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天然气防腐word版本
石油天然气管道的防腐蚀方法
摘要:
腐蚀是影响石油天然气管道可靠性和使用寿命的关键因素之一。
针对石油天然气长输管道和集输管道内腐蚀和外腐蚀的特点,总结了相关腐蚀防护技术,本文结合我国管道建设的实际情况,介绍了多种用于管道外防腐蚀涂料的性能、特点及应用情况"并对钢制管道外防腐涂料的发展趋势方向进行了展望。
关键词:
防腐蚀涂料;管道;腐蚀防护
引言:
然气管道是国家重要的基础设施,是天然气发展的基本条件之一,也是国家现代化的重要标志。
管道防腐蚀技术是保证管道安全运行、延长使用寿命的重要措施。
为适应天然气管道的快速发展,管道防腐蚀技术也应得到足够的重视和发展。
[1—4]高性能、复合化、寿命长的管道外防腐层,减阻效果好、性能稳定、价格便宜的内涂层,防腐数据的高精确度、在线检测仪器和自动采集处理系统等,是近期国内管道防腐技术的主要发展方向。
通过查阅资料,了解国内外石油天然气管道的防腐蚀方法,相关动态,加深对本专业的认识。
近几年来,随着能源的需求不断增加,石油天然气管道铺设里程不断增长,而管道的腐蚀问题变得越来越突出,其保护变得迫在眉睫。
近几年关于管道的防护的研究也越来越多。
1石油天然气管道腐蚀的原因
1.1环境因素
石油天然气管道基本上都是处在土壤中,它的腐蚀同土壤环境有着密切的联系。
在土壤中形成了气、液、固多相体系,容易引起金属管道的电化学腐蚀环,且大多数属于氧去极化腐蚀,只有在强酸性土壤中,才会发生氢去极化腐蚀。
在土壤腐蚀中,阴、阳极过程受土壤结构及湿度的影响极大。
[5]对于埋地管线,经过透气性不同的土壤而形成氧浓差腐蚀电池时,土壤的电阻成为主要的腐蚀控制因素。
1.2钢管的材质与制造因素影响
管道的主要材质是钢管,它是管道腐蚀的最内在的因素,特别是钢材的化学组分与微晶结构。
目前一般认为,如果钢管中S、P等非金属会含量过高的话,就容易发生腐蚀,C、Si过高易造成脆性开裂。
在钢管制造过程中,表面存在缺陷如划痕、凹坑、微裂等,也易造成腐蚀开裂。
2石油天然气管道腐蚀的防护措施
据统计,全球因油气管道腐蚀而造成的经济损失都达数百亿美元,因此,开展对石油天然气管道腐蚀的防护措施的研究具有重要的现实意义和经济效益。
目前,防腐采取的措施主要有以下几种:
2.1缓蚀剂防护
缓蚀剂保护是在腐蚀环境中,通过添加少量能阻止或减缓金属腐蚀速度的物质以保护金属的方法。
机理为通过缓蚀剂分子上极性基团的物理吸附作用或化学吸附作用,使缓蚀剂吸附在金属表面。
[6—8]重庆建筑大学的曹登祥等人研究了缓蚀剂对金属管道腐蚀的机理,它们选用不同性能的缓蚀剂和表面活性剂进行复配,对模拟的油、气管道常规输送工况进行了静、动态对比试验。
通过试验数据分析,寻求了最佳的缓蚀剂与表面活性剂的配比。
[9]
2.2外涂层防护
目前,外涂层防护已被很多科研工作者认为是控制腐蚀的有效办法。
现在常见的涂层有以下几种。
2.2.1 常温固化陶瓷防蚀涂层
目前最新的是西南科技大学张凡等人研究的常温固化陶瓷防蚀涂层技术。
他们采用自制的粘结剂和陶瓷粉混合涂覆在金属管道的表面,让其常温固化,达到保护金属管道的作用。
此种常温固化陶瓷防蚀涂层还可用于一部分被腐蚀管道的修复。
2.2.2 煤焦油瓷漆
煤焦油瓷漆的优点是:
使用寿命长;吸水率低;抗植物根茎穿透和耐微生物腐蚀切电绝缘性能能好。
国内外使用其已有70多年历史了,但是因为其污染环境,近年来因受环保的限制逐渐被其他覆盖层代替。
[10]
2.2.3液体聚氯脂涂层
无溶剂聚氨酯涂料的优势:
固化时间短;能抗阴极剥离;抗磨损和抗土壤应力的能力强;粘结性好。
一般对即涂层厚度的要求为1-1.5mm,对管道的温度要求为80℃以下。
2.3电化学防腐蚀
由于金属管道的防腐蚀层在搬运安装过程中容易发生碰撞,难免会出现破损,导致发生局部电化学腐蚀,产生孔蚀等破坏。
使用探测等手段发现防腐蚀层破损后,就可以使用电化学保护的方法进行维护,因此电化学保护经常作为防腐蚀层的补充手段,两者相辅相成,有效地阻止了金属管道的腐蚀。
[11-12]
2.3.1外加电流保护
外加电流保护是根据腐蚀过程的电化学原理对金属管外加负电流,通过足够的阴极极化而抑制腐蚀过程的防腐蚀工艺。
其优点是能灵活控制阳极,适合恶劣的腐蚀条件和高电阻环境,保护范围广。
但它存在一次性投资较高,对邻近的金属设施有电磁干扰,在管道裸露较大的区域电流容易流失等缺点。
通过在管道进、出口设置电绝缘装置可减少保护电流的损失。
[13]管道防腐蚀层或绝缘层因电力故障而引起破坏,可以用在绝缘接头安装锌接地电池来解决。
2.3.2栖牲阳极保护
该金属管道防腐蚀工艺是采用比被保护金属电位更负的金属材料与之相连,使管道电位为均一的阴极来防止腐蚀。
其优点为不需要加直流电源,对邻近的金属设施没有影响,施工技术简单,维修费用低,接地、保护兼顾,适用于无电源地区和规模小、分散的对象。
3.管道外防腐蚀层的选择要求
外防腐蚀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,做到既能达到防蚀效果又可节省投资;
(3)根据现有的技术装备和施工经验,能达到设计提出的要求,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。
[14]下面将各种防腐蚀材料的主要优缺点、国内外应用状况及评价简述如下:
(1)煤焦油瓷漆具有绝缘性能好、吸水率低、耐细菌腐蚀和植物根茎穿透、国内材料充足及使用寿命长、价格低(约55~60元/m2)等优点。
主要缺点是机械强度较低,适宜温度范围窄,低温易变脆,生产施工过程中可能会逸出有毒气体,需要严格的烟雾处理措施。
(2)PE两层结构具有绝缘性能好、吸水率低、机械强度高、坚韧耐磨、耐酸碱盐和细菌腐蚀、耐温度变化、国内材料充足等优点,价格较低。
缺点是耐紫外线性能差,阳光下过久暴露易老化,与钢管表面结合力较差,抗阴极剥离性能差。
(3)PE三层结构PE三层结构防腐蚀层结合了高密度聚乙烯包覆、熔结环氧粉末的优点。
它利用环氧粉末与钢管表面牢固结合,利用高密度聚乙烯耐机械损伤,两层之间特殊的胶层使三者形成分子键结合的复合结构,实现防蚀性能、机械性能的良好结合,是目前我国大型管道工程首选的涂层。
PE三层结构防腐蚀层从1995年在库鄯线、陕京线应用以来,防蚀效果很好。
4.防腐蚀检侧评价
对金属管道防腐蚀工艺而言,防腐蚀层状况的探测非常有必要。
对于大面积的埋地管道,挖开检查肯定是不科学的,因此就需要有科学的不开挖探测技术。
[15—17]通常有管中电流法、电位梯度法、人体电容法、变频一选频法等。
金属管道阴极保护效果评价技术主要有近间距管对地电位测量法和近参比法。
金属管体腐蚀检测方法有瞬变电磁法和超声波测厚及点蚀测试法。
对于特殊的管线,如天然气管线,可以采用手持式埋地管道泄漏检测仪,可在不开挖的情况下,采用泄漏气体浓度报警方法,在地面较准确地确定天然气和轻烃管线泄漏位置。
5.国内与国外管道防腐技术的差距
5.1材料
目前,国内管道常用的防腐蚀材料,包括补口材料,整体水平已经达到或接近国外同类产品的水平,但总体来说,国内管道防腐材料仍然存在适用性差、材料质量不稳定等问题,特别是在材料的适用性方面仍然与国外产品存在一定差距,在材料的生产和研究方面还有待提高。
5.2施工作业过程
防腐界一直存在/三分材料,七分施工的说法,所以施工质量对整体质量至关重要,由于目前操作工法不够完备,工人操作不够认真,特别是补口施工,由于现场施工受环境因素影响大,而各家材料的施工性能又各有不同,故给施工造成一定的难度,施工质量无法得到有效保证,应加强对施工工法的制定和完善,并加强现场施工的监督管理。
6.管道防腐亟待解决的问题
6.1新材料的研究开发
目前,国外的防腐层发展趋势是改进3PE,以及在双层熔结环氧粉末结构上下功夫。
例如,在FBE表面采用液态聚氨酯或改性环氧保护层,以防止管道在吊装、敷设、定向钻穿越道路及河流等各种工序中发生损坏。
同时在液体树脂补口技术方面也发展很快,建议加快技术探索步伐,尽快达到国外同类技术的水平。
[18]
6.2高强钢阴极保护电位的确定
随着X70和X80等高强度管线钢在管道工程上的推广应用,其阴极保护电位如何确定成为问题,特别是对于X80及以上钢级,目前国内外尚无相关标准规范对阴极保护电位作出规定,需要针对高钢级钢的自身特点,进一步开展相关研究。
6.3腐蚀检测技术及评判标准的制订
从对管线科学化管理的角度来说,应该有计划、逐步地对各条管线进行腐蚀检测,建立管线腐蚀及其防护状况的档案,以及有的放矢地进行维护和大修。
检测内容应包括防腐层状况检测、阴极保护状况检测、管线腐蚀状况的检测。
[19]当今发达国家新建管线一投产,就对其技术状况进行跟踪检测,通过评估对腐蚀部位进行整治修复,这种主动的修复虽然耗费一定的资金,但比管道发生事故后的抢修代价要小得多。
相对而言,国内对管道跟踪检测重视不够,腐蚀检测技术的研究应用水平也较低,尚缺乏统一的检查评判标准。
7差距与方向
7.1存在差距
(1)阳极材料方面辅助阳极材料国内非常单一,大多采用硅铁阳极,对于其它种类的阳极也有探索,但不深入,有的则是半途而废。
(2)焊接技术在电缆与管道的焊接方面,国内目前普遍采用的是铝热焊接技术,与电焊和铜焊相比已算进步,可以满足管道建设的要求,但从技术上讲比起国外的铜针焊接技术又显落后了,在我公司承担的利比亚工程中,业主指定要用铜针焊接,我们只好求助国外公司。
[20]]
(3)交流感应影响及防护强电干扰在国内研究也有30多年了,但技术不深入而且在指标上存在着重大分歧,如管道上允许电压:
GB6830和TB/T2832标准给出持续电压为60V;瞬间电压为430V。
而石油行业标准SY/T0032给出是则是6V(碱性土壤)、8V(中性土壤)、10V(酸性土壤),这是因为出发点不一样,过分强调了交流腐蚀问题,正确的考虑应是人身和设备的安全问题。
所以在国内实践SY/T0032的指标是不合适的。
总结:
在国内管道建设上往往存在着以涂层防腐蚀为主、阴极保护为辅的现象,有些甚至没有采取阴极保护工艺。
随着人们对阴极保护作用的认识,再加上阴极保护技术的逐渐完善,势必会出现两者并重的新局面,从而大大提高金属管道的运行寿命。
今后应加强防腐蚀新材料和新技术的研究,开发出综合性能好、成本低廉、使用方便、易于推广的金属管道防腐蚀工艺。
油管防腐蚀技术既包括用于采油油管,也包括用于输油管道的防腐蚀技术。
技术类别有涂料,表面合金化,电化学防护,缓蚀剂等。
各种技术的优缺点如下:
(1)涂料。
优点是工艺成熟,可供选择的涂料种类多,涂层厚而致密,方便大规模生产,生产线成本较低。
无机涂料具有耐磨环保等优点;纳米涂料可以抑制油管结垢,提高抗菌效果,纳米金属粉末还可以作为牺牲阳极保护油管。
但缺点是涂层与基体结合力差、不耐冲击、有气孔、膨胀系数不一致、易剥落、耐酸碱及耐高温性能较差。
纳米涂料中纳米粉末还容易自凝聚,在涂料中不易分散。
(2)表面合金化。
常见工艺为热浸锌铝合金,防腐蚀性好,结合力强,内层铁锌铝合金耐磨性强,表层有利于涂覆涂料。
但成本较高、工艺复杂、耐酸性差、有气孔、有可能黑化、没有防蜡及防垢效果。
(3)电化学防护。
通常是另加一个牺牲阳极的保护装置,成本低,施工容易,只能作为辅助防腐手段。
(4)缓蚀剂。
传统方法易采用向井下加注液体缓蚀剂。
新型的固体缓蚀剂操作方便,抗腐蚀效果好。
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47一50
成绩评定表
学生姓名
朱星
班级学号
1108030336
专业
应用化学
课程设计题目
石油天然气管道的防腐蚀方法
评
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(3)个性体现
成绩
标题:
上海发出通知为大学生就业—鼓励自主创业,灵活就业2004年3月17日
(二)DIY手工艺品的“热卖化”
图1-4大学生购买手工艺制品目的日期
根据调查资料分析:
大学生的消费购买能力还是有限的,为此DIY手工艺品的消费不能高,这才有广阔的市场。
20年月日
上海市劳动和社会保障局所辖的“促进就业基金”,还专门为大学生创业提供担保,贷款最高上限达到5万元。
课程设计任务书
学院
环境与化学工程学院
专业
应用化学
姓名
朱星
学号
1108030336
课程设计题目
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实践教学要求与任务:
查阅相关资料,介绍石油天然气管道的防腐蚀方法,综述其动态,进展。
完成相关课设任务
工作计划与进度安排:
9.1查阅相关资料
9.2—9.3书写课设
指导教师:
201年月日
专业负责人:
201年月日
学院教学副院长:
201年月日
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