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長輸管道保溫層下腐蝕與防護(hù)研究

文檔作者：陳廣陳強(qiáng) 崔啟勇王偉文檔來源：中原油田普光分公司海洋石油工程股份有限公司		點擊數(shù)：	更新時間： 2024年04月29日
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2014 年7 月
長輸管道保溫層下腐蝕與防護(hù)研究
陳廣（中原油田普光分公司采氣廠四川達(dá)州636156）
陳強(qiáng)崔啟勇王偉（海洋石油工程股份有限公司天津塘沽300452）
摘要：本文對長輸管道常常發(fā)生在保溫層下腐蝕原因機(jī)理進(jìn)
行分析，從保溫層下腐蝕機(jī)理探討、正確選用保溫材料、防腐蝕涂
層等幾個方面討論了防護(hù)措施?？偨Y(jié)出了保溫層下腐蝕具有的
共性因素，針對性地提出了一些防護(hù)措施。
關(guān)鍵詞：長輸管道；保溫材料；腐蝕與防護(hù)
長輸管道腐蝕現(xiàn)象遍及整個管輸生產(chǎn)過程中，危害十分嚴(yán)
重。首先，腐蝕會造成重大的直接或間接的經(jīng)濟(jì)損失。據(jù)工業(yè)發(fā)
達(dá)國家的同濟(jì)，因腐蝕造成的經(jīng)濟(jì)損失約占當(dāng)年國民經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)總
值的4. 7%。其次管道金屬腐蝕，特別是不顯而易見裸露在直觀
視覺下的腐蝕，會在物任何征兆下發(fā)生并危及人身安全。如1965
年3月美國某輸油管線因腐蝕破裂而失火，造成17人死亡；1980
年8月北海油田的采油平臺輸油管線發(fā)生腐蝕破壞，致使123人
喪生。由此可見：腐蝕不僅消耗大量金屬，而且造成能源浪費，因
腐蝕造成的跑冒滴漏，不但造成經(jīng)濟(jì)損失，還可能使有毒物質(zhì)泄
漏，導(dǎo)致環(huán)境污染，危及人身安全。在長輸管道方面，每年由于保
溫層下腐蝕導(dǎo)致的管道輸油及設(shè)備的跑冒滴漏故障以及非正常
情況下停輸所造成的損失高達(dá)幾千萬元。
一、保溫層下腐蝕
1.機(jī)理描述
帶保溫層的設(shè)備或管道在實際工況下，若設(shè)備、管線外面防
腐層和保溫材料施工過程不規(guī)范，或長輸管道外層保溫防腐保護(hù)
層在野外等惡劣環(huán)境下常常遭受到外界因素而導(dǎo)致的破壞、缺失
等現(xiàn)象發(fā)生。因此可以按照腐蝕環(huán)境腐蝕機(jī)理可以分為潮濕環(huán)
境、干燥氣體、熔融鹽等，在潮濕環(huán)境下屬于電化學(xué)機(jī)理；干燥氣
體中為化學(xué)機(jī)理。長輸管道保溫層下腐蝕基本屬于上述兩種類
型，具體表現(xiàn)為干腐蝕和濕腐蝕兩種：干腐蝕是指保溫層內(nèi)部與
管道金屬表面直接在常溫干燥的空氣下發(fā)生的氧化腐蝕現(xiàn)象，表
面生成很薄的腐蝕產(chǎn)物，使金屬失去光澤。濕腐蝕是指在潮濕管
徑和含水介質(zhì)的腐蝕，絕大多數(shù)常溫腐蝕屬于這一種，其腐蝕機(jī)
理為電化學(xué)腐蝕機(jī)理。
保溫層下腐蝕形態(tài)一般表現(xiàn)為：金屬表面防腐油漆層變色、
失光、粉化、裂紋、發(fā)脆、鼓泡、銹蝕，金屬表面大量銹蝕產(chǎn)物，腐蝕
凹坑，嚴(yán)重時造成設(shè)備穿孔。
當(dāng)管道金屬壁周圍存在著水分子時，由于水分子為強(qiáng)的極性
分子，且處于不停的熱運動中，使處于表面邊角處的金屬原子首
先受到水分子的吸引，并由勁歌遷移到表面，變成吸附原子；在雙
電層電場的作用下，變成水化陽離子，金屬陽離子在晶格中的位
能較高，而且它們在溶液中的水化離子位能較低，因此金屬離子
的水化過程伴隨著能量降低，是一個自發(fā)過程。其存在的主要的
電化學(xué)腐蝕反應(yīng)方程為：
陰極反應(yīng)：O2+H2+e→OH- ;
陽極反應(yīng)：Fe- 4e→Fe2+;
陰極與陽極同時發(fā)生反應(yīng)的同時，反應(yīng)產(chǎn)物又相聚，致使陽
極反應(yīng)生成的Fe2+與陰極反應(yīng)生成的OH- 生成此生腐蝕產(chǎn)物Fe
(OH)2，F(xiàn)e(OH)2穩(wěn)定性不強(qiáng)，存在繼續(xù)在氧氣的作用下發(fā)生氧化
反應(yīng)，最終得到腐蝕產(chǎn)物Fe(OH)3和Fe3O4。其反應(yīng)方程式如下：
Fe(OH)2+H2O+O2→Fe(OH)3;
Fe(OH)2+ Fe(OH)3→H2O+Fe3O4;
腐蝕產(chǎn)物Fe(OH)3和Fe3O4，不能牢固附著在管道壁上，因此
長輸管道一旦發(fā)生了腐蝕現(xiàn)象，腐蝕就會接連持續(xù)下去。
2.易發(fā)生保溫層下腐蝕情況
保溫層下腐蝕發(fā)生在低溫部位的管道設(shè)備的保溫層下的外
壁，通常發(fā)生的部位有：1、- 10攝氏度到100攝氏度運行的碳鋼材
質(zhì)管道輸送系統(tǒng)中，在運行溫度引起大氣濕氣頻繁或持續(xù)凝結(jié)和
再次汽化的場合，外部腐蝕特別具有侵蝕性；2、100攝氏度以上，
但處在間歇場合或經(jīng)常停運的碳鋼材質(zhì)管輸系統(tǒng)中；3、遭受工藝
淋漏物、濕氣侵入或酸蒸汽的區(qū)域和暴露于蒸汽排放口附近的區(qū)
域；4、露點以下溫度運行的冷設(shè)備及防腐層退化的設(shè)備。
二、保溫層下腐蝕的防護(hù)措施
1.材料表面進(jìn)行改性
對長輸管道腐蝕發(fā)生面一側(cè)材料表面進(jìn)行改性和防護(hù)是當(dāng)
前相對較追求的一種技術(shù)手段。目前國內(nèi)外很多研究機(jī)構(gòu)都從
事這方面的研究，就近幾年應(yīng)用成果來說：較為突出的防腐技術(shù)
方面表現(xiàn)在一下幾方面：（1）對碳鋼材質(zhì)，不銹鋼材質(zhì)的長輸管道
表面應(yīng)用了轉(zhuǎn)化膜新技術(shù)，可以大大提高抗腐蝕性，延長設(shè)備使
用壽命。（2）普通碳鋼材質(zhì)的管道在施工過程中控制腐蝕表面時
采用了滲鋁技術(shù)，如電解式滲鋁、埋覆式滲鋁、熱浸式滲鋁等技
術(shù)。（3）新型涂層技術(shù)、對長輸管道進(jìn)行整體涂覆技術(shù)、防腐和抗
靜電涂層技術(shù)以及雙層環(huán)氧管線等防護(hù)技術(shù)。
2.研制新型緩蝕劑
隨著近幾年緩蝕劑技術(shù)的發(fā)展，特別是具有緩蝕和阻垢的復(fù)
配綠色金屬表面緩蝕劑方向，主要向著無毒無害、高效復(fù)合以及
環(huán)境友好的方向發(fā)展。特別是有機(jī)緩蝕劑的研究是一個熱點，有
機(jī)物分子在溶液或氣相中自發(fā)的吸附在固體金屬表面上所形成
的緊密排列的二維有序單分子層，其厚度約零點幾到幾個納米，
這樣致使被保護(hù)的金屬表面性質(zhì)發(fā)生很大的差異性變化，從而使
環(huán)視效率大大提高，特拓寬了緩蝕劑的應(yīng)用范圍。同時，由于成
膜分子在空間有序排列，這就為在二維乃至三維領(lǐng)域內(nèi)研究其物
理性質(zhì)提供了節(jié)能，為進(jìn)一步探索緩蝕劑的作用機(jī)理，合成新的
高效緩蝕劑提供了途徑。
結(jié)論
對長輸管道腐蝕情況的分析不難看出，油氣集輸過程引起保
溫層下管道腐蝕的物質(zhì)需要引起特別注意，本文對于長輸管道的
腐蝕機(jī)理、腐蝕過程、防護(hù)策略進(jìn)行了簡要概述，提出了相應(yīng)的保
護(hù)措施，目的就是要達(dá)到長期有效的防腐作用，最大限度降低應(yīng)
腐蝕帶來的成本損耗，確保油氣集輸過程中的正常生產(chǎn)運行，提
高安全確保效益。
參考文獻(xiàn)：
[1《] 保溫層下金屬材料腐蝕的研究現(xiàn)狀》姜瑩潔等著，腐蝕科
學(xué)與防護(hù)技術(shù)，2011年9月.
[2《] 煉油設(shè)備保溫層下腐蝕與防治》饒興鶴著，腐蝕與防護(hù)，
2001年8月.
設(shè)備管理
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