石油管道的腐蚀分析与防护

学术论文 2018-07-10 08:16:16
  一、石油金属管道腐蚀的基本原理 
  金属的腐蚀类型有很多种,主要是因为金属腐蚀机理和腐蚀的现象多种多样。 
  1 化学腐蚀 
  化学腐蚀主要是由于石油管道的金属与其他物质发生化学反应从而引起的管道破坏。其主要包括气体腐蚀和金属在非电解质液体(苯、汽油等)中的腐蚀,其中气体腐蚀一般是干燥气体中切割和焊接过程中金属表面被氧化生成氧化皮。 
  2 土壤腐蚀 
  土壤对管道的腐蚀有几个方面,其中包括:(1)土壤是一个复杂的体系,不但存在着气、液、固三相物质而且存在着很多的毛细管性物质。土壤的空隙中充满着水、空气以及溶液的盐类,它们使土壤具有了离子导电性从而引起埋在土壤中的金属发生电化学腐蚀。(2)植物根系的扩展引起埋在土壤中金属管道涂层的穿层。(3)土壤中的一些细菌由于新陈代谢会产生酸性或者碱性物质从而加快了埋在土壤中的金属腐蚀。(4)土壤也会引起杂散电流腐蚀主要是由于土壤中存在的杂散电流流过金属引起电解质作用。杂散电流会引起金属管道表面的防腐层遭到破坏以及铁离子溶入土壤介质中进而造成运输管道的严重腐蚀。 
  3 应力腐蚀 
  在石油管道铺建掩埋过程中,由于管道材料的质量问题以及施工的水平和施工操作人员的责任心导致埋在地下管道问题产生了隐患,其中一个就是造成残余应力或外加应力,然而土壤中的水,溶液的盐类以及微生物的新陈代谢造成的腐蚀环境与管道存在的外加力联合作用产生的材料破坏称为应力腐蚀。应力腐蚀会引起金属管道产生裂纹进而导致运输管道产生断裂,对石油管道的安全运输产生了极大的危害,是石油管道腐蚀的主要形式之一。 
  4 其他腐蚀 
  其他的腐蚀包含了管道在水中的腐蚀以及大气的腐蚀等,水中腐蚀与水的硬度、含盐量、温度以及PH值相关,是一种典型的电化学腐蚀。大气腐蚀主要是裸露在地表面的管道受到大气中所含的水汽以及其他杂质对石油管道造成的腐蚀,大气的温度、湿度、杂质含量等因素影响着大气的腐蚀性。 
  二、石油管道的防护措施及应用 
  人们常说石油是工业的血液,随着国民经济的快速发展,人们对能源的需求与日俱增,然而石油管道一旦被腐蚀穿孔进而造成管道断裂,就会造成石油能源的泄漏,不仅会造成能源的浪费而且会严重的污染泄漏处当地的环境,甚至引起无法估计经济损失的灾难性事故,石油的安全运输关乎到国家经济的发展。因而石油管道建设具有重要的战略意义,为了保证石油管道的强度、韧性、安全性以及可靠性,就必须要采取综合性的防腐措施来减少石油管道的腐蚀。 
  1 加强对石油运输管道的腐蚀检测 
  由于石油的运输需要对管道一些部位进行加强和更换已经出现问题的管道,以保证石油管道运输的安全性和可靠性,因而石油管道的检测对于防止管道腐蚀有着重要意义,可以通过观察防腐系统的效果和对现有绝缘层质量的检测达到石油管道的防腐检测的目的。通常用超声波检测法和漏磁检测法,超声波裂纹检测主要是通过超声波仪器垂直管道壁释放超声波,如果石油管道存在缺陷,那么管道壁或管道缺陷处反射的回波会存在时间差,回波被超声波裂纹检测仪接收,通过回波产生的时间差可以确定管道壁厚度以及缺陷存在的位置。漏磁检测是通过设备自身携带的磁铁,在管壁全圆周上产生一个纵向磁回路场。通过磁力线的变化可以判断石油管道是否出现腐蚀问题,如果管壁没有缺陷,则磁力线囿于管壁之内,均匀分布。如果管内壁或外壁有缺陷,则磁通路变窄,磁力线发生变形。这种方法不仅可以腐蚀造成石油管道壁厚的变化情况而且可以检测出管壁褶皱、凹痕等问题。 
  2 使用合适的钢材 
  对于一些开采年限较短的油田可以采用普通碳钢管材,需要频繁的更换油管。可采用耐蚀合金钢管材进行管道建设,由于本身的耐蚀性较好因而不需要其他的配套措施,但是建设前期投入较大。对于一些大口径以及和水有关的管道建设可以考虑采用玻璃钢或塑料管材,这种管材不仅具有很好的防腐作用而且能够实现环保的目的。 
  3 采用缓蚀剂和防腐绝缘层 
  石油管道建设过程中利用缓蚀剂可以达到一定的防腐作用。防腐绝缘层是地下石油管道防腐重要措施之一,它不仅使管道和土壤起到了隔离作用,并且对阴极的保护起到了很大的影响,从而大大提高了埋地管道的防腐效果。常用的防腐涂层和材料有聚乙烯塑料、石油沥青、粉末环氧树脂、煤焦油瓷漆等。它们一般具有很好的绝缘性、防水性、抗微生物腐蚀性以及与石油管道金属良好的粘结性,并且价格便宜、便于施工。 
  4 加强对阴极的保护 
  电化学腐蚀是引起石油管道的腐蚀的最主要原因之一,因而对石油管道进行阴极保护是非常重要的。通常采用的方法有牺牲阳极保护阴极法和强制电流保护法。牺牲阳极保护法是在石油管道需要保护区连接一个比其金属更加活泼的金属使其构成原电池,这样在腐蚀过程中,活泼的金属作为阳极从而进行腐蚀这样有效的保护了阴极的管道不受腐蚀。使管道成为阴极保护起来还可以通过强制电流法,将石油管道与直流电源负极相连,辅助阳极与直流电源正极相连。 
  结语 
  能源问题关系到国家未来的发展,随着国民经济的不断提高,国家越来越重视石油管道运输的建设以及石油管道的防腐安全问题。伴随着石油管道防腐技术不断发展,使得新的工艺、方法以及材料的研究取得了重大的突破。要做到石油管道的检测与防腐技术相结合,不断完善相应的管理运行机制,这样才能有效的防止管道腐蚀,进而推进石油管道事业不断向前发展。 
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