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[摘 要]油气管道金属的腐蚀与防护金属有许多优良的性质,如导电性、导热性、强度、韧性、可塑性、耐磨性、可铸造性等。金属材料至今依然是最重要的结构材料,广泛应用于生产、生活和科技工作的各个方面。金属制品在生产和使用的过程中,受到各种损坏,如机械磨损、生物性破坏、腐蚀等。 如何对管道金属的分类和防腐措施是我们研究的课题。
[关键词]油气管道腐蚀;腐蚀分类;影响 研究;保护措施
中图分类号:TP897 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2019)14-0298-01
油气管道金属的腐蚀是金属在环境的作用下所引起的破坏或变质。金属的腐蚀还有其他的表述。所谓环境是指和金属接触的物质。例如自然存在的大气、海水、淡水、土壤等,以及生产生活用的原材料和產品。由于这些物质和金属发生化学作用或电化学作用引起金属的腐蚀,在许多功能情况下还同时存在机械力、射线、电流、生物等的作用。金属发生腐蚀的部分,由单质变成化合物,至使生锈、开裂、穿孔、变脆等。因此,在绝大多数的情况下,金属腐蚀的过程是冶金的逆过程。
一般有两种方法:
1、金属表面制造一层很薄的氧化膜,可以防止金属继续氧化或者被腐蚀。
2、在金属表面增加涂层,包括涂抹保护漆、镶上其它抗氧化、腐蚀的金属。
一、油气管道金属腐蚀的分类,有多种分类方法
1、按腐蚀过程的分,主要有化学腐蚀和电化学腐蚀。化学腐蚀是金属和环境介质直接发生化学作用而产生的损坏,在腐蚀过程中没有电流产生。例如金属在高温的空气中或氯气中的腐蚀,非电解质对金属的腐蚀等。引起金属化学腐蚀的介质不能导电。电化学腐蚀是金属在电解质溶液中发生电化学作用而引起的损坏,在腐蚀过程中有电流产生。引起电化学腐蚀的介质都能导电。例如,金属在酸、碱、盐、土壤、海水等介质中的腐蚀。电化学腐蚀与化学腐蚀的主要区别在于它可以分解为两个相互独立而又同时进行的阴极过程和阳极过程,而化学腐蚀没有这个特点。电化学腐蚀比化学腐蚀更为常见和普遍。
2、按金属腐蚀破坏的形态和腐蚀区的分布,分为全面腐蚀和局部腐蚀。全面腐蚀,是指腐蚀分布于整个金属的表面。全面腐蚀有各处的腐蚀程度相同的均匀腐蚀;也有不同腐蚀区腐蚀程度不同的非均匀腐蚀。在用酸洗液清洗钢铁、铝设备时发生的腐蚀一般属于均匀腐蚀。而腐蚀主要集中在金属表面的某些区域称为局部腐蚀。尽管此种腐蚀的腐蚀量不大,但是由于其局部腐蚀速度很大,可造成设备的严重破坏,甚至爆炸,因此,其危害更大。金属在不同的环境条件下可以发生不同的局部腐蚀。例如孔蚀、缝隙腐蚀、应力腐蚀、晶间腐蚀、磨损腐蚀等。还有按腐蚀的环境条件把腐蚀分为高温腐蚀和常温腐蚀;干腐蚀和湿腐蚀等。
金属防腐蚀的方法很多,主要有改善金属的本质,把被保护金属与腐蚀介质隔开,或对金属进行表面处理,改善腐蚀环境以及电化学保护等。
(1)改善金属的本质根据不同的用途选择不同的材料组成耐蚀合金,或在金属中添加合金元素,提高其耐蚀性,可以防止或减缓金属的腐蚀。例如,在钢中加入镍制成不锈钢可以增强防腐蚀能力。
(2)形成保护层在金属表面覆盖各种保护层,把被保护金属与腐蚀性介质隔开,是防止金属腐蚀的有效方法。工业上普遍使用的保护层有非金属保护层和金属保护层两大类。它们是用化学方法,物理方法和电化学方法实现的。①金属的磷化处理②金属的氧化处理③非金属涂层④金属保护层。
(3)改善腐蚀环境改善环境对减少和防止腐蚀有重要意义。例如,减少腐蚀介质的浓度,除去介质中的氧,控制环境温度、湿度等都可以减少和防止金属腐蚀。也可以采用在腐蚀介质中添加能降低腐蚀速率的物质(称缓蚀剂)来减少和防止金属腐蚀。
(4)电化学保护法电化学保护法是根据电化学原理在金属设备上采取措施,使之成为腐蚀电池中的阴极,从而防止或减轻金属腐蚀的方法。
二、如何保管油气金属管线材料
1、选择适宜的保管场所金属材料存放的场所,不论库内库外均应滑洁干操,远离产生有害气体和粉尘的工厂车间,不与酸、碱、盐类及气体、粉末等物质混杂存放,要分类立点,分批存放;不同种类的金属器材存放在同一地点时,需有明显的间隔距离,防止发生接触腐蚀。一般热轧钢材等可以存入货棚或加苫垫;所有铁合金、小型钢材、薄板、钢带、精密器材、金属制品及有色金属材料都应存放入库房内,有条件的可存放在专用专库。
2、保持库房干燥保证库房相对湿度在临界湿度以下,一般应将相对湿度控制在70%左右。管理好仓库的温湿度,随时掌握天气变化,避免台风、暴雨侵袭,利用通风办法降温、降潮。库内放置干燥剂也能起降潮作用。保持库房干燥是保障入库五金商品防止或减轻锈蚀的重要条件。
3、喷油法防锈在南方潮湿炎热地区,露天存放的金属器材,仅仅采用苫盖还达不到预期的防锈目的,可以同时再喷油防锈,但建筑钢筋及再需冷轧、冷拔的钢材等不宜喷油者,则不可采用此法。
4、保护器材的防护层和包装为了防止金属制品生锈,出厂时一般都作过防锈处理,如化学处理生成防护膜、徐覆防锈剂或防锈包装等。在搬运、装卸和贮存等的操作中都需防止损坏防锈外层和包装,并不使损坏、按伤、受压变形。包装损坏者应予以修复或更换,受潮者应采取干燥处理,防锈油脏污或干涸者应除去重新涂油。
5、加强检查制度,发现问题及时处理五金商品在保管期间,要执行检查制度,进行日常、定期加不定期的检查,以便及时发现问题,及时处理。
三、油气管道金属的腐蚀性和保护措施
1、牺牲阳极法将被保护金属和一种可以提供阴极保护电流的金属和合金(即牺牲阳极)相连,使被保护体极化以降低速率的方法。在被保护金属与牺牲阳极所形成的大地电池中,被保护金属体为阴极,牺牲阳极的电位往往负于被保护金属体的电位,在保护电池中是阳极,被腐蚀消耗,故此称之为“牺牲”阳极。通常用作牺牲阳极的材料有镁和镁合金、锌合金、铝合金等。镁阳极适用于淡水和土壤电阻率较高的土壤中,锌阳极大多用于土壤电阻率较低的土壤和海水中,铝阳极主要应用在海水、海泥以及原油储罐污水介质中。
牺牲阳极保护法的主要特点是:(1)适用范围广,尤其是中短距离和复杂的管网(2)阳极输出电流小,发生阴极剥离的可能性小(3)随管道安装一起施工时,工程量较小(4)运行期间,维护工作简单。(5)阳极输出电流不能调节,可控性较小。
2、强制电流保护法将被保护金属与外加电流负极相连,由外部电源提供保护电流,以降低腐蚀速率的方法。外部电源通过埋地的辅助阳极将保护电流引入地下,通过土壤提供给被保护金属,被保护金属在大地电池中仍为阴极,其表面只发生还原反应,不会再发生金属离子的氧化反应,使腐蚀受到抑制。强制电流保护法的主要设备有,恒电位仪、辅助阳极、参比电极。
强制电流保护法的主要特点是:(1)适用于长输管线和区域性管网的保护(2)输出电流大,一次性投资相对较小(3)安装工程量较小,可对旧管道补加阴极保护(4)运行期间需要专业人员维护(5)容易实现远程自动化监控。
结束语
总之为了保证油气管道设计寿命年限之内不受腐蚀,必须采用镯式锌阳或锌带极进行阴极保护。以上的方法,可以很好的保护金属不被腐蚀,也可以有效的利用金属资源,保护金属资源。
[关键词]油气管道腐蚀;腐蚀分类;影响 研究;保护措施
中图分类号:TP897 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2019)14-0298-01
油气管道金属的腐蚀是金属在环境的作用下所引起的破坏或变质。金属的腐蚀还有其他的表述。所谓环境是指和金属接触的物质。例如自然存在的大气、海水、淡水、土壤等,以及生产生活用的原材料和產品。由于这些物质和金属发生化学作用或电化学作用引起金属的腐蚀,在许多功能情况下还同时存在机械力、射线、电流、生物等的作用。金属发生腐蚀的部分,由单质变成化合物,至使生锈、开裂、穿孔、变脆等。因此,在绝大多数的情况下,金属腐蚀的过程是冶金的逆过程。
一般有两种方法:
1、金属表面制造一层很薄的氧化膜,可以防止金属继续氧化或者被腐蚀。
2、在金属表面增加涂层,包括涂抹保护漆、镶上其它抗氧化、腐蚀的金属。
一、油气管道金属腐蚀的分类,有多种分类方法
1、按腐蚀过程的分,主要有化学腐蚀和电化学腐蚀。化学腐蚀是金属和环境介质直接发生化学作用而产生的损坏,在腐蚀过程中没有电流产生。例如金属在高温的空气中或氯气中的腐蚀,非电解质对金属的腐蚀等。引起金属化学腐蚀的介质不能导电。电化学腐蚀是金属在电解质溶液中发生电化学作用而引起的损坏,在腐蚀过程中有电流产生。引起电化学腐蚀的介质都能导电。例如,金属在酸、碱、盐、土壤、海水等介质中的腐蚀。电化学腐蚀与化学腐蚀的主要区别在于它可以分解为两个相互独立而又同时进行的阴极过程和阳极过程,而化学腐蚀没有这个特点。电化学腐蚀比化学腐蚀更为常见和普遍。
2、按金属腐蚀破坏的形态和腐蚀区的分布,分为全面腐蚀和局部腐蚀。全面腐蚀,是指腐蚀分布于整个金属的表面。全面腐蚀有各处的腐蚀程度相同的均匀腐蚀;也有不同腐蚀区腐蚀程度不同的非均匀腐蚀。在用酸洗液清洗钢铁、铝设备时发生的腐蚀一般属于均匀腐蚀。而腐蚀主要集中在金属表面的某些区域称为局部腐蚀。尽管此种腐蚀的腐蚀量不大,但是由于其局部腐蚀速度很大,可造成设备的严重破坏,甚至爆炸,因此,其危害更大。金属在不同的环境条件下可以发生不同的局部腐蚀。例如孔蚀、缝隙腐蚀、应力腐蚀、晶间腐蚀、磨损腐蚀等。还有按腐蚀的环境条件把腐蚀分为高温腐蚀和常温腐蚀;干腐蚀和湿腐蚀等。
金属防腐蚀的方法很多,主要有改善金属的本质,把被保护金属与腐蚀介质隔开,或对金属进行表面处理,改善腐蚀环境以及电化学保护等。
(1)改善金属的本质根据不同的用途选择不同的材料组成耐蚀合金,或在金属中添加合金元素,提高其耐蚀性,可以防止或减缓金属的腐蚀。例如,在钢中加入镍制成不锈钢可以增强防腐蚀能力。
(2)形成保护层在金属表面覆盖各种保护层,把被保护金属与腐蚀性介质隔开,是防止金属腐蚀的有效方法。工业上普遍使用的保护层有非金属保护层和金属保护层两大类。它们是用化学方法,物理方法和电化学方法实现的。①金属的磷化处理②金属的氧化处理③非金属涂层④金属保护层。
(3)改善腐蚀环境改善环境对减少和防止腐蚀有重要意义。例如,减少腐蚀介质的浓度,除去介质中的氧,控制环境温度、湿度等都可以减少和防止金属腐蚀。也可以采用在腐蚀介质中添加能降低腐蚀速率的物质(称缓蚀剂)来减少和防止金属腐蚀。
(4)电化学保护法电化学保护法是根据电化学原理在金属设备上采取措施,使之成为腐蚀电池中的阴极,从而防止或减轻金属腐蚀的方法。
二、如何保管油气金属管线材料
1、选择适宜的保管场所金属材料存放的场所,不论库内库外均应滑洁干操,远离产生有害气体和粉尘的工厂车间,不与酸、碱、盐类及气体、粉末等物质混杂存放,要分类立点,分批存放;不同种类的金属器材存放在同一地点时,需有明显的间隔距离,防止发生接触腐蚀。一般热轧钢材等可以存入货棚或加苫垫;所有铁合金、小型钢材、薄板、钢带、精密器材、金属制品及有色金属材料都应存放入库房内,有条件的可存放在专用专库。
2、保持库房干燥保证库房相对湿度在临界湿度以下,一般应将相对湿度控制在70%左右。管理好仓库的温湿度,随时掌握天气变化,避免台风、暴雨侵袭,利用通风办法降温、降潮。库内放置干燥剂也能起降潮作用。保持库房干燥是保障入库五金商品防止或减轻锈蚀的重要条件。
3、喷油法防锈在南方潮湿炎热地区,露天存放的金属器材,仅仅采用苫盖还达不到预期的防锈目的,可以同时再喷油防锈,但建筑钢筋及再需冷轧、冷拔的钢材等不宜喷油者,则不可采用此法。
4、保护器材的防护层和包装为了防止金属制品生锈,出厂时一般都作过防锈处理,如化学处理生成防护膜、徐覆防锈剂或防锈包装等。在搬运、装卸和贮存等的操作中都需防止损坏防锈外层和包装,并不使损坏、按伤、受压变形。包装损坏者应予以修复或更换,受潮者应采取干燥处理,防锈油脏污或干涸者应除去重新涂油。
5、加强检查制度,发现问题及时处理五金商品在保管期间,要执行检查制度,进行日常、定期加不定期的检查,以便及时发现问题,及时处理。
三、油气管道金属的腐蚀性和保护措施
1、牺牲阳极法将被保护金属和一种可以提供阴极保护电流的金属和合金(即牺牲阳极)相连,使被保护体极化以降低速率的方法。在被保护金属与牺牲阳极所形成的大地电池中,被保护金属体为阴极,牺牲阳极的电位往往负于被保护金属体的电位,在保护电池中是阳极,被腐蚀消耗,故此称之为“牺牲”阳极。通常用作牺牲阳极的材料有镁和镁合金、锌合金、铝合金等。镁阳极适用于淡水和土壤电阻率较高的土壤中,锌阳极大多用于土壤电阻率较低的土壤和海水中,铝阳极主要应用在海水、海泥以及原油储罐污水介质中。
牺牲阳极保护法的主要特点是:(1)适用范围广,尤其是中短距离和复杂的管网(2)阳极输出电流小,发生阴极剥离的可能性小(3)随管道安装一起施工时,工程量较小(4)运行期间,维护工作简单。(5)阳极输出电流不能调节,可控性较小。
2、强制电流保护法将被保护金属与外加电流负极相连,由外部电源提供保护电流,以降低腐蚀速率的方法。外部电源通过埋地的辅助阳极将保护电流引入地下,通过土壤提供给被保护金属,被保护金属在大地电池中仍为阴极,其表面只发生还原反应,不会再发生金属离子的氧化反应,使腐蚀受到抑制。强制电流保护法的主要设备有,恒电位仪、辅助阳极、参比电极。
强制电流保护法的主要特点是:(1)适用于长输管线和区域性管网的保护(2)输出电流大,一次性投资相对较小(3)安装工程量较小,可对旧管道补加阴极保护(4)运行期间需要专业人员维护(5)容易实现远程自动化监控。
结束语
总之为了保证油气管道设计寿命年限之内不受腐蚀,必须采用镯式锌阳或锌带极进行阴极保护。以上的方法,可以很好的保护金属不被腐蚀,也可以有效的利用金属资源,保护金属资源。