雷静瑶
摘 要:油气管道运行中,随着时间的推移经常会出现腐蚀情况,不但会影响管道的正常使用,甚至造成经济损失和事故,需要通过检测来维护。论文介绍油气管道的化学腐蚀机理及相关防腐措施,以供参考。
关键词:油气管道;化学腐蚀机理;防腐措施
对于油气安全生产问题而言,管道腐蚀的隐患时有发生,同时,输送介质大多都为容易爆炸的油气,倘若管道出现被腐蚀穿孔的情况,油气会泄露到地面,若与火源接触,火灾、爆炸就会发生。此外,油气管道的危险性也较大,如若发生穿孔,会对人们与周围物品造成严重伤害,此类现象应受到管理人员的高度重视。
1 油气管道的化学腐蚀机理
1.1 化学腐蚀
油气管道的化学腐蚀是由于金属物质和非电解材料产生的化学反应,对金属结构造成一定程度的破坏,该种腐蚀为纯氧化反应,在反应的过程中没有形成电流。管道的化学腐蚀又可分为气体腐蚀及非电解质腐蚀。气体腐蚀是指金属物质直接暴露在空气当中,和空气中的氧气、硫化氢和二氧化硫等接触,在金属材料的表层形成氧化物以及化合物。如果温度较高,形成的金属氧化膜速率会比较快,还会伴随着脱碳现象,如果空气中的水分比较充足,气体的腐蚀速率会进一步加快。非电解质腐蚀是指在油气物质中含有硫化氢、二氧化硫和二氧化碳等对管道造成腐蚀的成分,如果含有水分时,该类气体物质会溶解在水中,对油气管道的内壁造成腐蚀。
1.2 电化学腐蚀
电化学腐蚀是对油气管道造成腐蚀的主要因素,与化学腐蚀的区别在于该类腐蚀进行时会形成原电池,产生电流。由于油气管道是钢铁材料制造的,具有铁元素以及其他物质,由于电位的不同,由于二氧化碳、二氧化硫和氯化钠溶解在水分中,会生成浓度有差别的电解质溶液,油气管道和电解质溶液在进行接触的过程中,会生成原电池,从而引起电化学腐蚀。铁物质作为阳极,其他杂质作为电池的阴极,如果溶液的酸性较大,在阳极:Fe=Fe2++2e,Fe2++2OH=Fe(OH)2。而在阴极:2H++2e= H2↑。之后氢氧化亚铁就会形成还原反应而生成氢氧化铁,再经过脱水之后就会形成三氧化二铁,氢氧化铁和三氧化二铁为红色铁锈的主要成分。如果酸性条件较弱或者呈现出中性时,在阳极:2Fe=2Fe2++4e,阴极:O2+2H2O+4e=4OH-,从上式中可以看出,在电解质溶液当中,由于氢离子物质的存在会导致油气管道的腐蚀,如果内部含有氧气也会引起管道的腐蚀反应。
2 油气管道的防腐措施
2.1 形成保护层
油气管道的表面需要充分地运用各种保护层进行覆盖,使各种腐蚀介质与管道不再接触,这是防止腐蚀的最有效途径。当管道上被涂抹防腐材料后,固化作用后会变为防腐膜,与金属层高效的连接在一起,不会与周围环境中的各种元素接触,化学反应便不会发生,金属腐蚀的概率大幅度下降。非金属涂层也是重要的保护层,将各种防腐涂料喷涂在金属的表面,不仅能够起到防腐蚀的功效,而且美观性较好,金属保护层手段是将两种金属保护层相互交叉的一种方法,将油气管道变成金属镀层。
2.2 内部防腐技术
2.2.1 内涂镀层技术
在管道内壁均匀的喷涂一层惰性金属漆,原理与管道外部的防腐漆类似。在内涂镀层防腐时,需要掌握以下技术要点:首先,要做好管道内壁清洁工作,包括内壁上的灰尘、油污以及铁锈等,必须要提前处理干净,并保证内壁干燥。这样才能保证喷涂的防腐镀层能够与管道内壁完全贴合,延长镀层使用寿命。其次,要保证镀层均匀、光滑,降低油气运输时管道内壁与油气产生的摩擦,不仅可以优化防腐效果,而且保障了油气储运的安全。
2.2.2 衬里技术
使用一些非金属材料,粘附到油气储运管道的内壁上,形成一个高强度的内衬层,达到防止管道内壁腐蚀的目的。与内涂镀层相比,衬里技术的优点在于可供选择的内衬材料更多,常用的有聚氯乙烯塑料材料、玻璃钢材料等。不同衬里技术的施工方法和適用情况有较大差异,例如聚氯乙烯塑料除了能够达到防止腐蚀外,还有较好的绝缘性能和耐磨性能;玻璃钢具有光滑、易清洗的优点。
2.2.3 内壁修复防腐
为了有效避免在油气物质输送时造成的管道内壁腐蚀破坏,可以利用防腐涂料涂抹、缓蚀剂防腐和复合管道防腐等办法。缓蚀剂可以起到有效改善管道表面腐蚀,减缓表面腐蚀的速度,可以降低管道内部的腐蚀程度。采用复合管道防腐的办法是用来对金属材质的管道腐蚀速度进行有效的控制,经常应用的复合管道为玻璃钢内衬复合管、双金属复合管和陶瓷内衬复合管等,因其具备很好的防腐蚀特性,可以在不同的油气介质输送条件下进行腐蚀保护。
2.3 电化学保护法
牺牲阳极阴极保护法指在油气管道上涂抹一种电位更低的金属或者合金,从而会形成崭新的防腐蚀电池,它将会变成一个良好的腐蚀电极,电流需求量较小的裸管与涂层管道的外露部位都能够形成良好的阴级保护。
3 结语
综上所述,引起油气管道腐蚀的机理主要有化学、电化学腐蚀。对于管道的内腐蚀检测多采用超声波检测方法,而外腐蚀检测可以采用管内电流和管地电位进行测量的方法。针对不同的油气管道腐蚀原因,应该采取有针对性的防腐蚀措施,可以采用阴极保护、防腐涂层和更换管道材质的方法。
参考文献:
[1]蒲浩博,王超本.油气管道腐蚀检测技术与防腐措施初探[J].化工管理,2018(28):149-150.
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