地下金属管道腐蚀与防护ch3s

腐蚀与防护-Ch31第三章金属防腐蚀技术地下金属管道的腐蚀与防护腐蚀与防护-Ch32研究金属腐蚀的主要目的在于弄清金属腐蚀的原因、机理和影响因素，以便控制和防止金属腐蚀。为了控制或防止金属腐蚀而采取的各种方法，称为防腐蚀技术。腐蚀与防护-Ch33§3.1从微观腐蚀体系有分析防腐蚀的四种基本方法3.1.1耐蚀材料电化学保护缓蚀剂防腐蚀涂层选择耐腐蚀材料非金属管道金属管道腐蚀与防护-Ch343.1.2防蚀涂层（表面保护技术）真空镀化学镀、机械镀包镀喷镀、扩散镀电镀、热浸镀、、金属镀层玻璃、搪瓷石、混凝土、陶瓷塑料、橡胶、防锈油油漆、涂料铬酸盐处理磷化处理氧化处理无机涂层有机涂层化学转化涂膜非金属涂层腐蚀与防护-Ch353.1.3缓蚀剂（环境介质处理）脱盐脱气干燥除去环境中的有害成分无机类添加剂有机类添加剂添加剂腐蚀与防护-Ch36§3.2耐腐蚀材料3.2.1金属材料（指合金材料）←利用耐腐蚀合金是提高设备寿命的最可靠方法1、提高热力学稳定性←抑制阳极过程和抑制阳极过程（提高合金耐腐蚀性的发展方向）金属的热力学都是不稳定性（它们的标准电极电位为反应）腐蚀与防护-Ch372、抑制阴极过程基本原理：当腐蚀为阴极控制，抑制阴极过程决定于阴极去极化剂还原过程的动力学。可能方法：减少合金阴极区面积合金中提高阴极过程过电位3、抑制阳极过程（提高合金的钝性）实现方法：合金时加入可提高阳极钝化度的元素。腐蚀与防护-Ch383.2.2耐腐蚀非金属材料其腐蚀与金属腐蚀的本质区别璃纤维增强塑料复合材料：玻璃钢、玻无机材料：硅酸盐材料有机材料：高分子材料腐蚀与防护-Ch39§3.3金属表面覆盖层•基本原理：金属表面采用覆盖屋，尽量避免金属和腐蚀介质直接接触是金属材料的主要防护技术•保护性覆盖层的基本要求是：结构致密，完整无孔，不透过介质；与基本金属有良好的结合力，不易脱落；具有高的硬度和耐磨性；在整个被保护表面上均匀分布。•保护性覆盖层分为金属覆盖层和非金属覆盖层两大类。它们可用化学法、电化学法或物理方法实现。腐蚀与防护-Ch3103.3.1覆盖层的分类腐蚀与防护-Ch3113.3.2金属表面预处理1、必要性表面处理的好坏直接关系到防腐层与钢管或钢质储罐的粘结性。防腐层在施工中引起的起泡、翘起、返锈等现象，主要原因是表面处理未达标准。表面处理要达到规定的除锈标准，同时金属表面要求有一定的粗糙度（亦称锚纹深度），这是两个关键因素。钢材表面处理后应立即采取保护措施，其效果如何与施工环境温度和相对湿度有着直接关系。2、常用方法金属表面处理常用于手工或动力工具除锈、喷射或抛射除锈、火焰除锈及化学除锈等。腐蚀与防护-Ch312腐蚀与防护-Ch313腐蚀与防护-Ch314§3.4电化学保护基本方法•阴极保护：在金属表面上通入足够的阴极电流，使阳极溶解速度减小，从而防止腐蚀，该法又称为牺牲阳极保护和外加电流阴极保护（具本应用设计过程放在管线腐蚀中）。•阳极保护：在金属表面上能入足够的阳极电流，使金属电位达到并保持在钝化区内从而防止腐蚀。腐蚀与防护-Ch3153.4.1阳极保护原理•原理：使金属的电位处于稳定的钝化区的防腐蚀方法•方法：用外电源进行阳极极化在溶液中加入氧化剂，使金属钝化；合金的阴极改性处理，使合金电位正移到钝化区。3.4.2电解保护原理•原理：变离导电为电子导电起到防腐作用•方法：增加回路电阻、增大距离以减小电流响和把电流引走。腐蚀与防护-Ch316§3.5缓蚀剂3.5.1概述—是一些用于腐蚀环境中抑制金属腐蚀的添加剂。缓蚀剂是一些少量加入腐蚀介质中就能显著减缓或阻止金属腐蚀的物质，也叫腐蚀抑制剂（CorrosionInhibitor）。缓蚀剂防护金属的优点在于用量少、见效注、成本较低、使用方便。目前已广泛应用于机械、化工、电子、能源等许多部门。例如酸洗过程中．硫酸和盐酸除去钢铁表面氧化皮的同时，也会使金属本身溶解；若加入适当的缓蚀剂，则可抑制金属本身过分的腐蚀。腐蚀与防护-Ch317缓蚀剂保护的缺点是：它只适用于腐蚀介质的体积量有限的情况下，例如电镀和喷漆前金属的酸洗除锈、锅炉内壁的化学清洗、油气井的酸化、内燃机及工业冷却水的防腐蚀处理和金属产品的工序间防锈和产品包装等；但对于钻井平台、码头、桥梁等敞开体系，则不适用。腐蚀与防护-Ch318原理：缓蚀物质在金属与溶液介面上产生了某种作用，阻滞了腐蚀过程，而并非使腐蚀体系的本质发生改变。加入量：0.1%～1%。缓蚀剂保护有强烈地选择性。腐蚀与防护-Ch3193.5.2缓蚀剂的分类过程。面，或者阻滞阴、阳极腐蚀性物质接近金属表化学吸附，阻止在金属表面发生物理或极溶解过程。钝化膜的形成，阻止阳促使金属盐或与金属表面发生反应，有机缓蚀剂无机缓蚀剂按化学成分分类主要减小腐蚀电流对腐蚀电位作用不大，阻滞阴、阳极反应“安全缓蚀剂”极极化抑制阴极反应，增大阴局部孔蚀）量不足“危险性缓蚀剂”（用极极化抑制阳极反应，增大阳混合型缓蚀剂阴极型缓蚀剂阳极型缓蚀剂按作用机理分类腐蚀与防护-Ch320。属或抑制金属腐蚀过程阻挡腐蚀性物质接近金，上，形成致密的吸附层吸附在金属/介质界面。修补金属氧化膜的损失反应的产物形成沉淀，阴极金属的腐蚀产物或共轭本身无氧化性，但能与）（钝化型缓蚀剂，钝化剂附着力好的氧化膜。使金属表面形成致密而吸附型缓蚀剂沉淀型缓蚀剂氧化型缓蚀剂Passivator保护膜特征分类按缓蚀剂形成的腐蚀与防护-Ch321气相缓蚀剂油溶性缓蚀剂水溶性缓蚀剂按物理性质分类工序间防锈缓蚀剂石油化工缓蚀剂油气井缓蚀剂酸洗缓蚀剂锅炉缓蚀剂冷却水缓蚀剂按用途分类腐蚀与防护-Ch3223.5.3缓蚀效率计算%100%100000ocorcnIII介质中加缓蚀剂后的腐蚀速度加缓蚀剂时金属腐蚀速度介质中未加缓蚀剂时金属腐蚀电流缓蚀效率能达到90％以上的为良好的缓蚀剂；若达到100％，则意味着达到了完全保护。腐蚀与防护-Ch3233.5.4缓蚀剂选用原则及评价方法1、选用原则•应根据所要防护的金属及其所处的腐蚀性介质性质来选取不同的缓蚀剂。•该缓蚀剂应与腐蚀介质具有较好的相溶性，且在介质中具有一定的分散能力，才能有效到达金属表面，发挥缓蚀功能。为做到这点，常在缓蚀剂中添加少量表面活性剂，或在缓蚀剂分子上联接亲水性的极性基团。腐蚀与防护-Ch324•缓蚀剂的用量要少，缓蚀效果要好，才能使缓蚀防蚀具有经济性。为提高缓蚀效果，往往采取多种缓蚀剂复配，这就是协同效应。•缓蚀剂除缓蚀功能外，还应考虑到工业体系的总体效果，例如环保、阻垢、灭菌等。腐蚀与防护-Ch3252、评价方法缓蚀剂的缓蚀效果的评价、缓蚀剂的筛选和复配等均可采用经典的失重法、电化学方法及其他更先进的光谱法、表面谱法来评估。（1）失重法失重法是最常用的、最简单的测定缓蚀剂缓蚀效果的方法。它可通过试验室模拟缓蚀介质环境和现场试验来进行。分别测取金属在空白条件下（未加缓蚀剂）和加人缓蚀剂后的腐蚀介质中的腐蚀失重，从而确定其腐蚀速率，再比较缓蚀剂的缓蚀效果。也可进行缓蚀剂配方的筛选，缓蚀剂浓度的选用，用量、失效期的测定及复配物的选择。腐蚀与防护-Ch326（2）电化学法采用电化学方法，可在实验室条件下，快速便捷地测定金属的腐蚀速率。因此也可用电化学方法来评估、筛选缓蚀剂。电化学方法采用电化学极化手段，利用电化学动力学理论和测试手段，通过对缓蚀剂加人前后在腐蚀介质中金属表面的极化特征的研究，以及利用Tafel曲线外推法和极化电阻法对金属腐蚀速率的测定，来评价金属在缓蚀剂中的缓蚀性的优劣。腐蚀与防护-Ch327（3）光谱法和表面谱法随着近年来物质结构测试仪器的普及，采用光谱法和表面谱法对添加缓蚀剂后金属表面膜结构的作用和研究，已成为评价缓蚀剂的现代化手段和技术。例如利用吸收光谱、拉曼散射光膜、X线光电子能谱和俄歇电子能谱等技术。腐蚀与防护-Ch3283.5.5缓蚀剂的研究现状及其应用理论，测试和计算方法的研究及进展中国腐蚀与防护学会缓蚀剂专业委员会于1981年在武汉成立，挂靠华中科技大学1、缓蚀剂研究的新方法新技术①恒电位—恒电流（P—G）瞬态响应测量技术②光电化学方法研究缓蚀剂③谐被分析法研究缓蚀剂④载波器法研究油溶性缓蚀剂⑤穆斯尔谱方法研究缓蚀剂⑥Mott—Schottkyltulu图方法研究缓蚀剂的电化学测试技术腐蚀与防护-Ch3292、常用缓蚀剂介绍•酸性介质缓蚀剂石油工业常遇到酸性腐蚀环境，如井下油管表面酸化处理，锅炉的清洗除垢，集输管道中的油气由于含有H2S、H2O或CO2等物质。这些成分构成的酸性介质环境均可对管道设备等造成极大的威胁，采用缓蚀剂防护是切实可行的防护方法。腐蚀与防护-Ch330•中性介质缓蚀剂冷却水、锅炉水、污水及中性盐类水溶液（如海水等），均属中性介质，有机溶液也属中性介质。在中性介质水溶液中的腐蚀，大部分都是由溶解氧引起的腐蚀，常采用氧化膜型和沉淀膜型缓蚀剂。常用的有铬酸盐类、聚磷酸盐、硅酸盐、锌盐、有机磷酸盐、有机磷酸脂类等。腐蚀与防护-Ch3313、缓蚀剂在油气管道中的应用缓蚀剂在石油系统应用范围十分广泛，如油田集输系统。注水系统、油气处理装置、工业循环水冷却系统等。由于天然气中含有H2S、CO2、H2O等有害成分，对管道内壁造成了严重的内腐蚀。我国输气干线曾多次发生管道的爆炸、泄漏事故，造成巨大经济损失。因此四川石油管理局十分重视在输气管道内部使用的缓蚀剂的开发与应用研究，并成功地应用于输气管道的防护。腐蚀与防护-Ch332输气管道应用的缓蚀剂CT2-2缓蚀剂CT2-2型缓蚀剂属阴极成膜型有机缓蚀剂，棕褐色粘稠状液体，有微胺味，溶于烃类，并能分散于水和盐水中。经过现场试验表明，CT2-2的缓蚀率在90％以上，管道内壁的缓蚀速率由0.78mm／a降到0.069mm／a以下。CT2-2不仅适用于输气于线，还适用于天然气井、压气站等；对H2S、CO2等酸性气体腐蚀有显著缓蚀功能。腐蚀与防护-Ch333GP-1缓蚀剂GP-1型缓蚀剂是用于输气管道的酷胺型缓蚀剂，是一种同时阻滞阳极、阴极过程的混合型缓蚀剂。挂片失重和线性极化法试验均证明了GP-l型缓蚀剂在NaCl-H2S-H2O介质中对管道钢材具有较高的缓蚀功能，其缓蚀率可达90％以上。同时现场试验证明其对点蚀和氢渗透的抑制能力较强，广泛适用于含硫油气井及合硫天然气集输管线。腐蚀与防护-Ch334输油管道应用的缓蚀剂当输油管道中存在H2S、CO2、Cl-及水等腐蚀性介质时，采用缓蚀剂防蚀也是十分必要的。例如我国南海西部石油公司一条海洋集输油管线，内壁的腐蚀介质中含有H2S1700mg/L；CO22.5％；Cl-16600mg／L；操作条件为60℃，1.3～1.5MPa。为抑制内腐蚀，CT2-4缓蚀剂经试验证明只需25mg／L以上即可达到保护。