油气储运设施腐蚀与防护

一、名词解释：1.金属腐蚀：金属与周围环境（介质）之间发生化学或电化学作用而引起的破坏或变质。2.平衡电极电位：当金属电极与溶液界面的电极过程建立起平衡时，即电极反应的电量和物质量在氧化、还原反应都达到平衡时的电极点位。3.标准电极电位：参加反应的物质都处于标准状态下（活化性等于1，P等于一个大气压）测得的电动势的数值。氢电极：SHE0V4.极化现象：由于电极上有电流通过而造成电位变化的现象。5.钝化：金属或合金在某种条件下由活性转化为钝性的突变过程。6.应力腐蚀：金属材料在持续性应力和腐蚀性介质的协调作用下发生的腐蚀。7.腐蚀疲劳：在周期性应力下作用下所有金属材料在远低于他们的极限抗拉强度的条件下会形成裂纹—疲劳。金属在交变应力和腐蚀介质共同作用下的一种破坏形式，本质是电化学腐蚀过程和力学过程的相互作用。8.阳极地床：阳极地床又称阳极接地装置。阳极地床的用途是通过它把保护电流送入土壤，再经土壤流进管道，使管道表面阴极极化。阳极地床在保护管道免受土壤腐蚀过程中，自身遭受腐蚀破坏，它代替管道承受了腐蚀。二、填空：金属腐蚀程度表示方法：①失重法和增重法②深度法③电流密度法1.金属耐蚀性三级标准：①耐蚀，一级，速率＜0.1㎜/a②可用，二级，速率0.1~1.0③不可用，三级，速率＞1.02.常见的宏观电池：点偶电池、浓差电池（盐浓差、氧浓差、温差电池）、温差电池。3.阳极极化的原因：①活化极化②浓差极化③电阻极化极化的结果：使腐蚀电池两极间的电位差减小，腐蚀电流减小，使腐蚀速率减小。4.阴极保护站：由电源设备和站外设施两部分组成。5.海水腐蚀的影响因素：盐度、电导率、含氧量、PH值、温度、流速、海生物。阴极保护法：牺牲阳极法、外加电流法。管道覆盖层保护三层PE：①底层：熔结环氧②中间层：聚烯烃共聚物③聚烯烃常用阳极地床材料：碳素钢、石墨、髙硅铸铁、磁性氧化铁。常用牺牲阳极有：镁及镁合金、锌及锌合金以及铝合金。杂散电流表现为：直流、交流和大地中自然存在的地电流。三、简答金属腐蚀的分类：①按腐蚀环境分类：干腐蚀、湿腐蚀、无水有机液体和气体中的腐蚀②按腐蚀机理分类：化学腐蚀、电化学腐蚀、物理腐蚀③按腐蚀形态分类：全面腐蚀和局部腐蚀（点蚀、缝隙腐蚀、电偶腐蚀、晶间腐蚀）和应力作用下的腐蚀腐蚀原电池的形成过程？微观电池不均匀性的原因：①金属化学成分不均匀②金属组织不均匀③物理状态不均匀④金属表面膜的不完整⑤周围介质不均匀性腐蚀疲劳与应力腐蚀的区别与联系：①应力腐蚀是在三个特定条件下（特定介质、特定材料、特定应力）发生，而腐蚀疲劳则任何材料都可能发生。②应力腐蚀是在静拉伸或单调动载拉伸条件下产生，而腐蚀疲劳则是在交变应力条件下发生③应力腐蚀破裂有一个临界应力强度因子值，在它以下应力腐蚀破裂就不会发生，但腐蚀疲劳不存在临界极限强度因子。在腐蚀环境循环次数增加，断裂总会发生④腐蚀疲劳与循环频率关系较大，在同一循环次数下频率越低，腐蚀疲劳强度越低。腐蚀的控制方法：①正确选用金属材料与合理设计金属机构②电化学保护，包括阴极和阳极保护③涂层保护（金属涂层、非金属涂层、化学转化膜）④改变环境使其腐蚀性减弱大气腐蚀的分类？①干型大气腐蚀：水膜厚度不超过10纳米②潮型大气腐蚀：水膜厚度达10纳米~1微米③湿型大气腐蚀：水膜厚度为1微米~1纳米防护措施：①材料可以根据金属制品及构件所处环境的条件及对防腐蚀的要求选择合适的合金、金属或合成材料，提高金属材料的耐蚀性②在金属基体表面涂覆金属、非金属或其他种类的涂层、渗层、镀层③改变环境，减少环境的腐蚀，可以采用充氮封存、采用吸氧剂、干燥空气封存等。土壤组成特性：①多相性②不均匀性③酸碱性④不流动性⑤毛细管效应（多孔、吸附）影响土壤腐蚀的主要因素：①材料因素②土壤性质影响（土壤含水量的影响、盐分的影响、含氧量影响、土壤导电性、PH值影响、温度、空隙度的影响）③微生物对土壤的影响海水腐蚀的分区？牺牲阳极保护和外加电流阴极保护比较：①牺牲阳极保护：不需外加直流电源、驱动电压低，保护电流小且不可调节、阳极消耗大，需定期更换、与外界无相互干扰、系统可靠、管理简单、施工技术简单②外加电流阴极保护：需要外加直流电源、驱动电压高，保护电流大且可灵活调节、阴极消耗小，寿命长、易与外界相互干扰、在恶劣环境中系统易受损、管理维修复杂、安装施工复杂。阴极保护准则：①在通电情况下测得构筑物相对饱和捅—硫酸铜参比电极间的负电位至少为0.85V②通电情况下产生的最小负电位值较自然点位负偏移至少300mV。③在中断保护电流情况下测量极化衰减。当中断电流瞬间立即形成一个电位值，以此值为测定极化衰减的基准读数，测得的阴极极化电位差至少为100mV④构筑物相对土壤的负电位至少和原先建立的E—LgI曲线的塔费尔曲线的初始电位点一样⑤所有电流均为从土壤电解质流向构筑物。管道阴极保护附属装置：①绝缘法兰（将被保护管道和非保护管道从导电性上分开）②阴极保护检测装置（测试桩：电位测试桩每隔1~2千米安装一个，电流测试桩每隔5~8千米安装一个。检查片：每组2~3千米成对埋设）选择阳极地床的安装位置满足条件：①地下水位较高或潮湿低洼地②土层厚，无块石，便于施工③土壤电阻率一般在50欧·米以下，特殊地区小于100欧·米④对邻近地下金属构筑物干扰小，阳极地床与被保护管道之间不得有其他金属管道⑤人和牲畜不易碰到⑥考虑阳极地床附近地域近期发展规划及管道发展规划，避免今后搬迁⑦阳极地床位置与管道通电距离适当。阴极保护系统的干扰腐蚀包括：①阳极干扰②阴极干扰③合成干扰④诱导干扰⑤接头干扰。直流干扰的防护措施：①最大限度地减少干扰源的泄漏电流②保持足够的安全距离③增加回路电阻④排流保护（包括：直接排流法、极性排流法、强制排流法、接地排流法）。金属储罐的腐蚀：一、内腐蚀：①上部气相部位②储油部位③罐底水相部位（罐底积水引起的电化学腐蚀、冲刷腐蚀、焊缝腐蚀、堆集腐蚀、SRB硫酸盐还原菌引起的腐蚀）二、外腐蚀：①大气腐蚀（二氧化硫、二氧化氮、硫化氢等）②土壤腐蚀（由于氧浓差电池作用在罐底、由杂散电流引起的腐蚀、接地极引起的电偶腐蚀、水的影响、混泥土的影响）③保温层水浸后的腐蚀④微生物腐蚀防腐措施：①正确选材和合理设计②采用覆盖层保护（金属、非金属覆盖）③储罐的阴极保护技术（牺牲阳极保护法、外加电流保护法、内壁阴极保护、罐底板阴极保护）④缓蚀剂保护⑤清洗缓蚀剂保护类型：①防止与油层接触的金属腐蚀的油溶性缓蚀剂②防止储罐底部沉积水腐蚀用的水溶性缓蚀剂③储罐上部与空气接触的金属防腐蚀用气相缓蚀剂。物理清洗：①激光清洗②超声波清洗③干冰清洗④高压水射流清洗⑤空气爆破清洗四、分析1.电位--PH图中曲线的三种类型P22~242.Fe---水系的电位—PH图----------稳定区、腐蚀区、钝化区的界定。P26~273.腐蚀极化图解的基本形式------P32