝合金大气环境暴露试验
在铝合金大气腐蚀研究中, 比较常用的方法是通过大气环境暴露试验或室内加速腐蚀试验, 测定铝合金重量的变化, 配合以表面腐蚀形貌观察和腐蚀产物分析。在分析技术上主要借助于一些物理手段, 如X-射线衍射分析 (XRD) 、扫描电镜 (SEM) 、电子探针法 (EPMA) 、X-射线光电子能谱法 (XPS) 等。
1.2 铝合金大气腐蚀电化学监检测技术
除在干燥的大气环境中发生表面氧化、硫化造成失去光泽和变色等是属于化学腐蚀外, 在大多数情况下大气腐蚀属于薄液膜下的电化学腐蚀。当达到一定的临界湿度后, 暴露于大气中的金属表面便会形成“看不见的”电解质薄液膜。就完全未受污染的大气来说, 在恒温条件下, 一个完全干净的金属表面在相对湿度低于100%时应该不会受到腐蚀破坏。然而实际上因表面存在吸水性物质、大气中含有杂质以及在大气和金属表面之间存在小的温度梯度, 在较低的相对湿度下往往会形成细微的表面电解质溶液。由于大气腐蚀涉及三相, 液膜多变不确定, 因此很难设计完善的研究体系, 电化学测试相当困难。相关的监检测装置直至20世纪90年代才开始应用, 其中具有代表性的是开尔文 (Kelvin) 探针技术和大气腐蚀监测仪 (ACM) 。
(1) 大气腐蚀监测电池ACM
大气腐蚀监测电池 (Atmospheric Corrosion Monitor (ACM) ) 的概念是Mansfeld于1976年首次提出的, 其原理是根据薄液膜下异种金属之间形成的电偶电流来反映大气环境腐蚀性强弱, 测定金属表面在大气环境中的润湿时间。Shinohara Tadashi用ACM型腐蚀传感器评估了大气环境中的腐蚀, 用Fe和Ag两种金属制成ACM进行了长期的监测, 并配合失重法, 积累了大量的数据。大气腐蚀速度与湿度存在近似指数关系, 相对湿度是决定大气腐蚀速率的最重要的因素。金属在超过临界相对湿度后, 腐蚀速率急剧增加, 大气湿度越大, 金属腐蚀随湿度的变化敏感性越大。
(2) Kelvin探针技术
Kelvin探针技术主要是利用振动电容法测量两金属间表面电位差, 探头的主要部分是设置在待测电极上方并可上下移动的一块惰性金属, 如Au、Pt。金属探头的振动改变了它与待测电极间的距离及极间电容值, 因而在回路中感生出一交变充放电电流。在该回路中串联-可调外电源, 调节电压使交变电流值为零。此时, 待测电极电位与外加电压之间成线性关系, 标定后可测得其数值。
Kelvin探针不与试样和电解质接触即可进行电化学研究;对于局部腐蚀有较高的灵敏度和分辨率, 若扩展到二维腐蚀分布测量, 可为研究大气中的局部腐蚀及膜下腐蚀提供有用信息;该技术是一种研究薄层液膜下电化学过程的有效方法, 所得结论可按常规电化学方法解释。
2 涂层体系腐蚀失效检测
2.1 有机涂层体系腐蚀破坏特征
有机涂层广泛应用于金属的腐蚀防护工程, 其防腐蚀性能的优劣, 通常取决于涂层与金属基体之间的粘结强度和涂层对水及其它侵蚀性粒子的抗渗透能力。研究表明, 基体金属的性质、涂层的组成和结构、温度等诸多因素对有机涂层的使用寿命均具有重要影响。
一般而言, 有机涂层的防护机理主要有以下三种:
(1) 涂层作为阻挡层减缓侵蚀性粒子向涂层/金属界面的扩散。虽然对于水、氧气来说, 涂层是可渗透的;但有机涂层一般均具有很高的电解质阻挡性, 可以阻抑阴极和阳极区域之间的离子运动。
(2) 涂层中的缓蚀型颜料可以在侵蚀性粒子到达涂层/金属界面时起到抑制基体腐蚀的作用。
(3) 涂层和金属之间一般均具有很好的粘结性, 可以防止腐蚀剥离的发生。有机涂层在海水中的腐蚀破坏有两种原因:一是由于涂层/金属界面的腐蚀而造成涂层的破损及其相应的外观变化;二是涂层自身受到化学或物理作用而引起的结构变化。由金属界面产生的腐蚀引起涂层外观变化主要形式有起泡、生锈、脱落。由涂层自身化学的、物理的变化, 引起的破坏形式有粉化、变色、起泡、龟裂等。
在海水飞溅带, 由于干湿交替作用, 阳光紫外线暴晒使有机涂层产生粉化、变色等破坏形式, 在全浸区和潮差区的水下部分, 有机涂层的主要破坏形式为起泡、生锈、脱落。在海水环境中有机涂层起泡是最为普通的早期破坏现象。起泡通常是涂膜局部丧失防腐蚀能力的最早外观表征。
2.2 涂层体系腐蚀失效的电化学检测
涂层下金属的腐蚀主要是电化学腐蚀, 有机涂层在金属的防护失效过程中, 总伴随着一系列的电化学变化, 通过检测电化学变化信号, 可以实时获得金属腐蚀与涂层防护性能变化的动态信息, 应用电化学理论对给出的信息进行分析处理, 可以对涂层下金属腐蚀的动力学规律与涂层的防护机理进行研究, 实现涂层耐蚀性的定量与半定量评价。电化学方法很多, 如直流电化学法、电化学阻抗谱、电化学噪声法等。
EIS是对研究体系 (介质/涂膜/金属) 施加一小振幅正弦交变信号扰动, 采集体系的响应信号, 测量系统的阻抗或导纳谱, 然后根据数学模型或等效电路模型对阻抗谱或导纳谱进行解析拟合, 以获得体系电化学信息的一种方法。EIS法施加的扰动信号很小, 对被测样品的性质影响很小, 故认为EIS可以无损研究涂层, 并能快速得到试验结果。由于EIS法具有上述优点, 现已成为研究有机涂层防腐蚀机理与性能最主要的方法之一。
3 结束语
在腐蚀科学领域中, 表征金属材料的腐蚀特性除了腐蚀数据外, 还有许多图和照片, 如金属材料在腐蚀介质中的腐蚀图、材料腐蚀形态照片、工厂设备腐蚀破坏案例照片等, 这些也都是极其宝贵的资料。特别是金属试样的腐蚀形貌图, 它真实再现了金属材料在特定介质中的腐蚀特征。S
参考文献
[1]卢绮敏.石油工业中的腐蚀与防护[M].北京:化学工业出版社, 2001.
[2]王光雍, 王海江, 李兴濂, 等.自然环境的腐蚀与防护[M].北京:化学工业出版社, 1997.
腐蚀技术 篇5
石油工程学院
赴中石化胜利油田暑期社会实践团 关于埋地输油气管道腐蚀与泄漏技术检测现状
调研报告
一：中石化胜利油田技术检测中心腐蚀与防护研究所简介
胜利油田技术检测中心腐蚀与防护研究所成立于2003年2月。隶属于中石化胜利油田分公司技术检测中心，业务受胜利油田技术监督处采油工程处指导，主要为胜利油田的油气集输、注水管道进行腐蚀和防护研究。
1.人员和主要装配技术
研究所具有博士、硕士、学士学位的各类工程技术人员20多人；装备有埋地管道检测、管道腐蚀智能检测仪、全球定位系统、电化学综合测试、管道电流测绘、地下管线探测、探地雷达、高温高压动态腐蚀、体视显微镜、直读金属光谱分析仪等先进的检测分析仪器40多台。另外通过自主研发建成中国第一个“管道内防腐技术评价中试基地”、“腐蚀管道动态模拟实验装置”、“防腐技术室内动态模拟评价装置”，针对油田生产环境日趋复杂进行特殊防腐和防护研究，取得了多项国家发明专利如数显蚀抗测试仪、瞬间信号传感器、溶解氧现场测量辅助装置等，开发了埋地管道腐蚀状况地面检测系列解释软件，形成了一些独特的腐蚀和防护检测方法和仪器仪表。2.研究和检测能力
胜利油田技术检测中心腐蚀与防护研究所目前已经发展成为集油气开发与储运、输送过程中的腐蚀现象检测、调查分析、研究、杀菌、缓蚀、阻垢药剂筛选评价，防护技术效果中试评价以及埋地管道腐蚀与防护研究、检测、评价咨询于一体的综合性研究所。每年可完成埋地管道测绘（包括建立地理信息系统）、腐蚀与防护状况地面不开发综合检测评价（包括对埋地管道的路由的探测；埋深测量；各种类型的外防护层性能状况分析分级、任意大小的破损点定位；管道腐蚀状况含直接埋地和占压长度不超过40米或套管内管道管体腐蚀状况的检测评价；管道变径部位、搭接、埋深异变部位、壁厚变换处以及材料变换处的检测分析定位等）2000千米以上。同时具备管道防腐技术工艺筛选以及腐蚀与防护工程技术经济评价、腐蚀数据库的开发与维护能力。也可为客户提供管道损伤修补补强、维护维修、更换选材方面的技术支持等。
3.交流与合作
研究所与华中科技大学、中国科学院腐蚀与防护国家重点实验室、北京科技大学、石油大学、西安管材研究所等众多腐蚀研究或检测机构建立长期的技术合作关系；与中原油田、大庆油田等其他油田的腐蚀与防护研究机构以及国家特种设备监测检验研究中心等业内同行保持着密切的信息交流与合作；多家体制灵活、技术适宜的民营技术公司建立了长久的劳务与技术协作关系。
4.业职能:山东石油学会腐蚀与防护专业委员会秘书处设在本研究所。是中国石油地面专标委、中国石油管材专标委委员单位，美国腐蚀工程师国际协会中国联络部委员单位；中国石油大学（华东）、西安石油大学等腐蚀与防护专业的研究生实习基地。
在团长王朝丽的组织下，我们团队八人来到了共和国最年轻的城市—东营。我们的主题是“学石油~爱石油~献身石油”。此次的课题名称是“埋地输油气管道腐蚀检测技术现状调查研究”。油气管道是油气田的基础设施，肩负着油气输送的重任。油田内部的技术管线现在大多已经到了运行寿命的中后期，不少管线已经因为腐蚀穿孔引起泄露，随着油价身上，盗油现象也日益严重。由于油气管线的检测已成为油田生产运行管理中不可缺少的组成部分，因此调研集输管线检测技术现状也应该成为石油院校社会实践的内容之一。“艰辛知人生，实践增才干”，希望经过短暂的社会实践我们都会有自己的收获。
二：社会实践具体活动介绍
（一）胜利油田腐蚀与防护研究所
时间：2011-7-13 地点：胜利油田服饰与防护研究所
参观油田腐
蚀与防护研究所
下午到达了油田腐蚀与防护研究所，苏建国所长向我们详细介绍了研究所的主要检测项目与工作内容：
埋地金属、非金属管道的走向定位监测极高精度坐标测绘 埋地管道腐蚀环境监测和影响评价
埋地管道外防腐层绝缘性能检测和综合评价 泄漏点定位与隐蔽偷盗点检测 埋地管道外防腐层破损点定位检测 埋地管道阳极倾向点检测与评价 埋地管道阴极保护系统检测评价
埋地管道地面、非开挖剩余平均壁厚检测与评价
埋地管道系统穿跨越管段、占压管段100%超声导波检测与评价 埋地管道腐蚀剩余寿命检测
同时，提到中工作存在的问题，如：
管道损坏面积较大 许多管道不具备检测条件
村民素质太低，破坏输油管道以牟取暴利
为了快速准确判别管线泄漏点，避免能源浪费，环境污染，研究所做到了管道泄漏点不开挖定位检测，具有以下特点：
1）泄露判别时间：城区管线≤24h；野外管线≤12h 2）最低泄漏检测量：≤0.5m³/h 3）污油及废水管道泄漏点定位检测：实验室内刘工向我们介绍了一组关于防腐漆的实验±2m 4）输气管道定位精确度：±1.5m 了解到这些，我们不禁对研究所工作人员的工作成果感到钦佩不已，心里暗下决心，以后一定要在工作上有所为，把自己的知识转化为工作成果。
随后，杨博带领我们参观了研究所的实验室，杨博士毕业于中国石油大学（北京），现就职于此研究所，并邀请实验室的专业人员为我们讲解仪器的使用原理及工作用途，其中有C-scan发射机和接收机、体式显微镜、管壁厚度检测仪、高温高压动态腐蚀仪、缓蚀剂合成仪器、电化学工作站等一些国内外先进仪器。虽然刘工详细地讲解了这些仪器的工作原理，我们每个人也认真听认真记，但我们知道这还只是皮毛而已，要想真正使用它们，我们必须经过专业培训。
：我们发现这组实验和高中时生物实验中的“测量细菌密度的方法”大同小异。实验过程大致是这样的：实验材料采出液，颜色发黑，是因为有一种可产生FeS的黑色沉淀物。把1ml的采出液稀释成10ml的培养液，再从中取出1ml的培养液重复上述操作，如此重复n次后，黑色沉淀消失则可计算出采出液中细菌的密度为10的N次方个每毫升。同学们对此好奇而又充满了疑惑，不停地向刘工询问这样那样的问题，像“这个实验有没有严格的温度要求？”或者“这些仪器工作原理和我们高中学过的楞次定理好像有一定联系？”刘工也一一给我们做了回答，看我们兴趣不小，刘工又给我们讲解了缓蚀剂、杀菌剂、破乳剂、防腐漆等一系列管道的保护措施。虽然与我们所学的石工专业知识没多少联系，但我们相信知识在于积累，以后肯定会有用处。
杨博又带我们来到研究所大院内，介绍尹工向我们实地展示了管道定位的全过程，通过这项操作我们可以判断防腐层是否漏水及严重程度，以决定被测管是修还是换？
一天的参观学习暂时告一段落，苏建国所长给我们每人发放了研究所的相关资料，并邀请我们毕业后到胜利油田来工作，我们合影留念，握手告别，一天的紧张与新奇结束了我们才感觉到身体的累，一个个又回到宿舍总结一天的实践笔记，并开会讨论一天的工作成果。并期待着明天赶往胶东的管道腐蚀检测现场，那套检测设备可是世界顶级的，听杨叔叔说，由于价格昂贵，这套设备只是租来用的。而我们很高兴能幸运地一睹它的尊容。
（二）管道腐蚀现场考察
时间：2011-7-14 地点：胶东龙泉王家村和张家艾泊村
从东营到胶东有两个半小时的车程，第一次来到工作现场大家都很兴奋，忘记了疲惫饶有兴致地观看了工作人员的检测过程，同时工作人员也热情地向我们讲解了仪器使用的注意事项及原理，这套仪器是通过超声波测壁厚，这和我们高中的测波长实验及雷达测车速的方法基本一致，看吧！又是学过的只是涉及过的。随后我们又同工作人员来到了都二个测量点，即张家艾泊村公路旁，有了第一个观测点的观测经验，同学们也大胆了起来，在工作人员的鼓励下协助他们完成了仪器的整个安装过程，清理防腐层，探头、声波换能器、压电换能器、向探头内打气。每一步都在工作人员的指导下认真地完成。最后我们通过仪器连接的电脑看到了采集来的数据（其实仍是柱状图、曲线图），同学们也不放过任何学习的机会，适时地询问着诸如“你们记录的数据回去就处理 就可以得到数据吗？”
同学们认真观看了电脑上显示的数据及处理成的柱状图，并且柱状图的情况是不断变化的，我们注意到直到数据稳定了，他们才开始记录数据。虽然与我们的专业有很大不同，我们还是很有兴趣的听工作人员一一给我们讲解。
第二个测量点测量结束后，已是中午时分，工作人员们也露出了疲倦的面容，这才发现汗水已湿透了厚重的工作服，是啊！太阳正毫不了留情的火热着，这是夏天，我想那冬天他们在野外面对的就是凛冽的寒风了，同学们都深切体会到了野外工作的辛苦。同时也更加坚定了在学校里不仅仅是学习，更要练就好的身体素质，为将来野外作业做准备，毕竟“身体才是革命的本钱嘛！”
（三）参观胜利油田胜鑫防腐责任有限公司
【《管道防腐蚀技术》第二版 秦国治 等编著】 时间：2011-7-15 内容：参观胜鑫防腐责任有限公司实验室，生产车间，公司专业人员的产品报告
前言：管道是重要的基础设施，是主要的物流渠道之一。大型输油管道、输气管道、化工管道以及其他各种渠道，在社会经济生活中承担着重要的物流任务。尤其是石油工业的发展，要以先进、高效的管道系统为依托。因此我们在计划中特别提出去制造一些防腐蚀设备的场所，以了解当前我国管道防腐蚀技术的发展。
管道防腐蚀技术，主要研究开发管道在环境和使用条件下，腐蚀破坏的原因与防护方法。
来到公司，负责接待我们的工作人员首先引领我们进入了实验室，路上，提及：“我国随着石油、天然气的勘探开发进展，含硫化氢、二氧化碳、氯离子及含水等多种腐蚀介质的油、气田出现，输油气钢质埋地管道腐蚀严重，降低了油、气田的综合经济效益，所以要保证油、气田安全生产和提高经济效益，必须搞好油、气田输送管道、管网的腐蚀与防护工作。”听到这儿我们觉得我们更应该来了。进入实验室映入眼帘的是一排排的管道，其实这并不是一般的管道，他们经过特殊的防腐技术的加工，钨合金防腐抽油泵、防腐油管、抗磨抗腐内衬油管、以及淡化油管等，都是防腐材料。接着为了让我们对公司有进一步的认识和了解，负责人又带了我们进入了生产车间，参观了整个生产线:从“除油”到“酸洗”到“水流”到“中和”到“双换工位”到“水洗”再到“活化”……最终完成整个加工过程，那些在实验室里看到的高科技防腐材料都是在这里生产出来的。
随后我们进入会议室，之后他们会让我们看有关公司金岛系列产品的介绍，并有公司工作人员向我们讲解并解答我们的问题，趁闲暇时间与工作人员聊了起来，考虑到公司职工年轻化，这里又远离市区，工厂内有十分健全的配套设施，篮球场网球场一应俱全。之后是PPT，介绍了企业概况、资质荣誉、核心产品介绍。我们发现这些器材大部分很多用到了钨合金，还有很多新能源高分子材料（特种聚乙烯）。并且考虑到了钨镍的回收，避免了资源的浪费，更保护了环境。如此具有环保意识，这个企业虽然年轻，但我们觉得它一定会发展的很好，讲解人员也耐心的回答了我们一连串或专业也或不专业的的问题。
（四）参观胜利油田采油处、渤海钻井教学示范基地
时间：2011-7-16 内容：初步了解采油钻井工程【《采油工程基础知识手册》 曲占庆著】
前言：采油工程作为油田开发工程的重要组成部分，是衔接油藏工程、钻井工程和地面建设工程，实行油田开发的重要手段。从生产角度讲，采油工程是在油田开采过程中，通过生产井、采气井和注水井，对油藏采取的各项工程技术措施的总称。其任务是通过一系列作用于油藏的各项工程技术措施，使油气流入井底，将其举升到地面，然后进行分离和计量。《采油工程》 钻井工程： 一大早，王工就把我们领到了一个较近的胜利油田采油处，一边带领我们参观一边告诉我们要注意安全，与机械设备保持一定距离，第一次这么近距离的与抽油机接触，大家很兴奋，围着王工问来问去，有一个问题引发了大家的共鸣：“我们经常在电影里看到，有直接从地底下喷出的石油，今天我们会看到吗？”王工解释道,那是属于自喷井，从油层开采原油的方法按油层能量是否充足，可以分为自喷和机械采油，当油层量充足时，依靠油层本身的能量将原油举升到地面的方法称为自喷。最初胜利油田也有较多的自喷井，但随着开采的进行，油量减少伴随着油层能量的释放，自喷已是不可能。油层能量较低时，可采用机械设备给井筒流体补充能量的方法将原油举升到地面，成为机械采油方法也叫人工举升方法。眼前的抽油机就是这样的设备。
随后参观了华八井，并在纪念碑旁合影留念，今天的最后一站式是渤海钻井示范基地。工作人员首先让我们熟悉安全说明，仔细阅读安全生产禁令（十条），之后对我们先进行视频培训，让我们深切感受到了教学操作的严谨、认真和实践性，随后才准许我们进入操作平台。每个人都佩戴了安全帽，两位师傅则为我们“保驾护航”，时刻让我们小心。带我们参观了发电机房、MCC房、气源房……两位师傅的操作得心应手，师父们手上的老茧就是这些熟练的操作技巧是岁月中不断重复的最好证明。流动的课堂，精心的操作为每名到此培训的职工树立了榜样，为打造石油人才献礼。两位老师幽默地向我们讲解了整个转井操作过程，并叮嘱我们注意参加工作后的安全问题。
这一天又在忙碌和充实中过去了，但我们的热情丝毫未减。应该说是累并快乐着吧！
（五）参观胜利油田广场、胜利油田科技展览中心
时间：2011-7-17 地点：胜利油田各文化景点
为了对这座共和国最年轻的城市来人文文化的了解，我们决定在实践的最后一天去参观一下它的人文景观，于是我们来到了油田广场、科技展览中心、中国石油大学（华东）等地点后我们的实践只是暂时告一段落，因为还有实践后期工作要做，对于实践的总结与收获。还有一生的油田实践等着我们去做，对此，我们有信心也有决心！之后我们踏上了返回北京的车，一路上仿佛听到那句话：“我为祖国献石油，哪里有石油那里就是我的家.…..”
三：实践成果
我们此次主要是调查埋地输油气管道腐蚀检测技术现状调查研究，通过此次实践我们一行人感觉到了腐蚀检测技术的快速发展，同时也感觉到一种压力，因为随着石油工业的发展还存在许多未知的挑战。
在接下来的学习和生活中，我逐渐感受到了胜利油田石油人顽强执着和勇于奉献的精神。石油展览馆里的一幅幅图片记载了胜利石油人的奋斗历程，我感动于老一辈石油人对石油事业的热爱与忠诚，感动于他们生命不息奋斗不止的奉献精神。他们在用实际行动践行着“不怕苦、不怕死，不为钱、不为名，一心为国家”这一誓言的同时，也为我们新一代石油人树立了学习的榜样。作为未来的石油工人同行，我为拥有这样的父辈而感到骄傲，同时也期待胜利油田的明天更美好！
参考文献
《管道防腐是技术》
秦国治 著
《材料的腐蚀与防护》
刘道新 著
《采油工程基础知识手册》
曲占庆 著
《采油工程安全手册》
李德友 于胜泓 著
《油气井注水泥理论与应用》
《钻井液技术文集》
刘崇建 黄柏宗 徐同台 刘孝良 著 孙金声 刘雨晴 著
课题名称：埋地油气管道腐蚀监测技术现状调查研究
团队名称：石油工程学院赴中石化胜利油田技术检测中心腐蚀与防护研究所暑期社会实践团
主题：学石油 爱石油 献身石油
领队：王朝丽
队员：吕朝辉、冉博、迪丽拜尔·哈诗待、邵江勇、刘庭、王丹凤、朱学文
指导老师：中国石油大学（北京）石油工程学院
杨胜来教授
活动时间：2011-7-13至7-17
活动地点：胜利油田
腐蚀技术 篇6
关键词： 吸氧腐蚀；析氢腐蚀；手持技术；实验改进
文章编号：1005–6629（2014）3–0052–03 中图分类号：G633.8 文献标识码：B
金属的电化学腐蚀是在原电池内容的基础上所展开的，是中学化学教学的重点以及难点内容。钢铁的析氢腐蚀与吸氧腐蚀是一个缓慢的氧化过程，尽管传统的对比实验已进行了较多的实验改进来缩短反应时间，使反应现象更加明显，但是只能对实验现象做出定性的分析，仍无法将二者定量地反映出来，不利于学生理解析氢腐蚀、吸氧腐蚀的概念。由于在金属的析氢腐蚀、吸氧腐蚀的过程中，不仅伴随着物质浓度的变化，而且还伴随着压强的改变，因此我们可以借助于电子传感器捕捉化学反应过程中的细微变化，利用手持技术对金属的电化学腐蚀实验进行改进和补充，从而帮助学生正确理解析氢腐蚀与吸氧腐蚀的概念，解决学生的迷思概念问题。
1 实验原理
不纯的金属与电解质溶液接触时，会发生原电池反应，比较活泼的金属失去电子被氧化，这种腐蚀叫做电化学腐蚀。当在钢铁表面形成的电解质溶液薄膜呈酸性时发生析氢腐蚀[1]，反应如下：
负极：Fe-2e-=Fe2+（氧化反应）
正极：2H++2e-=H2↑（还原反应）
总反应：Fe+2H+=Fe2++H2↑
当在钢铁表面形成的电解质溶液薄膜呈中性或酸性很弱，且溶有一定量的氧气时发生吸氧腐蚀，反应如下：
负极：2Fe-4e-=2Fe2+（氧化反应）
正极：2H2O+O2+4e-=4OH-（还原反应）
总反应：2Fe+O2+2H2O=2Fe（OH）2
进一步反应：4Fe（OH）2+O2+2H2O=4Fe（OH）3，
2Fe（OH）3=Fe2O3·xH2O+（3-x）H2O
根据上述原理，本实验主要利用氧气传感器和压强传感器测定反应过程中压强变化和氧气浓度变化，并利用pH传感器测定吸氧腐蚀反应前后溶液的pH。通过计算机和数字采集器收集数据、绘制曲线，并通过相应软件进行实验分析。
2 实验用品与仪器
炭粉、还原铁粉、2 mol/L盐酸溶液、2 mol/L醋酸溶液、2 mol/L氯化钠溶液[2，3]、橡皮塞、乳胶管、导气管、止水夹、三口烧瓶。
本实验采用pasco公司的数字采集器、datastudio数据采集软件、氧气传感器以及压强传感器。
（1）用USB数据线将计算机与数字采集器连接起来。
（2）将氧气传感器、压强传感器连接到数据采集器上。
（3）三口瓶的左端接入带止水夹导气管的单孔胶塞（以便调节内外压平衡），中间用单孔胶塞将三口瓶与氧气传感器连接，右端用单孔胶塞将压强传感器与三口瓶连接。
4 实验过程
4.1 在中性条件下发生吸氧腐蚀
（1）取下三口瓶，用滴管滴取2 mol/L的氯化钠溶液，均匀的润湿三口烧瓶的内壁2～3次，将炭粉和铁粉的混合物加入到三口瓶中，沿同一方向转动，使炭粉和铁粉的混合物均匀地粘附在三口烧瓶的内壁上[4，5]，迅速地塞紧各个单孔胶塞，打开止水夹调节内外压平衡后，关闭止水夹。
（2）数据图像纵轴选择O2浓度（%）（体积分数），横轴选择时间，开启仪器采集数据，采集氧气浓度和压强变化情况（见图2、图3）。
（3）保存数据。
（4）实验结果及讨论：通过图2可以看出，本次测量中，瓶内空气中氧气浓度为21.0%，50s后为20.8%，500s后为20.0%，氧气的浓度在不断地缓慢减少，利用氧气传感器可使我们在较短时间内看出变化趋势。通过图3可以看出，此时瓶内初始测量压强为100957Pa（由于加完试剂塞紧胶塞等过程中瓶内的反应已经进行，所以导致瓶内初始的测量压强略小于理论压强值），随着氧气浓度的减小，压强也在下降，50s后瓶内压强降为100699Pa，10min内瓶内压强共下降了1080Pa。但是随着反应的进行，我们可以发现，氧气浓度的下降量不仅是由于吸氧腐蚀的发生而造成的，在后续的反应中，氢氧化亚铁转化为氢氧化铁的过程中也消耗了部分氧气，所以紧靠氧气浓度的变化还不足以完全说明是否发生了吸氧腐蚀。因此，我们还通过pH传感器检测pH的变化来证明确实发生了吸氧腐蚀。经检测，如图4所示，反应前溶液的pH为6.8，反应后经过滤，测得滤液的pH为9.5，正是由于吸氧腐蚀的发生，从而造成了三口瓶内溶液pH的升高。由此可以得出，在中性条件时主要发生吸氧腐蚀，而且吸氧腐蚀是缓慢进行的。
4.2 酸性较弱条件下同时发生吸氧腐蚀和析氢腐蚀
4.2.1 定性实验
取一支小试管，滴入5 mL 2 mol/L的醋酸溶液，加入适量炭粉和铁粉的混合物，静置一段时间后，观察现象。
4.2.2 定量实验
（1）取下三口瓶，用滴管滴取2 mol/L的醋酸溶液，均匀的润湿三口烧瓶的内壁2～3次，将炭粉和铁粉的混合物加入到三口瓶中，沿同一方向转动，使炭粉和铁粉的混合物均匀地粘附在三口烧瓶的内壁上，迅速地塞紧各个单孔胶塞，打开止水夹调节内外压平衡后，关闭止水夹。
（2）数据图像纵轴选择O2浓度（%）（体积分数），横轴选择时间，开启仪器采集数据，采集氧气浓度和压强变化情况（见图5、图6）。
（3）保存数据。
4.2.3 实验结果及讨论
由于没有直接测量氢气浓度的传感器，本实验中采取测量容器内压强的变化和观察小试管内金属与弱酸反应的实验现象的方法来说明氢气浓度的变化。
定性观察可见，小试管内有气泡冒出，可以断定容器内有析氢腐蚀发生。
在定量研究中，如图5所示，当电解质溶液为醋酸溶液时，随着反应的进行，氧气浓度逐渐缓慢减少，说明瓶内消耗了部分氧气，可知有吸氧腐蚀发生；如图6所示，在10min内，瓶内压强由起始的101075Pa下降到100626Pa，共下降了449Pa。正是由于三口瓶内同时发生了吸氧腐蚀和析氢腐蚀，所以导致了瓶内压强的下降幅度小于实验1中压强的下降幅度。由此可以看出，当电解质溶液为弱酸条件时，析氢腐蚀和吸氧腐蚀同时发生。
4.3 酸性较强条件下以析氢腐蚀为主
（1）取两支试管，各加入5 mL 2 mol/L的盐酸溶液和等量的0.22 g铁粉，再向其中一支试管中加入少量的炭粉，将两支试管同时连接上两个压强传感器，得到如下数据：
（2）仅将实验1中的“2 mol/L的氯化钠溶液”改为“2 mol/L盐酸溶液”，其他操作步骤与实验1完全相同。实验结果如图8、图9所示：
（3）实验结果及讨论：在较短的时间内可明显地观察到步骤（1）中两支试管内均有气泡冒出。由图7可知，铁粉和盐酸反应发生化学腐蚀，试管内压强在60s内上升了4288Pa，而加入炭粉后，试管内压强值始终大于不加炭粉的试管的压强值，且压强上升得更高，在60s内上升了7316Pa，这说明加了炭粉的试管不仅仅发生了化学腐蚀，还发生了电化学腐蚀，即析氢腐蚀。从图8和图9可以看出，在实验过程中，容器内的压强不断上升，50s内压强便上升了2435Pa，600s内上升了11244Pa，可知有氢气生成，瓶内总的分子数增加，但是由于瓶内氧气的分子数不变，所以氧气的体积浓度也呈略微的下降趋势。再结合步骤（1）中的实验结论，可以得出，在酸性较强的条件下，电化学腐蚀主要以析氢腐蚀为主，且腐蚀速度快于吸氧腐蚀。
5 实验小结
通过设计三组演示实验，利用氧气传感器和压强传感器可便捷地测定实验过程中氧气浓度和压强的微弱变化以及吸氧腐蚀中溶液pH的变化，明确提出金属铁的电化学腐蚀是一个缓慢的氧化过程。酸性较强条件下以析氢腐蚀为主，在中性条件下发生吸氧腐蚀，在弱酸性条件下，析氢腐蚀和吸氧腐蚀是同时发生的。在一组比较化学腐蚀与电化学腐蚀反应速率的学生实验中，说明应用现代的实验手段可以让学生对化学反应有一个更全面、更深刻的认识。
参考文献：
[1]宋心琦主编.普通高中课程标准实验教科书·化学反应原理（选修4）[M].北京：人民教育出版社，2007：84.
[2]陶俞佳，李桂林.吸氧腐蚀实验的改进[J].化学教学，2009，（6）：26～27.
[3]雷和平，刘英丽.铁的吸氧腐蚀实验改进[J].化学教育，2009，（8）：49～50.
[4]谭文生.铁的吸氧腐蚀与析氢腐蚀对比实验设计[J].化学教学，2011，（6）：46～47.
[5]项云，钱海滨，蒋金虎.铁吸氧腐蚀的实验创新[J].化学教育，2011，（6）：59.
（3）保存数据。
4.2.3 实验结果及讨论
由于没有直接测量氢气浓度的传感器，本实验中采取测量容器内压强的变化和观察小试管内金属与弱酸反应的实验现象的方法来说明氢气浓度的变化。
定性观察可见，小试管内有气泡冒出，可以断定容器内有析氢腐蚀发生。
在定量研究中，如图5所示，当电解质溶液为醋酸溶液时，随着反应的进行，氧气浓度逐渐缓慢减少，说明瓶内消耗了部分氧气，可知有吸氧腐蚀发生；如图6所示，在10min内，瓶内压强由起始的101075Pa下降到100626Pa，共下降了449Pa。正是由于三口瓶内同时发生了吸氧腐蚀和析氢腐蚀，所以导致了瓶内压强的下降幅度小于实验1中压强的下降幅度。由此可以看出，当电解质溶液为弱酸条件时，析氢腐蚀和吸氧腐蚀同时发生。
4.3 酸性较强条件下以析氢腐蚀为主
（1）取两支试管，各加入5 mL 2 mol/L的盐酸溶液和等量的0.22 g铁粉，再向其中一支试管中加入少量的炭粉，将两支试管同时连接上两个压强传感器，得到如下数据：
（2）仅将实验1中的“2 mol/L的氯化钠溶液”改为“2 mol/L盐酸溶液”，其他操作步骤与实验1完全相同。实验结果如图8、图9所示：
（3）实验结果及讨论：在较短的时间内可明显地观察到步骤（1）中两支试管内均有气泡冒出。由图7可知，铁粉和盐酸反应发生化学腐蚀，试管内压强在60s内上升了4288Pa，而加入炭粉后，试管内压强值始终大于不加炭粉的试管的压强值，且压强上升得更高，在60s内上升了7316Pa，这说明加了炭粉的试管不仅仅发生了化学腐蚀，还发生了电化学腐蚀，即析氢腐蚀。从图8和图9可以看出，在实验过程中，容器内的压强不断上升，50s内压强便上升了2435Pa，600s内上升了11244Pa，可知有氢气生成，瓶内总的分子数增加，但是由于瓶内氧气的分子数不变，所以氧气的体积浓度也呈略微的下降趋势。再结合步骤（1）中的实验结论，可以得出，在酸性较强的条件下，电化学腐蚀主要以析氢腐蚀为主，且腐蚀速度快于吸氧腐蚀。
5 实验小结
通过设计三组演示实验，利用氧气传感器和压强传感器可便捷地测定实验过程中氧气浓度和压强的微弱变化以及吸氧腐蚀中溶液pH的变化，明确提出金属铁的电化学腐蚀是一个缓慢的氧化过程。酸性较强条件下以析氢腐蚀为主，在中性条件下发生吸氧腐蚀，在弱酸性条件下，析氢腐蚀和吸氧腐蚀是同时发生的。在一组比较化学腐蚀与电化学腐蚀反应速率的学生实验中，说明应用现代的实验手段可以让学生对化学反应有一个更全面、更深刻的认识。
参考文献：
[1]宋心琦主编.普通高中课程标准实验教科书·化学反应原理（选修4）[M].北京：人民教育出版社，2007：84.
[2]陶俞佳，李桂林.吸氧腐蚀实验的改进[J].化学教学，2009，（6）：26～27.
[3]雷和平，刘英丽.铁的吸氧腐蚀实验改进[J].化学教育，2009，（8）：49～50.
[4]谭文生.铁的吸氧腐蚀与析氢腐蚀对比实验设计[J].化学教学，2011，（6）：46～47.
[5]项云，钱海滨，蒋金虎.铁吸氧腐蚀的实验创新[J].化学教育，2011，（6）：59.
（3）保存数据。
4.2.3 实验结果及讨论
由于没有直接测量氢气浓度的传感器，本实验中采取测量容器内压强的变化和观察小试管内金属与弱酸反应的实验现象的方法来说明氢气浓度的变化。
定性观察可见，小试管内有气泡冒出，可以断定容器内有析氢腐蚀发生。
在定量研究中，如图5所示，当电解质溶液为醋酸溶液时，随着反应的进行，氧气浓度逐渐缓慢减少，说明瓶内消耗了部分氧气，可知有吸氧腐蚀发生；如图6所示，在10min内，瓶内压强由起始的101075Pa下降到100626Pa，共下降了449Pa。正是由于三口瓶内同时发生了吸氧腐蚀和析氢腐蚀，所以导致了瓶内压强的下降幅度小于实验1中压强的下降幅度。由此可以看出，当电解质溶液为弱酸条件时，析氢腐蚀和吸氧腐蚀同时发生。
4.3 酸性较强条件下以析氢腐蚀为主
（1）取两支试管，各加入5 mL 2 mol/L的盐酸溶液和等量的0.22 g铁粉，再向其中一支试管中加入少量的炭粉，将两支试管同时连接上两个压强传感器，得到如下数据：
（2）仅将实验1中的“2 mol/L的氯化钠溶液”改为“2 mol/L盐酸溶液”，其他操作步骤与实验1完全相同。实验结果如图8、图9所示：
（3）实验结果及讨论：在较短的时间内可明显地观察到步骤（1）中两支试管内均有气泡冒出。由图7可知，铁粉和盐酸反应发生化学腐蚀，试管内压强在60s内上升了4288Pa，而加入炭粉后，试管内压强值始终大于不加炭粉的试管的压强值，且压强上升得更高，在60s内上升了7316Pa，这说明加了炭粉的试管不仅仅发生了化学腐蚀，还发生了电化学腐蚀，即析氢腐蚀。从图8和图9可以看出，在实验过程中，容器内的压强不断上升，50s内压强便上升了2435Pa，600s内上升了11244Pa，可知有氢气生成，瓶内总的分子数增加，但是由于瓶内氧气的分子数不变，所以氧气的体积浓度也呈略微的下降趋势。再结合步骤（1）中的实验结论，可以得出，在酸性较强的条件下，电化学腐蚀主要以析氢腐蚀为主，且腐蚀速度快于吸氧腐蚀。
5 实验小结
通过设计三组演示实验，利用氧气传感器和压强传感器可便捷地测定实验过程中氧气浓度和压强的微弱变化以及吸氧腐蚀中溶液pH的变化，明确提出金属铁的电化学腐蚀是一个缓慢的氧化过程。酸性较强条件下以析氢腐蚀为主，在中性条件下发生吸氧腐蚀，在弱酸性条件下，析氢腐蚀和吸氧腐蚀是同时发生的。在一组比较化学腐蚀与电化学腐蚀反应速率的学生实验中，说明应用现代的实验手段可以让学生对化学反应有一个更全面、更深刻的认识。
参考文献：
[1]宋心琦主编.普通高中课程标准实验教科书·化学反应原理（选修4）[M].北京：人民教育出版社，2007：84.
[2]陶俞佳，李桂林.吸氧腐蚀实验的改进[J].化学教学，2009，（6）：26～27.
[3]雷和平，刘英丽.铁的吸氧腐蚀实验改进[J].化学教育，2009，（8）：49～50.
[4]谭文生.铁的吸氧腐蚀与析氢腐蚀对比实验设计[J].化学教学，2011，（6）：46～47.
盐腐蚀结构养护技术浅析 篇7
降雪是北方冬、春季易出现的主要天气,大部分地区每年有2-4个月的降雪期,道路积雪、冻融交替,形成冰雪路面给交通运输带来很大影响。现在公路养护部门一般是抛洒含盐类融雪剂来融雪,但盐会对砼结构产生腐蚀,如何减轻或消除盐腐蚀致使的公路桥梁损伤,是公路养管部门面临的严峻问题。本文结合具体工程实例,介绍盐腐蚀砼结构病害的防治技术,以便能对同类病害进行处理时有所借鉴。
1 混凝土结构盐腐蚀病害特征
病害主要出现在桥梁混凝土防撞护栏、中央分隔带路缘石、路肩石等部位。典型病害如下:
1.1 桥梁混凝土防撞护栏严重部位位于底部,大面积面层剥落,
骨料外露、破损,盐腐蚀深度在0.5~3.0cm;中度部位位于距路面高10cm范围内,盐腐深度较浅;轻微部位距路面高于10cm,表面有裂纹、开裂或破损面较小,盐腐蚀深度在0.1~0.5cm。护栏表面混凝土除大面积面层剥落、漏筋外,护栏上半部分基本良好,局部有麻点、裂纹,部分路段盐腐延伸到整个表面。病害形状为云朵状或不规则状,表面强度完全消失,稍遇外力极易脱落。
1.2 护栏扶手腐蚀的主要特征为表层油漆脱落,钢管锈蚀。
1.3 桥梁中央分隔带路缘石腐蚀主要存在于与桥面相接的立面
上,严重的整个面层剥落,盐腐深度较深。轻微的表面呈现裂缝、破损面较小、深度较浅。
1.4 公路路肩石病害的主要特征为路肩带破损面积较大;混凝
土型路肩带表层剥落、骨料外露、破损;砂浆层型路肩石,严重的表面砂浆层完全盐腐,形成无胶凝和无强度的疏松稀散物质。
2 砼结构腐蚀原因及危害分析
2.1 砼结构腐蚀原因
在冬季为消除桥面的冰冻和积雪而广泛应用喷洒融雪剂来除雪的方法,使盐水渗入到混凝土的缝隙,引起盐腐蚀,冬季又有冰冻期,渗入到混凝土中的水结冰、融化,反复进行,对混凝土的裂缝不断扩大,对结构产生慢性破坏作用,加之冰融,加剧了盐腐蚀的破坏作用。这些破坏因素,都是因为含盐类的水进入混凝土结构里面引起。路面、桥面排水不畅,或长时间堆积残雪也是结构腐蚀的原因。
2.2 混凝土的腐蚀机理
盐对混凝土的侵蚀破坏是物理作用和化学作用的综合结果。(1)物理作用机理。混凝土除被冰盐破坏,本质上是冻融破坏的一种特殊形式。由于盐的吸湿性和饱水性,混凝土中的初始饱水度明显比无除冰盐的高。因而当受冻时,混凝土中将产生更高的结晶压。另外由于位置不同产生盐的浓度差、受冻时因分层结冰产生应力差,同时由于盐在冰雪融化时吸收大量的热使冰雪覆盖层下的混凝土温度剧降,导致额外的冻害。(2)化学作用机理。氯盐对混凝土的化学侵蚀机理研究结果表明:长期暴露于Na Cl溶液中的水泥砂浆体,发生如下化学反应:2Na Cl+Ca(OH)2→2Na OH+Ca Cl2,Ca(OH)2的滤出增加了混凝土暴露面附近的空隙率,使结冰量增加,从而加剧了混凝土剥蚀破坏。同时,可溶性Ca Cl2将与水泥浆体中的C3A反应生成氯铝酸盐结晶Ca Cl2+C3A→C3A·Ca Cl2·H2O。形成的强碱Na OH与混凝土中的活性集料在盐的协同作用下发生碱集料反应,生成了强度较低、与粗细集料间粘结较弱的膨胀性盐,从而加剧混凝土表面剥蚀,降低混凝土的物理力学性能。
2.3 危害分析
(1)混凝土防撞护栏:盐腐致使表面混凝土剥落、锈蚀钢筋,长期影响防撞护栏受力性能。(2)桥梁中央分隔带路缘石:盐腐致使表面混凝土剥落、导致渗水,长期影响桥面沥青混凝土铺装、混凝土现浇层、以及主梁的受力性能。(3)路基段中央分隔带路缘石:盐腐致使表面混凝土剥落、导致渗水,长期影响行车道的稳定性,最终使高速公路损坏。(4)路肩石:路肩石是位于路肩外缘、具有一定宽度的带状结构部分。盐腐致使表面混凝土表层或砂浆层剥落、导致渗水,长期影响路肩、行车道的稳定性,最终使高速公路损坏。(5)病害对路容、路貌美观造成负面影响。
3 病害处治设计原则
(1)经济、实用、耐久;(2)充分考虑美观要求。
4 病害处治施工方法
4.1 桥梁护栏、桥梁中央分隔带路缘石病害处治
采用刷涂纳米硅氧体—苯丙复合渗透涂料法进行修复。主要特点:无毒、无味、不污染环境;不易老化,耐振动、抗冲击;粘结力强极高,基层清理简单;耐腐蚀性好,质保5年;可在0℃以上施工,颜色可根据要求配置。其方法是使用纳米硅氧体—苯丙复合渗透底涂料刷涂表面,以堵塞混凝土微孔隙和裂缝,使用混凝土专用腻子修补破损面。再使用纳米硅氧体—苯丙复合渗透底涂料刷涂表面1遍。修正后,再使用纳米硅氧体—苯丙复合涂料刷涂表面2~3遍。
4.2 桥梁护栏扶手病害处治
采用丙烯酸聚氨脂磁漆涂刷。主要特点:无毒、无味、不污染环境;不易老化;耐腐蚀性好,质保5年;可在0℃以上施工,颜色可根据要求配置。
4.3 路基段中央分隔带路缘石病害处治
公路中央分隔带路缘石由于混凝土标号较低,一般采用C20、C25混凝土预制,应采用渗透性大、附着力好、强度大、硬度高的材料处治。其方法是采用SPCE混凝土结构防腐涂料体系进行修复。主要特点:具有高渗透封填混凝土微观缝隙、强附着力、高耐水、抗碱、面料隔水、抗粘污、抗老化、耐洗刷、装饰性好,产品环保;质保5~10年。
4.4 公路路肩石病害处治
由于路肩石破损面积较大,混凝土型路肩石厚度小,砂浆层型路肩带砂浆层完全盐腐,使用涂料型材料体系效果不佳,并且费用较大。建议采用凿除浇注的病害处治方法,其方法是凿除路肩石3~6cm厚,改用添加防腐剂的M10砂浆或C20混凝土浇注。防腐剂采用AC—JI RMA型,它是一种有机矽物掺合料和有机化学密实剂复配而成的一种防腐剂。加入混凝土中可改善其内部结构,改善密实性,提高抗侵蚀能力,提高混凝土的耐久性。
5 结束语
本文介绍的盐腐蚀砼结构病害的防治技术,经在陕西省交通建设集团所辖9条高速公路上实际应用后证明,采用该方法处治盐腐蚀砼病害,不但清除了病害,材料工作性能达到设计指标,施工方便,对原结构不产生新的损伤,而且路容、路貌焕然一新,可与刚通车的高速公路媲美,受到监理及建设单位的好评。实践证明了该方法的成功,可作为同类工程的参考。
摘要：结合工程实例,分析了盐腐蚀砼结构病害的防治技术。
关键词：盐腐蚀,养护,技术
参考文献
[1]交通部.公路桥梁加固施工技术规范(.JTG/T J23-2008).
[2]交通部.港口工程混凝土粘结修补技术规程(.JTJ271-99).
尖山大桥防腐蚀处理技术 篇8
(一) 海洋环境下桥梁腐蚀的机理
1. 氯离子的腐蚀。
在海边, 由于空气中含有大量氯离子, 氯离子的渗透会极大地加剧混凝土结构的腐蚀。其作用过程如下: (1) 氯离子的侵入:在水分浸透的同时, 由于碳酸气、氯离子的渗透引起混凝土中性化。 (2) 钢筋的腐蚀:水泥水化的高碱性使混凝土内钢筋表面产生一层致密的钝化膜, 氯离子是极强的去钝化剂, 侵入的氯离子, 破坏钢筋表面的钝化膜, 使钢筋发生腐蚀。即使不中性化, 钢筋表层所含磷分, 也会使钢筋发生腐蚀。 (3) 裂纹的产生:由于钢筋被腐蚀、体积膨胀, 造成包裹于钢筋外层的混凝土被胀裂, 产生裂纹。 (4) 强度降低:腐蚀物质从裂纹处进一步浸入, 加速钢筋的腐蚀、体积膨胀, 从而降低混凝土强度。
2. 高温使腐蚀速度加快, 能大大缩短钢筋脱钝的时间。
南方沿海气温常年较高, 有助于腐蚀反应的发生。另外, 流水、波浪侵袭力的磨损与冲刷, 加强了腐蚀介质的渗透力量;对于海港码头等构筑物又常会受到船舶冲击;荷载作用下结构的应力状态给腐蚀破坏创造了方便的条件。
(二) 防腐方法
1. 加厚保护层厚度
保护层是防止钢筋锈蚀的第一道屏障, 必须有足够的厚度, 海工环境下的混凝土应该适当加大其保护层厚度。
2. 混凝土掺加阻锈剂
在拌制混凝土时加入阻锈剂可提高混凝土的抗蚀能力。迁移型阻锈剂是近年来提出的全新概念, 它可外涂, 虽然不如内掺效果好, 但它迁移到钢筋表面的这种性能是有重要意义的。迁移型阻锈剂并不降低混凝土的力学性能:和易性、吸水性等物理性能没有任何改变;相反可以提高混凝土的高温 (可达60℃) 拉伸强度、弯曲强度。电化学研究表明, 迁移型阻锈剂可显著降低腐蚀速度, 且这种作用对低强混凝土比对高强混凝土更明显。
3. 提高混凝土的密实度和抗渗性
密实度高, 表示其允许环境水渗入的孔隙少, 混凝土与环境水接触的面积小, 因而混凝土的抗渗性强, 对海水的抗蚀能力强。严格控制混凝土浇注时的水灰比, 是控制混凝土孔隙率最有效的技术措施。加入适量减水剂、膨胀剂可改善混凝土的抗蚀能力。减水剂可在不改变和易性的情况下, 减少用水量;膨胀剂可避免混凝土干缩时产生裂纹。
4. 选用抗腐蚀能力强的水泥
配制海工混凝土的水泥要求耐腐蚀能力强、抗冻融性好、水化热低, C 3A的含量最好能降至5%以下。应优先选用普通硅酸盐水泥或其他耐腐蚀水泥, 而不采用快硬硅酸盐水泥等。掺有高炉矿渣、火山灰、粉煤灰、硅藻土等活性熟料可有效阻止腐蚀性离子向混凝土内部渗透。
5. 混凝土表面涂覆防水材料
在混凝土表面形成用防水材料形成一定厚度的防水层, 作为混凝土的第一道防护, 可以减少海水环境对混凝土的侵蚀。
(三) 尖山大桥实际防腐处理
1. 系梁防腐处理
本工程需维修处理的系梁共34根。
(1) 在系梁底部人工开挖深1m, 宽2m, 长度跟系梁长底相同5.85m的基坑, 可敲掉系梁底面70mm厚混凝土。
(2) 用高压水射流冲洗系梁混凝土表面, 各剥除70mm厚混凝土。
(3) 用高压水射流冲洗钢筋除锈, 冲洗混凝土表面, 清除氯离子。如锈蚀已使钢筋横截面面积缺损超过20%, 则必须新加钢筋焊接于原钢筋上。
(4) 制作钢筋骨架, 用短钢筋焊接在原系梁的受力钢筋上。短钢筋直径为20mm。控制好钢筋骨架安装精度, 确保钢筋保护层厚度。
(5) 安装模板, 系梁采用组合钢模板拼装, 使用吊车进行安装, 支撑主要采用处侧周边支撑的方式。
(6) 模板安装完毕后, 在系梁底面、两侧面及顶面浇筑耐腐蚀混凝土土 (厚170mm) 。
(7) 浇淡水养护7天后, 用防水涂料涂抹于系梁混凝土表面。
(8) 人工回填系梁底部土方。
2. 墩柱防腐处理
(1) 用高压水枪冲射墩柱顶部下1m至墩柱底部的混凝土表面, 剥除70mm厚混凝土。冲洗钢筋除锈, 如锈蚀已使钢筋横截面积缺损超过20%, 则必须焊接在原钢筋上。
(2) 制作钢筋骨架, 用短钢筋焊接在原墩柱的受力钢筋上。短钢筋直径为20mm。
(3) 由于墩柱较高, 需分两层立横浇筑混凝土。模板采用组合钢模板。测量较正后, 浇筑耐腐蚀混凝土 (170mm厚) 。
(4) 洒淡水养护7天。
(5) 人工把墩柱顶部至墩柱顶部下1m处混凝土表面凿毛, 清洗, 涂抹20mm厚耐腐蚀砂浆, 所有墩柱按以上程序处理完后, 再从上至下涂抹一层防水涂料。
3. 盖梁防腐处理
(1) 用高压水枪冲射锈蚀部位表面砼, 剥除50mm厚砼保护层, 同时用水流除锈、除盐。
(2) 用耐腐蚀砂浆填补锈蚀部位, 在盖梁表面涂抹20mm厚耐腐蚀砂浆。
(3) 最后用防水涂料涂抹盖梁表面。对其余未出现钢筋锈蚀的盖梁也用防水涂料进行防护。
4. 耐腐蚀砼、砂浆配合及浇筑施工注意要点
(1) 材料配合比。
耐腐蚀砼配合比为:水∶水泥∶砂石∶阻锈剂∶膨胀剂∶减水剂=0.42∶1∶1.63∶2.44∶0.036∶0.1
耐腐蚀砂浆配合比为:水∶水泥∶砂∶水泥改性剂=0.35∶1∶1∶0.15
(2) 施工时注意要点。
(1) 砼原料堆放要防止受潮和盐污染, 砂的细度模数不少于2.3, 含泥量不大于2%, 碎石含粉 (泥) 量不大于0.8%。
(2) 浇筑前, 在原旧砼表面抹界面处理剂。
(3) 采用强制式搅拌机搅拌, 搅拌时间一般不少于90S。
(4) 混凝土应分层浇筑, 每层厚度应为30~50cm, 采用插入式振捣棒, 振捣时间为15~30S, 振点间距30~40cm, 插入深度应到达下层砼5cm以上。
(5) 砂浆涂抹前用界面处理剂处理原砼表面。
(四) 结束语
该桥系梁、盖梁、墩柱处出现水泥混凝土表面剥落、钢筋锈蚀的病害, 在2001年10月进行防腐蚀处理。经过6年的使用, 处理部位无新的钢筋锈蚀、水泥混凝土表面剥落病害产生, 质量效果很好。
参考文献
[1]钦防高速公路尖山大桥维修工程资料[K].2001.
管道腐蚀检测与防腐技术研究 篇9
鉴于腐蚀不同, 管道腐蚀检测也可分为管道外检测和管道内检测。管道外检测主要有开挖深坑法、标准管/地电位检测法、皮尔逊检测法、近间隔电位检测法、电磁电流衰减法、直流电位梯度法、TEM技术等。管道内检测主要有超声波检测法和漏磁检测法。
1 油气管道腐蚀检测技术
1.1 开挖深坑法
开挖深坑法是最经典, 最直观的管道测试方法, 该法可获取有关管道所处土壤环境、管道防腐层状况、钢管本体完整性、管道腐蚀类型的准确数据和资料, 但工程量大、耗资高, 尤其在城市燃气管网中使用, 更难为实施。且开挖测试结果带有一定的随机性, 偶然性。
1.2 标准管/地电位检测法 (P/S)
该技术适用于已用于阴极保护措施的埋地管网。也称为常规的电位检测, 通过阴极保护系统设置的测试桩来进行。它主要用于监测阴极保护效果的有效性, 采用万用表测试接地Cu/Cu SO4电极与管道金属表面某一点之间的电位, 通过电位距离曲线了解电位分布情况, 用以区别当前电位与以往电位的差别, 还可通过测得的阴极保护电位是否满足标准衡量涂层状况。
1.3 皮尔逊检测法 (PEAR SO N)
该法无论对于已施加阴极保护的管道, 还是未采用阴极保护, 只使用了外防腐层的埋地管道均适用。该方法主要是对埋地管道外防腐层的完整性进行定性测量。该方法利用一个发射机, 发射一音频信号如1000Hz的AC信号与管道相连, 如果管道防腐层完整性良好, 则信号沿管道传播, 逐步减弱。如果管道防腐层有破损, 信号将从破损处溢出管道, 并在该处周围土壤中产生较强的磁场信号, 当检测人员手里拿着带有选频放大器的接收机在管道正上方行走时, 接收机将对这一明显的溢出信号产生报警显示。检测人员可根据音频报警和电流信号的大小确定管道防腐层破损的位置。
1.4 超声波检测法
超声波检测仪利用放置在管道内的超声波探头发出超声波, 接收器接收由管内壁及外壁反射回的超声波, 并测出从发射到接收的时间。由于探头到内外壁的距离及管壁厚是已知, 当管壁被腐蚀后, 其距离发生变化, 由此便可测出管道是否腐蚀及腐蚀程度。当内壁腐蚀时, 探头到内壁距离变大, 由此测知内壁腐蚀;当外壁腐蚀时, 探头到外壁距离变小, 而到内壁距离不变, 由此可测知外壁腐蚀。实践证明:频率愈高, 检测分辨率愈高, 则检测精度愈高。
2 常用管道防腐蚀技术
2.1 管道外防腐涂层技术
管道外防腐层的选择应遵守以下原则:1) 技术可靠, 防腐蚀性能好, 具有较好的机械性能和绝缘性能, 水渗透率低, 耐阴极剥离性好, 耐植物根穿刺, 耐微生物侵蚀, 与钢管粘接力强, 易于补口、补伤等;2) 经济合理, 既能达到防腐蚀效果, 又能节约费用;3) 因地制宜, 根据现有的技术设备及施工水平, 能达到设计的要求, 满足工程的需要。
目前国内外适用于长输管道的防腐蚀涂层主要有石油沥青、煤焦油瓷漆、PE二层结构、PE三层结构、熔结环氧粉末 (FBE) 、双层熔结环氧粉末 (双层FBE) 覆盖层等。
2.2 管道内防腐涂层技术
管道内壁防护可以分为三种类型的方法:1) 界面防护, 包括涂防腐层和电化学保护, 被认为是最经济有效的防护措施;2) 化学药剂防护, 如缓蚀剂、杀菌剂、除氧剂等;3) 选用耐蚀的管材。目前应用最普遍的是采用界面防护中的防腐层, 俗称内涂层, 将腐蚀介质与钢管表面隔离开来, 以达到防蚀的目的。
2.3 电化学保护技术
电化学保护分为阴极保护和阳极保护两种。其中, 阴极保护又分为外加电流阴极保护和牺牲阳极阴极保护。阳极保护作为防腐措施在油气田应用极少。由电化学腐蚀原理可知, 腐蚀电池的阴极是不发生腐蚀的, 而只有阳极才发生腐蚀。因此, 只要将被保护金属变成阴极, 即可以防止金属的腐蚀。这种防腐蚀方法叫做阴极保护。
2.4 缓蚀剂
向腐蚀介质中添加少量就能使金属腐蚀速度显著降低甚至完全抑制腐蚀的物质称为缓蚀剂或腐蚀抑制剂。缓蚀剂应用简便经济效果好, 已广泛应用于石油化工、机械、动力及运输等工业部门。
2.5 管道防腐新技术
防腐措施的改进必须从严格管理、新技术的引入、不断的进行科研创新等方面入手, 让科研服务于生产。从目前的发展速度和水平来看, 防腐蚀技术水平还需进一步改进提高, 特别是在科学与技术向着多学科、边缘化、高科技的方向发展, 信息高速公路使防腐科学技术的研究和应用更加国际化的今天, 更应关注并重视其发展。
3 结论
1) 鉴于腐蚀后果的严重性, 加强管道腐蚀检测是十分必要的。只有对管道进行定期的腐蚀状况检测, 才可以有效的掌握管道的运行状态和腐蚀状况, 及时发现具有潜在危险的腐蚀点和泄露点, 采用正确合理的管道防腐技术避免管道泄漏事故的频繁发生。
2) 各种管道腐蚀检测方法在对管道腐蚀检测上均有一定的说服力但各有利弊。有些检测方法适用于内腐蚀, 有些适用于外腐蚀, 可以根据具体情况选择合适的检测方法。
3) 每种腐蚀措施都有其适应性的一面, 也存在不同程度的局限性。应根据管道使用的具体条件, 因地制宜、经济合理地选择应用。针对各个油田的不同情况、不同设施, 采取合适的防护手段, 才能取得良好效果。有时还需要多种防护技术相互配合以取得更加良好的防护效果。
摘要：本文较详细的论述了管道腐蚀的内、外检测技术, 并结合具体的实例来说明它们在实际中的应用。然后分别介绍了几种管道常用的防腐措施例如管道内防腐涂层技术、外防腐涂层技术、电化学保护技术等, 并且针对现在国内石油工业存在的防腐蚀技术问题提出了一些切实可行的建议。文中也介绍了几种国内外先进的防腐技术和防腐材料, 论述了它们将来在油田中的应用和发展空间。
关键词：内腐蚀,外腐蚀,腐蚀检测,防腐
参考文献
[1]郑光明, 方晶.埋地管道腐蚀的新型检测技术[J].国外油田工程, 1998.
[2]钟家维, 沈建新, 贺志刚等.管道内腐蚀检测新技术和新方法[J].化工设备与防腐蚀, 2003.
[3]何宏, 李琳, 江秀汉.管道内腐蚀检测技术进展[J].西安石油学院报, 2001.
[4]王朝晖, 朱欢勤, 于佰俭.管道防腐技术[J].石油商技, 2000.
电化学腐蚀监测技术现场应用 篇10
一、在线腐蚀监测技术
腐蚀监测可以分为两大类, 一是在设备运行一定时间后检测其影响有无裂纹、局部腐蚀穿孔, 剩余壁厚是多少, 主要是为了控制危险性和防止突发事故, 得到的是腐蚀的结果, 主要方法有超声波法、漏磁法等;二是监测因介质作用使设备发生腐蚀的速度是多少, 获得的是设备腐蚀过程的有关信息, 主要目的是控制腐蚀的发生与发展, 使设备处于良性运行。主要方法有挂片法、电阻探针法、电化学法、磁感法等。通常把前者称作腐蚀的离线检测, 后者称作腐蚀的在线监测[2]。
对于像测试挂片的重量损失、电阻法 (ER) 或者是线性极化电阻法 (LPR) 等方法, 只能在腐蚀破坏作用不大或者不可能提高抗腐蚀过程控制的情况下使用, 而大多数企业则希望能够通过监测腐蚀状况进而使用一些化学方法 (如缓蚀剂) 或者其他处理设施 (如脱水装置) 来减少腐蚀, 并保证重点系统或管道置于有效的监控之中。
下面介绍的SmartCET电化学技术, 是一种有效的实时在线均匀腐蚀和局部腐蚀监测方法。该方法获得腐蚀参数像测量温度、压力、流量等工艺参数一样方便, 实时地将腐蚀现状或采用措施的效果显示给人们。从技术原理上, 一方面, 它使用了电化学噪声技术循环测量电极的电流和电压信号, 这些计算和处理每秒都在进行更新, 通过这个系统的软件得到与电流和电压波动相关的数据 (平均值, 标准偏差, 偏斜, 峭度) , 并通过这些数据判断电极是阳极行为还是阴极行为, 腐蚀状态是全面腐蚀还是局部腐蚀;另一方面, 它能够实现LPR线性极化测量, 利用正弦波挠动和正弦波的傅立叶转化进行数据分析[3]。结合谐波失真分析 (HAD) 技术, 分析线性极化阻力测量的非线性反馈的部分[4], 使稳定体系中腐蚀参数测量准确、稳定、迅速, 不到2min便可完成, 这也是实现实时监测的基础;同时, 针对线性极化技术和谐波失真技术只有应用于稳定状态测量才准确的弊端, SmartCET技术利用三电极探头的特点, 通过电化学噪声技术测量σv和σi, 通过LPR和HDA技术, 对同一电极各自独立测量腐蚀常数B值 (Stern-Geary方程系数) 和腐蚀电流密度 (Icorr) 。这样, 对于局部腐蚀, 这种电化学监测技术可按照识别局部腐蚀活性的经验的方法定义局部腐蚀因子 (Li=σi/Irms) , 更好地定义局部功能因子或者点蚀因子, 实现局部腐蚀的准确测量。通过图1, 能直观地了解这种电化学技术实现局部腐蚀和总体腐蚀监测所采用的几种方法的有机结合。
二、在线实时监测系统的安装
1. 腐蚀测点的选择
作为炼油化工企业, 原油炼制过程中出现的腐蚀是人们监测与防护的重点关注对象, 而炼油过程中设备所发生的腐蚀主要有两种类型:硫化物的高温化学腐蚀和H2S、HCl低温电化学腐蚀。前者多发生在常减压蒸馏、热裂化、催化裂化、延迟焦化以及这些装置的产品分离系统, 主要表现为均匀腐蚀;后者多发生在蒸馏装置的初馏塔顶、常减压塔顶以及与它们相连的管线、容器及热交换器系统, 主要表现既有全面腐蚀, 又有坑蚀、孔蚀和硫化物应力腐蚀开裂 (SCC) [5]。结合厂里常减压装置塔顶设备腐蚀严重的实际情况, 同时为了确认在线实时腐蚀监测系统的功能特点, 选择了在常减压塔顶系统初顶油气线上设置监测点, 这些测点既出现局部腐蚀、又会发生总体腐蚀。
2. 探头/变送器的选择和系统安装
在线实时腐蚀监测系统有多种探针适用于各种环境, 换句话说, 应用环境将决定探针的类型。表1中列出一些常用探针及其应用场合。
针对初顶油气线上设置监测点所涉及的参数 (表2) , 通过对腐蚀监测点环境的分析, 选择了交叉式探头, 这种探头的优点是气相凝结后更容易在探头表面形成一层凝结膜, 探头始终处于有效的电解质环境中, 使采集数据更为准确可靠。
系统接入以及探头现场安装如图2、3所示, 其中系统接入过程需要注意, 由于腐蚀测量的敏感性, 在输入输出系统、电源和每一个4～20mA/HART信号之间要提供一个好的隔离物质, 使输入输出卡能完全与地面绝缘。
三、在线实时腐蚀监测系统调试运行
在线实时腐蚀监测系统按图4所示流程工作:探头安装在工艺管线上, 由数据采集器采集与腐蚀速度有关的模拟信号, 放大后转换成数字信号, 并传送到监控室计算机。数据到达计算机后处理、显示、建立数据库 (可直接进入DCS网和局域网络) 。通过多点实时在线监测, 获得生产过程中各点腐蚀状况。数据汇总到生产车间, 根据反馈数据调整生产工艺, 如调整塔顶注水、注氨、注缓蚀剂的周期或注入量, 选择减缓设备腐蚀的最佳工艺。
为了确保在线实时监测系统对腐蚀状态的判断结果客观、可靠, 通过流程操作为监测点建立了一个闭路循环系统, 准备对流经监测管线内的介质进行两次工艺变更操作, 即在工艺系统中投放含有一定量Cl-的介质, 使腐蚀环境发生变化, 以考察在线监测腐蚀系统的响应速度和结果, 判定该系统监测的实时性、准确性。
从现场测试情况来看, 数据的获取较快, 各个参数的数值变化是实时的, 图5所示为96h内监测到的各参数的曲线。从图中可以看到, 监测点所处的工艺系统腐蚀速率比较小, 点蚀系数也不大于0.2, 意味所监测的工艺系统基本上不发生什么腐蚀。图中B值曲线显示, 在第70h和第88h两次添加试验介质的时候, 对应的曲线也出现峰值波动, 发生了较大的变化, 这正是由于添加试验介质量的缘故, 由于试验介质加入量较少, 所以很快B值就回落在13mV左右, 即保持阳极活化控制范围内。可以说测试结果较满意。
在线腐蚀监测系统投入运行后, 对腐蚀的参数测量能够像测量流量、温度和压力等工艺参数一样简便。通过实际监测发现, 在较长一段时间内, 监测点的腐蚀状态以均匀腐蚀为主, 当腐蚀机理因子在峰值变化和振荡时, 对应同一时间坐标的局部腐蚀系数曲线的数值由0.04到0.75, 说明在腐蚀的表面存在活性和钝化交替, 这正是局部腐蚀最容易产生的现象, 是局部腐蚀发生比较剧烈的生产工艺状态。为了进一步确认信息的准确性, 及时查看了其他工艺参数, 发现介质的pH也是这种振荡的状态, 于是及时地采取了工艺措施, 严格控制了氯离子浓度, 使这种很危险的工艺状态恢复到正常。这说明了在线腐蚀监测系统采集和处理的信息, 对实时掌握测点处的腐蚀状况及工艺控制有重要的作用。
四、结论
电化学在线实时监测技术是一种综合功能的测量技术, 是扩展了的电化学腐蚀测量技术, 能够进行点蚀系数以及其他局部腐蚀参数的测量, 利用腐蚀速率、点蚀系数、腐蚀统计数据等参数进行实时、在线的腐蚀诊断, 实现对腐蚀的较为全面监测。
当然, SmartCET电化学在线实时监测技术也还不是完美无缺, 例如:不适合用于环烷酸或硫酸环境, 露点探针—空冷探针现场应用目前还不成熟;对于碳酸盐腐蚀裂纹和氰化物腐蚀还需要量化咨询和建立模型等等。所以, 和其他腐蚀监测技术一样, 该技术需要更进一步的发展和完善。不断应用新技术的同时应该认识到, 发挥监测技术作为人们了解设备、管道腐蚀状况的“眼晴”的作用, 是控制生产过程中腐蚀问题的一种手段, 有效的腐蚀控制才是腐蚀监测技术价值的真正体现, 只有合理选择腐蚀监测技术并正确使用, 才能保证装置的长周期安全运行。
参考文献
[1]陈匡民.化工机械材料腐蚀与防护.化学工业出版社, 1994
[2]郑立群.石油化工装置腐蚀监检测技术.石油化工腐蚀与防腐, 2001, 6:21
[3]Scully.Corrosion.Vol56, No.2, February2000:199
[4]周玉波等.腐蚀监测技术现状及发展趋势.海洋科学, 2004, 5 (5) :77—80
腐蚀技术 篇11
关键词：铁粉；吸氧腐蚀；析氢腐蚀；腐蚀原理；实验探究
文章编号：1005–6629（2015）10–0046–04 中图分类号：G633.8 文献标识码：B
1 问题的提出
金属的电化学腐蚀是高中化学新教材《化学反应原理》中的一个重要内容。为了帮助学生理解金属的吸氧腐蚀和析氢腐蚀的原理，苏教版教材《化学反应原理》[1]中安排了铁的吸氧腐蚀和析氢腐蚀实验：将铁粉和碳粉混合后分别撒入用氯化钠和稀醋酸润湿的具支试管中，通过观察与具支试管相连接导管中的水柱上升或下降情况，以体验铁的电化学腐蚀。但有化学教师发现，按照教材中的实验方法可能需要几十分钟的时间才能观察到明显现象[2]。很多教师就此实验进行了改进研究，如谭文生[3]通过用泡菜水浸湿的滤纸条沾附铁粉和碳粉混合物进行铁的吸氧腐蚀实验，和用稀醋酸浸湿的滤纸条沾附铁粉和碳粉混合物进行铁的析氢腐蚀实验；陶俞佳[4]对铁粉和碳粉混合物的吸氧腐蚀实验装置进行了改进；唐敏[5]改用不同溶液浸湿铁粉和碳粉混合物探究铁的电化学腐蚀。总体看来，多数对铁的析氢、吸氧腐蚀实验的改进，旨在使实验现象更为明显，而对于铁析氢腐蚀的同时是否也发生吸氧腐蚀的探查较少。为了帮助学生更好地理解铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀的原理，笔者改进了实验装置和实验操作方法，从定量的角度探究铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀过程。
2 实验过程
2.1 实验原理
经NaCl溶液湿润的碳粉、铁粉混合物在空气中发生吸氧腐蚀，其电极反应及电池反应的方程式为：
2.2 实验装置
改进后的实验装置如图1所示。装置中具支试管壁上沾有NaCl溶液或稀酸溶液湿润的碳粉、铁粉混合物，具支试管上的玻璃活塞用于腐蚀实验开始时调节具支试管中的压强与外界压强一致；具支试管与盛有红墨水的U型玻璃细导管相连，结合标尺，可观察记录U型玻璃细导管中红墨水的液面差（Δh）随时间的变化。
2.3 实验操作
实验1 HCl浓度变化对铁析氢腐蚀影响的探究
在图1所示装置的具支试管中分别加入1.5mL 3% HCl、4% HCl、5% HCl溶液，使溶液充分润湿试管壁；称取3.0g还原性铁粉和0.6g碳颗粒在研钵中充分研磨，将研磨好的碳粉、铁粉混合物迅速倒入具支试管中，振荡试管使碳粉、铁粉混合物附着在试管壁上，迅速塞紧橡皮塞，打开活塞，U型玻璃导管中红墨水左右两边液面持平后关闭活塞。每隔一定时间记录U型玻璃导管中红墨水左右两边的液面高度差Δh。
实验2 饱和NaCl溶液、5% HAc溶液对铁腐蚀影响的探究
分别以饱和NaCl溶液、5% HAc溶液代替实验1中的盐酸溶液，在图1所示装置中进行铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀实验。
实验3 铁析氢腐蚀和吸氧腐蚀组合实验探究
在图2所示装置的两只具支试管中分别加入1.5mL饱和NaCl溶液和1.5mL 5% HCl溶液，使溶液充分润湿试管壁，分别称取两份0.6g碳颗粒和3.0g还原性铁粉，在研钵中充分研磨，将研磨好的碳粉、铁粉混合物迅速倒入具支试管中，振荡试管使碳粉、铁粉混合物附着在试管壁上，迅速塞紧橡皮塞，打开活塞，U型玻璃导管中红墨水左右两边液面持平后关闭活塞。每隔一定时间记录U型玻璃导管中红墨水左右两边的液面高度差Δh。
3 实验结果与讨论
3.1 不同酸度溶液对铁析氢腐蚀的影响
在空气中，盐酸溶液湿润的碳粉、铁粉混合物发生电化学腐蚀，导致实验装置中U型玻璃导管内红墨水的液面发生变化。不同浓度的盐酸溶液湿润的碳粉、铁粉混合物发生电化学腐蚀时U型玻璃细导管中红墨水的液面差（Δh）随时间的变化曲线如图3所示。图中Δh<0表示具支试管内压强增大，具支试管内有气体生成；Δh>0表示具支试管内压强减小，具支试管内有气体被消耗。
从图3中可以看出：（1）用浓度为3%～5%的盐酸溶液湿润的碳粉、铁粉混合物，在空气中经过约10分钟的电化学腐蚀，具支试管内压强均会减小，说明即使在酸性环境中，铁电化学腐蚀也会消耗氧气。（2）用浓度为5%的盐酸溶液湿润的碳粉、铁粉混合物，在空气中发生电化学腐蚀时，可明显观察到析出氢气和吸收氧气的现象，在铁开始腐蚀约1分钟内，由于腐蚀的酸度较大，析氢腐蚀导致的具支试管内压强增大强于吸收氧气导致的具支试管内压强减小，可观察到具支试管内压强增大（Δh<0）；随着腐蚀的继续进行，环境的酸度不断下降，铁析氢腐蚀的速率减小，吸收氧气导致的具支试管内压强减小明显地表现出来，总体观察到具支试管内压强减小（Δh增大）。（3）在空气中用3%的盐酸溶液湿润的碳粉、铁粉混合物的腐蚀实验，实验过程中很难观察到发生析氢腐蚀产生的析出氢气的现象，只能观察到具支试管内压强减小。笔者认为这并不能说明该条件下不发生析氢腐蚀，只是在该条件下铁电化学腐蚀吸收氧气导致具支试管内压强减小比析氢腐蚀析出氢气导致具支试管内压强增大要强得多，因而只能观察到具支试管内压强减小的现象。
3.2 不同介质对铁电化学腐蚀的影响
图4给出了分别用5%的盐酸溶液、醋酸溶液和饱和氯化钠溶液湿润的碳粉、铁粉混合物在空气中电化学腐蚀时，U型玻璃导管中红墨水左右两边的液面高度差Δh随时间的变化曲线。为了说明铁析氢腐蚀时吸氧腐蚀的速率，图4中同时给出了在图2装置中所做的铁析氢腐蚀和吸氧腐蚀组合实验的结果。
比较图4中的曲线1、2、3发现：（1）用5%的盐酸溶液、醋酸溶液和饱和氯化钠溶液湿润的碳粉、铁粉混合物在空气中电化学腐蚀时，都能观察到铁的吸氧腐蚀。用饱和氯化钠溶液湿润的碳粉、铁粉混合物在空气中腐蚀时仅能观察到吸氧腐蚀；用5%的盐酸溶液或醋酸溶液湿润的碳粉、铁粉混合物在空气中腐蚀时，既能观察到析氢腐蚀又能观察到吸氧腐蚀。（2）碳粉、铁粉混合物用5%的盐酸溶液湿润比用5%的醋酸溶液湿润，更利于观察铁在酸性氛围中的析氢腐蚀。
利用装置2进行的铁析氢腐蚀和吸氧腐蚀组合实验的结果为图4中的曲线4。该装置中U型玻璃导管一边联接着铁吸氧腐蚀装置，另一边联接着铁析氢腐蚀装置，记录的Δh为与铁吸氧腐蚀装置相连的U型玻璃导管内红墨水上升和与铁析氢腐蚀装置相连的U型玻璃导管内红墨水下降的差值（Δh增大表示铁吸氧腐蚀装置内压强减小）。比较曲线1和曲线4发现：（1）在时间约为90秒前曲线4的Δh上升的速率明显大于曲线1的Δh上升的速率，说明在该时间段内装置2中用5%的盐酸溶液湿润的碳粉、铁粉混合物发生的析氢腐蚀产生的氢气速率大于其发生吸氧腐蚀消耗的氧气速率，加上装置2中用饱和氯化钠溶液湿润的碳粉、铁粉混合物发生着吸氧腐蚀消耗氧气，整体表现为曲线4中的Δh上升的速率大于仅存在用饱和氯化钠溶液湿润的碳粉、铁粉混合物发生着吸氧腐蚀的Δh上升的速率。（2）在实验中铁腐蚀发生约90秒后，曲线4的Δh上升的速率明显减小，并出现下降。说明在该时间段装置2中用5%的盐酸溶液湿润的碳粉、铁粉混合物发生的析氢腐蚀析出氢气的速率下降，而其吸氧腐蚀消耗氧气的速率上升，且出现用5%的盐酸溶液湿润的碳粉、铁粉混合物吸氧腐蚀消耗的氧气速率大于用饱和氯化钠溶液湿润的碳粉、铁粉混合物发生的吸氧腐蚀消耗氧气的速率。其可能原因是，用酸性溶液湿润的碳粉、铁粉混合物发生析氢腐蚀的同时，还发生着两个反应，一是析氢腐蚀生成的Fe2+和Fe（OH）2进一步与氧气反应消耗氧气，二是暴露在空气中的铁粉（特别是没有完全被酸性溶液湿润的铁粉）直接发生吸氧腐蚀消耗氧气，这两个反应消耗氧气的总速率比用饱和氯化钠溶液湿润的碳粉、铁粉混合物发生的吸氧腐蚀消耗氧气的速率大。
3.3 结论
（1）铁在酸性环境中发生腐蚀时，析出氢气和消耗氧气的反应同时发生着。通过观察铁腐蚀体系中的压强差来说明铁发生析氢腐蚀的实验，必须在铁腐蚀析出氢气的速率大于铁腐蚀消耗氧气的条件下进行。即用类似于装置1进行铁析氢腐蚀实验时，要求湿润碳粉、铁粉混合物的酸性溶液具有一定的酸度，例如用4%～5%的盐酸溶液湿润碳粉、铁粉混合物。
（2）铁在酸性环境中发生腐蚀时，如果酸性介质中H+的物质的量不是较大（酸性介质中H+的物质的量较大时，发生的是酸与铁的反应），用如图1所示装置，实验中能同时观察到析出氢气和吸收氧气的现象。
（3）在其他条件相同时，用装置2进行铁析氢腐蚀和吸氧腐蚀组合实验，可观察到“铁发生析氢腐蚀过程中消耗氧气的速率大于铁单纯发生吸氧腐蚀消耗氧气的速率”的现象。
参考文献：
[1]王祖浩主编.普通高中课程标准实验教科书·化学反应原理（选修）[M].南京：江苏教育出版社，2009：23～25.
[2]任志强，徐素芳.苏教版《化学反应原理》中值得商榷的几个问题[J].中学化学教学参考，2008，（11）：36.
[3]谭文生.铁的吸氧腐蚀与析氢腐蚀对比实验设计[J].化学教学，2011，（6）：46～47.
[4]陶俞佳，李桂林.吸氧腐蚀实验的改进[J].化学教学，2009，（6）：26～27.
油田集输管道腐蚀与防腐技术研究 篇12
1油田集输管道腐蚀的机理分析
(1) 油田集输管道的硫化氢腐蚀相较于氧气和二氧化碳来说, 硫化氢有着水溶性更好的特点, 在溶于水的过程中会发生电化学反应, 分解出HS-和S2-两种阴离子, 这两种阴离子会吸附在油田集输管道的金属表面上, 而集输管道材料中存在Fe2+的阳离子, Fe2+与两种阴离子发生反应, 从而产生氢气和含铁化合物, 从而导致油田集输管道遭受腐蚀。
(2) 油田集输管道的硫化钠腐蚀在油田采出水中存在硫化钠等碱性物质, 这种碱性物质在油田环境下会对油田集输管道产生强烈的腐蚀作用[1]。碱性物质在油田采出水中是广泛存在且不可避免的, 其能够对油田集输管道的金属材料产生氧化作用, 进而腐蚀金属材料, 严重时可导致油田集输管道的泄漏。需要注意的是, 硫化钠的氧化作用受到温度和浓度的影响, 如果所处环境的温度较高, 且硫化钠的浓度较大, 则会催化硫化钠对集输管道金属的氧化作用, 氧化反应更加剧烈, 腐蚀程度更加严重。此外, 硫化钠的腐蚀作用海域集输管道金属的材质和质量有关, 其具体的公式如下:
v=w0-w1/S·T
式中:自重V为失重时集输管道金属材料被腐蚀的速率;w0为集输管道金属材料的初始重量;w1为在剔除腐蚀物之后的集输管道金属材料的重量;S为集输管道金属材料与腐蚀物的接触面积;T为整个腐蚀进行的时间。
从上述的分析可知, 选择金属材料作为油田集输管道材料不仅面临着酸性物质腐蚀, 还会面临着碱性物质腐蚀, 这就对集输管道的防腐技术提出了更高的要求。
2油田集输管道防腐技术探讨
(1) 选择防腐管材对于油田集输管道来说, 其主要面临的酸性腐蚀物质为碳酸、硫化氢等, 其中硫化氢对于油田集输管道的腐蚀性更强。相较于母材来说, 硫化氢对于集输管道的腐蚀更大, 且腐蚀速度更快, 但对于不同的集输管道金属材料来说, 酸性腐蚀会产生不同的腐蚀效果, 相较于碳钢材料和低合金钢材料的油田集输管道来说, 采用不锈钢材料制作的油田集输管道酸性腐蚀速度更慢, 不锈钢集输管道在应用的过程中会在表面形成一层含有金属镍和金属铬的物质, 这就实现了对酸性腐蚀材料的隔离作用, 从而降低酸性腐蚀的概率, 而不锈钢本身也是一种不易遭到腐蚀的材料, 即使遭遇腐蚀其腐蚀深度也不会很大, 不容易出现集输管道泄露的重大事故[2]。但油田集输管道的材料选择不仅要考虑到防腐性, 同时还要考虑到抗压性、耐磨酸性以及材料强度等, 因此在实际的应用中经常采用奥氏体不锈钢作为集输管道材料。
此外, 还可以通过在集输管道表面设置防腐层的方式来实现防腐, 例如可以利用3PE、FBE等金属材料设置防腐保护层, 可以在集输管道表面镀一层其他金属, 如电镀法、热喷镀等, 此外, 还可以对集输管道金属材料进行氧化处理, 形成一层氧化膜来实现防腐。
(2) 合理使用缓蚀剂在油田集输管道的腐蚀介质中加入缓蚀剂能够有效降低油田集输管道的腐蚀速率, 就目前来看, 当前主要用到的缓蚀剂有有机缓蚀剂和无机缓蚀剂两种, 对于油气田的集输管道来说, 一般选用有机缓蚀剂来进行防腐。
(3) 电化学保护技术通过上述的分析可知, 无论是油田集输管道的酸性腐蚀还是碱性腐蚀都属于电化学腐蚀, 可以对症下药, 选择合适的电化学保护技术来实现防腐, 例如当前比较常用的牺牲阳极保护法、强制电流保护法等[3]。
(4) 做好防腐管理, 实现有效预防防腐管理指的是对油田集输管道的日常维护和管理, 利用科学的设备定期检查集输管道, 查找腐蚀威胁, 制定检修策略, 在检查之后记录检修的位置, 在下次检查的过程中针对性检查曾经出现腐蚀的位置, 避免二次腐蚀出现, 通过防腐管理实现防患于未然, 有效的预防集输管道腐蚀问题, 从而保证运输的安全和稳定。
3结语
综上所述, 油田集输管道的腐蚀是比较复杂的, 本文简要分析了硫化氢腐蚀和硫化钠腐蚀两种主要的腐蚀方式, 并针对性的提出了选择防腐管材、合理使用缓蚀剂、电化学保护技术以及防腐管理等油田集输管道防腐技术, 旨在提升油田管道的防腐水平, 促进原油运输的稳定和安全, 从而促进油田开发的可持续发展。
摘要：近年来, 我国油田开发的步伐不断加快, 在保证可持续发展的前提下有效缓解了我国能耗问题。油田技术管道腐蚀是制约油田开发的一个重要问题, 本文简要分析了油田集输管道腐蚀的类型, 并针对性的提出了几种防腐技术, 旨在为解决我国油田集输管道的腐蚀问题提供参考。
关键词：油田,集输管道,腐蚀,防腐技术
参考文献
[1]孟建勋, 王健, 刘彦成, 刘志梅, 刘培培.油气集输管道的腐蚀机理与防腐技术研究进展[J].重庆科技学院学报 (自然科学版) , 2010, 03:21-23.
[2]卢智慧, 何雪芹, 何昶.塔河油田集输管道腐蚀因素及防腐措施[J].油气田地面工程, 2015, 07:18-20.