导航：安全管理网>> 安全论文>> 化工安全论文>>正文

油气管道的腐蚀与防护技术研究

文档作者：陈星找，郑云萍，李蕾，葛腾泽，于倩秀文档来源：西南石油大学		点击数：	更新时间： 2024年04月29日
下载地址：点击这里	文件大小： 209.44 KB 共3页	文档格式： PDF	下载点数： 1 点（VIP免费）

全屏查看

内容预览 [文件共3页]

本文件共3页，如需编辑使用，请下载。

注：预览效果可能会出现部分文字乱码（如口口口）、内容显示不全等问题，下载是正常的。

	文件大小：209.44 KB 共3页文件格式：PDF 下载点数：1 点（VIP会员免费）

上一篇：油气管道的杂散电流腐蚀与防护

文本预览

仅提取页面文字内容，供快速阅读使用。

2010焦
第2期
管 技 术
Pipeline Technique
5 设 各
and Equipment
2010
No．2
油气管道的腐蚀与防护技术研究
陈星找，郑云萍，李 蕾，葛腾泽，于倩秀
(西南石油大学，四川成都610500)
摘要：国内大多数油田在开采过程中，油井伴生气通常含有成分不等的CO：、H S等腐蚀性气体，同
时由于油气集输系统也不可能完全密闭，造成大气中的0：等腐蚀性气体进入油气生产系统，因此油气
生产系统存在的腐蚀类型多种多样。针对油气管道的腐蚀现状，简要综述了CO 腐蚀、H S腐蚀、氧腐
蚀机理及其影响因素。并在此基础上介绍了阴极保护技术、耐蚀材料防腐技术、工程防腐技术、化学防
腐技术等几种国内外常用的防腐措施。
关键词：管道腐蚀；腐蚀机理；影响因素；防腐措施
中图分类号：TE988．2 文献标识码：A 文章编号：1004—9614(2010)02—0049—03
Study of the Corrosion and Protection Technology
of Oil and Gas Pipeline
CHEN Xing—yi，ZHENG Yun-ping，LI Lei，GE Teng—ze，YU Qian-xiu
(Southwest Petroleum University，Chengdu 610500，China)
Abstract：In the majority of oil fields in our country，during the process of exploitation，the associated gas of oil wells usual—
ly contains CO2，H2 S and other corrosive gases with different ingredients．At the same time，because the oil and gas gathering
and transportation system cannot be completely sealed，O2 and other corrosive gases in the atmosphere can enter the oil and gas
production system，resulting in a wide variety of corrosion concerning the oil an d gas production systems．On account of the pres—
ent corosion situation about oil and gas pipelines，this paper is intended to give a brief overview of the CO2 corosion，H2S corro—
sion，oxygen corosion mechanism with their influential factors，and on this basis it further introduces a negative pole protection
technology，a corosion resistance materials anti—corrosion technology ，an engineering anti—corosion technology ，a chemical an ti—
corosion technology ，as well as several commonly used anti—corrosion measures adopted at home and abroad．
Key words：pipeline corosion；corosion mechanism；influential factor；anti—corrosive measure
1 CO2腐蚀
关于CO 腐蚀机理方面的研究工作较多，据文献
资料介绍 ，cO：腐蚀遵循以下机理。
1．1 阳极反应机理
Fe+0H一— FeOH +e
FeOH —— Fe0H +e
FeOH —__÷Fe +OH一
1．2 阴极反应机理
(1)非催化的氢离子阴极还原反应：
当pH<4时：
H30 +e—_一十H d+H2O
H2CO3 H +HC03-
HCO3-— }H +CO：一
收稿日期：2009—03—17 收修改稿日期：2009—10—29
当4<6时：>6时：
2HCO3-+2e H2+2C0i一
(2)表面吸附CO 的氢离子催化还原反应：
CO2 。l—— C02 d
CO2 d+H20— —斗H2CO38d
H2CO3 d+e— —斗H d+HCO3-ad
H2CO3ad+H2O—— }H3O +HC03-
H30 +e H d+H20
HC03~d+H30 —— H2CO3ad+H20
总的腐蚀反应为：Fe+CO2+H20— FeCO3+H2
影响c0 腐蚀的因素很多 I5 ，主要因素包括温
度、流速、金属材质、CO：分压、介质组成、合金元素、
pH值、保护膜、管材的热处理及显微组织等。它们相
50 Pipeline Technique and Equipment Mar．2010
互影响，引起钢的高速腐蚀和严重的局部腐蚀穿
孔。
2 H：S腐蚀
2．1 阳极反应机理
Iofa_6 等认为，H：s在铁的表面形成了离子或偶极
子化合物，而且它的负极指向溶液，因此，H s溶液中
的腐蚀阳极反应为：
Fe+H2S+H20— —}FeSH +H30
FeSH(一ad )— _÷FesH )+2e
Shoesmith 等认为，继FeSH(-．d81转化为FeSH(+ds]
后，在少部分酸性溶液中，FeSH(+㈦可直接转化为FeS；
而在大多数酸性溶液中，将转化为Fe 和H：s，即：
FeSH(＼as~—__+Fes+H
FeSH[~d 1+H2O———}Fe +H2s+OH一
而Schmitt认为，在H2S浓度大于200 ppm(1 ppm
=10 )，并且T>40℃ 时，FeSH<+~ds1可形成富铁硫化
物FeS1一 ；当H2S浓度小于200 ppm，T<40 oC，并且
c0：浓度不高时，FeSH(+．ds1可形成富硫硫化物FeS
2．2 阴极反应机理
H：s溶于水后发生二级水解：
H2S+H2O H3O +SH—
SH 一+H2O H3O +S 一
溶液中存在H S、SH一和H ，Ewing认为无氧环
境中的阴极还原反应来源于H 的还原反应。
Bolmer 认为在H S环境中，阴极反应机理为
2H2S+2e H2+2SH一
该反应由H S扩散和H：析出过电位控制，而
Schmitt认为腐蚀速率比仅由pH引起的阴极反应高，
因此H S、HS一和H 都参与了阴极反应：
2H2S+2e H2+2SH一
2HS一+2e S 一+H2
2H +2e H2
H s腐蚀受到众多因素的影响 ，主要可分为
两类：环境因素，如水的含量、温度、H s浓度、pH值
等；材料因素，管材的化学成分、管材热处理和显微组
织、管材的强度和硬度、材料表面状态等。
3 氧腐蚀
在含有氧气的溶液中，电极表面将发生氧化还原
反应，其反应机理十分复杂，通常有中间态粒子或氧
化物形成，不同的溶液中其反应机理也不一样 。
在酸性溶液中，氧化还原的总反应为
O，+4H +4e— —+2H，O
其可能的反应机制由下列步骤组成：
O2+e O
O2一十H HO2
HO2+e— HO
HO2一+H H2O2
H2O2+H +e—— H2O +HO
HO +H +e H2O
在中性或碱性溶液中，氧还原的总反应为
02+2H2O+4e 0H一
其反应机制为
O2+e O
02-+H2O+e— —+HO +OH—
HO2-+H2O +2e 3OH一
以氧气的还原反应为阴极过程的腐蚀，叫做吸氧
腐蚀。与氢原子还原反应相比，氧还原反应可以在正
得多的电位下进行。大多数金属在中性或碱性溶液
中，以及少数电位较正的金属在含氧气的弱酸中的腐
蚀都属于吸氧腐蚀或氧去极化腐蚀。
在油气管道中，氧的去极化腐蚀反应为
在阳极：Fe叫Fe +2e
去极化：O2+2H2O+4e OH—
Fe +2OH一 Fe(OH)2
腐蚀产物：4Fe(OH) -4-O2+2H2O Fe(OH)3
总反应式：4Fe+302+6H2O Fe(OH)3
4 常用防腐技术
4．1 阴极保护技术
阴极保护的主要原理¨ 是把整个金属表面转
化成阴极，就是将足够的外加电流通向被保护的设
备，这样就不会有电流从金属表面流出。阴极保护有
两种方法：牺牲阳极法和强制电流保护法。
牺牲阳极法将被保护金属和一种可以提供保护
电流的金属或合金(即牺牲阳极)相连，使被保护体极
化以降低腐蚀速率。
强制电流保护法将被保护金属与外加电源负极
相连，由外部电源提供保护电流，以降低腐蚀速率。
采用阴极保护时，必须有足够的电流流向阳极部
位，才可抵消自然腐蚀电流。同时，还应注意防止电
流过大使涂层脱落。
4．2 耐蚀材料防腐技术
耐腐蚀性管材品种繁多，根据输送介质、环境要
求，在管材设计中选择合适的材质，能够比较有效地
抑制腐蚀的发生。耐蚀材料除有价格昂贵的钛合金、
锗合金之外，大量的高分子应用技术及其复合耐蚀材
第2期 陈星找等：油气管道的腐蚀与防护技术研究 51
料得到了较大的发展。如采用玻纤增强丙烯(FR—
PP)、工程级聚丙烯(PP)、高密度聚乙烯(HDPP)等高
分子作为复合管内壁防腐塑料管材的钢塑复合管，铝塑
复合管；玻璃纤维增强塑料制成的热塑性玻璃钢
(FRTP)和热固性玻璃钢(FRP)等。另外，还有其他类
型的复合管，如衬管采用耐合金材料(普通或特种不锈
钢管，钛铝、铜合金管)管材，基管采用碳钢或其他合金
钢管生产的双金属复合管，衬管采用不锈钢管。K级抽
油杆可用于轻、中负荷油井，并具有较好的耐蚀性能。
4．3 工程防腐技术
工程防腐技术是利用附着在金属表面的各种性
能的覆盖层将腐蚀性介质与金属材料隔离，达到减缓
腐蚀的目的。该技术特点是采用一种专用涂料均匀
覆盖于金属表面，将金属与腐蚀介质隔开，达到保护
金属的目的。
目前，油田涂层防腐技术主要用于金属容器内腐
蚀防护，一般采用涂层和电化学联合防护法。涂层能
够有效地解决单一牺牲阳极保护消耗量大的问题，而
涂层和电化学牺牲阳极的合理应用不仅可以解决涂
层针孔出现的局部腐蚀问题，也解决了容器内构件的
腐蚀问题。中原油田金属容器(100 m 以上)90％ 以
上都采用该技术，并且取得了较好的防护效果。
4．4 化学防腐技术
在油气集输系统中，除了上述防腐措施外，还采
用化学药剂防护技术，主要是添加合适的缓蚀剂、杀
菌剂及阻垢剂等。
缓蚀剂是一种当它以适当的浓度和形式存在于
介质(环境)时，可以防止或减缓腐蚀的化学物质或复
合物质。按缓蚀剂的作用机理划分¨ ，可分为阳极
型、阴极型和混合型等类型。按缓蚀剂所形成的保护
膜特征划分，可分为氧化膜型、沉淀膜型和吸附膜型3
种类型。
缓蚀剂有两种注入方式：间歇式注入方式、连续
式注入方式。此外，为充分发挥各类药剂效果，应定
期对系统进行清洗，清洗设备表面的沉积物和污垢，
使缓蚀剂与腐蚀点充分接触，保证缓蚀效果。
5 结束语
油气田生产系统中，管道腐蚀问题倍受重视。尤
其是输油管道CO 腐蚀、H：S腐蚀、氧腐蚀严重，其影
响因素也相当复杂。在现有的油气管道防腐措施中，
每一种措施都有其相应的应用范围和适用条件，针对
产生腐蚀的原因做出全面具体分析，设计全面有效的
防腐方案，从而有效地延缓管道的腐蚀，做到既能保
证安全运行，又不浪费材料。
参考文献：
[1] MCLNTIRE G，LIPPERT J，YUDELSON J．The Effect of
Dissolved CO2 and O2 on the Corrosion of Iron．Corrosion，
1990，46(2)：91．
[2] 张学元，邸超，雷良才．二氧化碳腐蚀与控制．北京：化学
工业出版社，2000．
[3] 张忠铧，郭金保．CO：对油气管材的腐蚀规律及国内外研
究进展．宝钢技术，2000(4)：54—58．
[4] 张学元，王凤平，陈卓元，等．油气开发中二氧化碳腐蚀的
研究现状和趋势．油田化学，1997(6)：190—195．
[5] NEWTON L E．CO2 Corrosion in Oil and Gas Production．
NACE，1984：131—166．
[6] IOFA Z A，BATRAKOV V V，CHO NGOK—BA．Influence
of anion adsorption on the action of inhibitors on the acid
corrosion of iron and cobalt，Electrochim．Acta，1954，9：
1645—1656．
[7] SHOESMITH D W，TAYLOR P，BAILEY M G，et a1．Elec—
trochemieal behavior of iron in alkaline sulphide solutions．
Electrochim Acta，1978，23：903—910．
[8] BOLMER P W．Polarization of iron in HZS-NariS buffers．
Corcosion，1965，21(3)：69—78．
[9] f-=l~静，董俊华，牛林，等．铁在含H s硫酸溶液中的腐
蚀机制研究．中国腐蚀与防护学报，1998，18(4)：270—
275．
[10] 赵平，安成强．H s腐蚀的影响因素(I)．全面腐蚀控制，
2002．16(5)：5—6．
[11] 合理的防腐蚀设计．赵克清，译．北京：化学工业出版社，
1990：16—20．
『12] KHARAKA Y K．Predicted corosion an scale—formation
properties of Geopressured Geotherm al maters from the Gulf
of mexico Basin，SPE7866，1980．
[13] 王朝晖，朱欢勤，于佰俭．管道防腐技术．石油商技，
2000，18(3)：36—39．
[14] 齐风云．输油管道的腐蚀类型及控制．石油库与加油站，
2001，10(2)：31—32．
[15] 何新快，陈白珍，张钦发．缓蚀剂的研究现状与展望．材
料保护，2003，36(8)：1—3．
[16] HOUYI M．The influence of hydrogen sulfide on corrosion
of iron under different condition’s．Corosion，2000(42)：
1669—1683．
[17] 白真权，李鹤林．模拟油田CO ／H：S环境中N80的腐蚀
及其影响因素研究．材料保护，2003，36(4)：32—34．
[18] 何悟忠，郭庆茹，董仲智．石油沥青防腐管道腐蚀特点及
防护．管道技术与设备，2008(1)：60—61．
作者简介：陈星卡弋(1986一)，在读硕士，研究方向为油气管道
腐蚀与防护。

网友评论 more

化工安全论文最新内容

04-29