【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 起的氫去極化腐蝕。此時(shí)腐蝕過(guò)程的陰極反應(yīng)為： 2H? +2e→H 2 陽(yáng)極反應(yīng)為： Fe→Fe ?2 +2e 金屬管道受二氧化碳腐蝕而生成的腐蝕產(chǎn)物都是易容的，在金屬表面不易形成保護(hù)膜 [4]。游離二氧化碳腐蝕受溫度的影響較大，因?yàn)闇囟壬邥r(shí)，碳酸的電離度增大，所以溫度升高會(huì)大大促進(jìn)腐蝕。 6 第 3 章 油田集氣系統(tǒng)外腐蝕的防腐設(shè)計(jì) 在油田集氣系統(tǒng)中，影響金屬管道腐蝕的因素非常復(fù)雜， 由于金屬管道所處的環(huán)境不同，造成管道腐蝕的原因也就不同。對(duì)于外腐蝕而言，主要是由大氣、土壤等外部環(huán)境引起的。 大氣腐蝕的影響因素 大氣腐蝕的影響因素比較復(fù)雜，但主要受環(huán)境的濕度，溫度及大氣中污染物及腐蝕產(chǎn)物等的影響。 大氣腐蝕性和其含水量關(guān)系極大。干大氣中，金屬管道腐蝕很微小，因?yàn)槿狈λ鳛閷?dǎo)電環(huán)境。大氣含水量常用相對(duì)濕度表示，當(dāng)相對(duì)濕度達(dá)到 100%時(shí)，大氣中的水蒸氣會(huì)凝結(jié)成水滴，凝聚在金屬表面形成水膜。即使相對(duì)濕 度小于100%，由于毛細(xì)管凝聚的作用，似使得水蒸氣也可以在管道表面形成看不見(jiàn)的水膜。水膜一旦生成，對(duì)管道在大氣中的腐蝕起著很重要的作用。多數(shù)集氣管道都存在一個(gè)臨界濕度，若濕度高于臨界濕度，金屬管道的腐蝕速率迅速增大。臨界濕度與金屬管道和腐蝕產(chǎn)物的性質(zhì)有關(guān)。金屬表面凝聚水膜并非純凈水，多數(shù)是含空氣和鹽類(lèi)的電解液，有較強(qiáng)腐蝕性。臨界相對(duì)濕度是金屬管道大氣腐蝕的重要參數(shù)，大氣腐蝕隨大氣含水量增加不斷增大，接近飽和時(shí)，這種增大越來(lái)越慢，變成穩(wěn)定 [4]。 溫度對(duì)受大氣腐蝕的金屬 管道影響很大并且比較復(fù)雜。一般表現(xiàn)在溫度越高，則大氣對(duì)金屬管道腐蝕速率就越快；但是，若溫度的升高足以使金屬管道表面的水膜干燥，則可以降低大氣腐蝕速率 。 溫度的變化即溫差的存在對(duì)大氣腐蝕的影響更大些，因?yàn)闇夭畹拇嬖跁?huì)使水蒸氣在金屬表面上凝聚成水膜，造成大氣腐蝕條件。 大氣由多種穩(wěn)定氣體組成。它們基本沒(méi)有腐蝕性。大氣的腐蝕性主要來(lái)自水汽及其他雜質(zhì)，例如工業(yè)廢氣等，它們對(duì)金屬管道的腐蝕具有很大的影響性。 7 、表面狀態(tài)等因素的影響 固體顆粒的組成較為 復(fù)雜，它們對(duì)大氣腐蝕的影響因素主要有三種方式： （ 1）顆粒具有腐蝕性； （ 2）顆粒無(wú)腐蝕性，卻能吸附腐蝕性物質(zhì)，間接地加速腐蝕； （ 3）顆粒本身既無(wú)腐蝕性又不具有吸附性，但由于造成毛細(xì)管縫隙，使金屬管道表面形成電解液薄膜，形成氧濃差的局部腐蝕條件，也會(huì)促使金屬的腐蝕速率加快； 大氣腐蝕的防腐設(shè)計(jì) 1. 材料的選擇 材料是有效抑制金屬管道腐蝕的手段之一，又是一項(xiàng)細(xì)致而又復(fù)雜的技術(shù)，主要應(yīng)根據(jù)管道所處的環(huán)境、來(lái)選擇適用防腐層、耐蝕金屬及非金屬，同時(shí)比較其經(jīng)濟(jì)性 [5]。既要考慮工 藝條件及生產(chǎn)中可能產(chǎn)生的各種影響因素，又要考慮材料的結(jié)構(gòu)，性質(zhì)及其經(jīng)濟(jì)性。在油田集氣系統(tǒng)中，正確選擇防腐層、金屬材料及非金屬材料是非常重要的。 （ 1）油田集氣系統(tǒng)常用的金屬材料 在油田集氣系統(tǒng)中，考慮到經(jīng)濟(jì)性，通常情況下，油田集氣系統(tǒng)常采用普通鐵，借助其他防腐手段，如采用防腐層。油田集氣系統(tǒng)常用的金屬材料如下： ① 適用于輸氣管道的鋼材。有 Q253（ A A3R)、 09MnZV、16Mn、 16MnSi、 11MR 等。 ② 耐大氣腐蝕的低合金鋼。有 16MnCu、 10MnSiCu 等。 大量科學(xué)實(shí)驗(yàn)表面，在鋼中加入 Cu、 P、 Cr 等元素，可以改善材料的耐大氣腐蝕性能。所以說(shuō)，在鋼中加入 Cu、 P、 Cr 等元素來(lái)提高金屬集氣管道的抗腐蝕能力是一不錯(cuò)的選擇。 （ 2）油田集氣系統(tǒng)常用的非金屬材料 耐腐蝕的非金屬材料很多，如防腐層、工程塑料、玻璃鋼襯里、水泥、石墨、橡膠、陶瓷等，這些材料廣泛用在襯里和耐蝕部件上。除防腐層外，用量最大的是玻璃鋼抽油桿，玻璃鋼管等。油田集輸管線、油管及套管都可使用玻璃鋼管。我國(guó)有好幾個(gè)油田在腐蝕較強(qiáng)的環(huán)境中用玻璃鋼管代替鋼管。如勝利油田為防止 污水對(duì)管道的嚴(yán)重腐蝕， 1991 年 6 月至 9 月在新建的壩河污水站安 8 裝了直徑為 80— 450mm 的不同規(guī)格的玻璃鋼管道 2440m，管件 178 個(gè)。 1991 年9 月玻璃鋼管道投入運(yùn)行，十幾年來(lái)運(yùn)行良好。這些經(jīng)驗(yàn)表明，對(duì)強(qiáng)腐蝕介質(zhì)，宜采用玻璃鋼管，尤其是在強(qiáng)腐蝕區(qū)的站內(nèi)管道系統(tǒng)和施工條件復(fù)雜的集輸管道，玻璃鋼更有優(yōu)越性 [6]。 在油田集氣系統(tǒng)中，人們常常采用表面保護(hù)層使潮濕空氣與金 屬管道隔離，這種方法是防止大氣腐蝕的有效手段。最常用的方法是在金屬管道表面施用覆蓋層，覆蓋層的作用在于使金屬管道與周?chē)橘|(zhì)隔離開(kāi)來(lái)，從而阻止金屬表面層上腐蝕微電池的作用，以防止或減少金屬管道的腐蝕。覆蓋層在油氣田的腐蝕控制中占有十分重要的位置，在油田集氣系統(tǒng)中使用的金屬管道，一般均使用覆蓋層防腐。常用的覆蓋層分為金屬覆蓋層和非金屬覆蓋層。 （ 1）金屬覆蓋層 金屬覆蓋層可分為陽(yáng)極覆蓋層和陰極覆蓋層。選用金屬覆蓋層時(shí)，要根據(jù)管道的類(lèi)型、所處的環(huán)境來(lái)確定金屬覆蓋層的材料類(lèi)型，選擇時(shí)應(yīng)遵循金屬覆蓋層具有良好 的耐腐蝕，滿(mǎn)足運(yùn)行條件和環(huán)境介質(zhì)的要求，金屬覆蓋層與金屬管道的性能適應(yīng)性要好，此外還應(yīng)考慮工藝技術(shù)的可行性和經(jīng)濟(jì)上的合理性。金屬覆蓋層的制造方法，主要有熱浸鍍、滲鍍、電鍍、刷鍍、化學(xué)鍍、包鍍、機(jī)械鍍、熱噴鍍等 [7]。 （ 2）非金屬覆蓋層 非金屬覆蓋層技術(shù)是將非金屬涂料覆蓋于材料表面形成具有一定功能并牢固附著的連續(xù)薄膜，以保護(hù)和裝飾基體材料的方法。涂料在材料表面涂覆成膜的施工就成為涂裝。非金屬覆蓋層技術(shù)又包括有機(jī)涂層技術(shù)、無(wú)機(jī)涂層技術(shù)和轉(zhuǎn)化膜技術(shù)。國(guó)內(nèi)外埋地管道有機(jī)防腐材料主要有溶解環(huán)氧粉末、聚乙烯 涂層、聚乙烯膠帶、煤焦油磁漆、石油瀝青等。 溶解環(huán)氧粉末涂層具有良好的粘結(jié)力、防腐蝕性及良好的耐溫性。其優(yōu)異的抗陰極剝落性和涂層屏蔽作用，能很好地與陰極相互配合。所以說(shuō)，溶解環(huán)氧粉末是一種很好的非金屬涂層材料，在油田集氣系統(tǒng)的防護(hù)中得以廣泛應(yīng)用。 金屬管道在土壤中的腐蝕是油田集氣設(shè)施嚴(yán)重腐蝕問(wèn)題之一，它會(huì)造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。正因?yàn)檫@樣，各國(guó)都飛常重視材料的土壤腐蝕試驗(yàn)與研究工作。 9 土壤腐蝕的影響因素 不同的土壤的，由于所處的環(huán)境差異很大， 造成腐蝕性差別極大，影響土 1. 土壤性質(zhì)的影響 （ 1)土壤中含水量的影響 任何土壤中都含有水分和可溶性鹽，可溶性鹽溶解在水中形成電解液。土壤中的水分與土壤的組分結(jié)合阻礙了氧的擴(kuò)散。土壤的導(dǎo)電性與土壤的含水量度有關(guān)。土壤含水量越少，其電阻就越大。土壤含水量越多，電阻就越小。 （ 2）鹽分的影響 土壤中一般含有硫酸鹽、硝酸鹽和氧化物等無(wú)機(jī)鹽類(lèi)，這些鹽大多數(shù)是可溶的，土壤中可溶性鹽分的總含量一般不超過(guò) 2%。隨著鹽含量增大，溶液導(dǎo)電性越高，對(duì)金屬 管道的腐蝕性越大。 （ 3）含氧量的影響 土壤的透氣性好，含氧量就高，由于氧和水的存在，使得金屬管道的腐蝕加快。 （ 4） pH 值影響 根據(jù)土壤 pH 的范圍，可將土壤可分為酸性土壤、中性土壤和堿性土壤。一般情況下 ,pH 值越低，土壤的腐蝕性越大。 (5) 微生物的影響 有些細(xì)菌的存在可能會(huì)導(dǎo)致土壤理化性質(zhì)的不均勻性，造成氧濃差電池腐蝕，微生物參與土壤腐蝕，使土壤腐蝕，其中最重要的是硫酸鹽還原菌、硫桿菌和鐵桿菌，這些細(xì)菌在生命活動(dòng)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生硫化氫、二氧化碳等酸性物質(zhì)，這些物質(zhì)可腐 蝕金屬管道，細(xì)菌還能參與腐蝕的電化學(xué)過(guò)程。從而是土壤腐蝕加劇。 土壤腐蝕的防腐設(shè)計(jì) 絕緣性保護(hù)層廣泛應(yīng)用于油田集氣系統(tǒng)中，是防止地下金屬管道腐蝕的常用方法。常用的絕緣性保護(hù)層是石油瀝青和煤焦油瀝青。近年來(lái)，性能更好的 10 涂層也應(yīng)用于油田集氣系統(tǒng)，如環(huán)氧煤瀝青涂層、環(huán)氧粉末涂層、泡沫塑料防腐保溫層等。 在油田集氣系統(tǒng)