金属腐蚀与防护

输气管道腐蚀与防护TheTeachingPlanMadeByJiangHongye1输气管道腐蚀与防护主讲：赵新好西南石油大学石油工程学院Tel：13541183514输气管道腐蚀与防护TheTeachingPlanMadeByJiangHongye2绪论输气管道腐蚀与防护TheTeachingPlanMadeByJiangHongye30.1.1防腐蚀工作的意义1.金属腐蚀的经济上损失金属腐蚀给国民经济造成了巨大的经济损失，甚至带来灾难性的事故，浪费宝贵的资源与能源，而且污染环境。据发达国家调查，每年由于腐蚀造成的损失约占国民经济总产值的2%~4%。腐蚀作用，世界上每年生产的钢铁中有10%被腐蚀消耗。§0.1油气储运系统防腐蚀工作的重要性输气管道腐蚀与防护TheTeachingPlanMadeByJiangHongye4仅在美国1975年腐蚀的经济损失达700亿美元，为美国当年生产总值的4.2%。而美国全年由于水灾、火灾、地震和飓风造成的损失据估算不过123亿美元。可见腐蚀造成的经济损失遥遥领先其他类自然灾害。最近美国腐蚀工程师协会（NACEInternational）介绍目前美国每年的腐蚀经济损失已高达3000亿美元，平均每人每年的腐蚀损失费超过1100美元。我国尚未进行全国性的腐蚀损失调查，但据1981年国家科委腐蚀科学学科组第三分组对全国10家化工企业的腐蚀损失调查表明：1980年这些企业因腐蚀造成的经济损失约为当年生产总值的3.9%。输气管道腐蚀与防护TheTeachingPlanMadeByJiangHongye5在油气田开发生产中，从油气井到管道和储罐以及各种工艺设备都会遭受严重的腐蚀，造成了巨大的经济损失。有关资料报道，世界各国每年仅管道腐蚀造成的损失，美国约为20亿美元，英国约17亿美元，德国和日本各为33亿美元。据美国国家输送安全局统计有74%是腐蚀造成的。输气管道腐蚀与防护TheTeachingPlanMadeByJiangHongye62.金属腐蚀的危害性1）腐蚀是影响管道系统可靠性及使用寿命的关键因素美国45%管道损坏是由于外壁腐蚀引起的。1981～1987年前苏联输气管道事故统计表明，总长约24万km的管线上曾发生事故1210次，其中外腐蚀517次，占事故的42.7%；内腐蚀29次，占2.4%。我国的地下油气管道投产1～2年后即发生腐蚀穿孔的情况已屡见不鲜。输气管道腐蚀与防护TheTeachingPlanMadeByJiangHongye72）带来灾难性的事故1965年3月美国一输油管线因应力腐蚀破裂而着火，造成17人死亡。1980年3月北海油田一采油平台发生腐蚀疲劳破坏，致使123人丧生。输气管道腐蚀与防护TheTeachingPlanMadeByJiangHongye83.防护的意义重视腐蚀问题，防止或减缓腐蚀的危害，加强天然气管道的防腐蚀工作，提高防腐蚀技术水平和管理水平不仅有明显的经济效益，也有重大的社会效益，对天然气工业的发展至关重要。实践证明：当采用了有效的防腐蚀措施和科学管理，30％的腐蚀是可预防的。按美国每年的腐蚀损失量，就可节省1000亿美元。输气管道腐蚀与防护TheTeachingPlanMadeByJiangHongye9研究腐蚀和防护的意义是多方面的:经济方面包括降低因管道、储罐、设备和结构的腐蚀所造成的金属损失。经济因素是当前腐蚀与防护领域中许多研究工作的原动力。经济损失可分为直接损失和间接损失。输气管道腐蚀与防护TheTeachingPlanMadeByJiangHongye10直接损失直接损失是指更换被腐蚀的构件、机械或它们的零部件，如管道、金属罐，并包括这种更换工作所需的劳动力在内合计花费的金额。包括对构件进行以防锈为主要目的的重新油漆的费用和建立对管道阴极保护的基本投资及维持费用。包括因使用耐蚀材料代替机械强度足够，但耐蚀性不足的碳钢时所需支付的额外费用。包括钢上镀锌或镀镍的费用以及向水里加缓蚀剂的费用和对储存金属设备的仓库内除湿所需的费用。输气管道腐蚀与防护TheTeachingPlanMadeByJiangHongye11间接损失停产损失产品损失效率损失产品污染输气管道腐蚀与防护TheTeachingPlanMadeByJiangHongye12举例中原油田频繁腐蚀穿孔，造成大量原油泄漏，农田污染。仅中原油田胡状油田1991~1993年被迫停产750井次，影响原油产量9600吨，损失1651万元，污染赔偿费318万元。1993年中原油田生产系统因腐蚀造成的经济损失达1.6亿元。我国石化工业（仅指原石化总公司所属企业）1989年因腐蚀造成的经济损失约20亿元。从上述因腐蚀造成的危害实例，我们可看出腐蚀问题关系到石油工业的生存及发展。输气管道腐蚀与防护TheTeachingPlanMadeByJiangHongye13安全方面提高了设备运行的安全性，因为腐蚀可能造成设备灾难性的破断事故。环保方面保护环境，主要是指金属资源，因为它们在全球的储量有限，并且，它们的浪费还伴随着这些金属构件生产制造中的能源和水的浪费。输气管道腐蚀与防护TheTeachingPlanMadeByJiangHongye140.1.3油气管道防腐的发展过程20年代埋设裸管加阴极保护40年代开始采用覆盖层加阴极保护迄今仍在进行管道防腐蚀技术的不懈探索输气管道腐蚀与防护TheTeachingPlanMadeByJiangHongye15腐蚀科学技术的发展简史可以毫不夸张地说，人类有效地利用金属的历史，就是与金属腐蚀作斗争的历史。我国早在商代就冶炼出了青铜，即用锡改善了铜的耐蚀性。金属腐蚀防护的历史虽然悠久，但长期处于经验性阶段。到了18世纪中叶以后，才陆续出现对腐蚀现象的研究和解释。输气管道腐蚀与防护TheTeachingPlanMadeByJiangHongye16但是，金属腐蚀作为一门独立的学科则是从20世纪初才逐渐形成的。20世纪50年代以来，金属腐蚀已发展成为一门独立的综合性边缘学科。近30多年来，形成了许多边缘腐蚀学科分支，如腐蚀电化学、腐蚀金属学、腐蚀工程力学、生物腐蚀学和防护系统工程等。腐蚀科学技术的发展简史输气管道腐蚀与防护TheTeachingPlanMadeByJiangHongye17我国的腐蚀与防护的科技研究工作在新中国成立之后得到很大发展。早在建国初期，国家科学技术委员会在机械科学学科组内成立了腐蚀与防护分组。1958年以后我国一些高等院校建立了腐蚀防护专业。1961年，国家科学技术委员会成立国家腐蚀科学学科组（一度停止工作，1978年12月恢复）。1979年12月成立了中国腐蚀与防护学会。我国腐蚀科学技术的发展简介输气管道腐蚀与防护TheTeachingPlanMadeByJiangHongye180.1.4油气管道的内外腐蚀因素外腐蚀原因穿越各种不同类型的土壤，河流湖泊，气温，地下水位的变化以及杂散电流内腐蚀原因输送天然气时，会有有害物质H2S和CO2输送原油时，含S和H2O输送成品油时，含有O2和H2O输气管道腐蚀与防护TheTeachingPlanMadeByJiangHongye190.1.5防腐蚀工作广泛采用的方法涂层、衬里、电法保护、缓蚀剂新技术、新方法新型防腐层材料，管道防腐层的复合结构、涂敷新工艺。在线测量技术，腐蚀数据库，专家系统等计算机铺助管理决策系统。输气管道腐蚀与防护TheTeachingPlanMadeByJiangHongye200.1.6相关杂志、学会美国在1943年成立美国腐蚀工程师协会，总部设在休斯敦。中国腐蚀与防护学会1979.11成立。三大刊物（国内）:《中国腐蚀与防护学报》—中国腐蚀与防护学会《材料保护》—机械工业部《腐蚀与防护》—上海腐蚀科学技术学会输气管道腐蚀与防护TheTeachingPlanMadeByJiangHongye210.1.7我国石油工业腐蚀与防护技术的发展及展望1、发展经过几十年的艰苦发展，我国石油和天然气行业腐蚀与防护技术已经形成了系列技术，取得了以下几方面的成绩。形成了比较完善、适应我国石油工业生产需要的系统腐蚀与防护技术。建立并完善了符合我国应用特点、接近国际水平的石油和天然气行业腐蚀与防护技术标准体系。输气管道腐蚀与防护TheTeachingPlanMadeByJiangHongye22建立并深化了防腐蚀技术和管理“系统抓，抓系统”的工作方针，形成了石油工业防腐蚀工程设计、施工和管理各环节腐蚀控制的基本原则。油气管道及设施防腐蚀方案的确定要依靠科技进步，因地制宜，根据保护对象特点一般采用系统的联合保护技术及综合治理。保护措施应与主体工程寿命相匹配，防腐蚀工程应与主体工程同时设计、同时施工、同时投产等。输气管道腐蚀与防护TheTeachingPlanMadeByJiangHongye23研究、开发了指导油气田及长输管道科学管理及决策的评价、预测等综合技术。开发、引进了防腐蚀新材料，形成了较完善的防腐层材料系统及应用技术。阴极保护技术逐步走向成熟：区域阴极保护技术，开发了阴极保护优化设计技术，阴极保护电参数检测及效果评价技术，阳极新材料（高电位牺牲阳极、复合牺牲阳极）、新结构等新技术（如带状阳极、柔性阳极）。输气管道腐蚀与防护TheTeachingPlanMadeByJiangHongye24控制高含硫油气处理及炼油装置的腐蚀已经形成了系列技术：即抗硫化物新材料的开发，抗硫化物材料选择技术，含硫化物气井、输气管线用缓蚀剂及含硫化物气田管线内防腐层应用技术等。检测及检测技术得到了迅速的发展。该方面技术向着非破坏、在线、自动采集数据的方向迈进。研制成功了埋地管道变频-选频防腐层绝缘电阻测试技术等几项成果，引进了如智能清管检测仪、阴极保护参数的遥测技术等测试技术，促进了测试手段的更新换代。输气管道腐蚀与防护TheTeachingPlanMadeByJiangHongye25开发并形成了石油工业防腐蚀化学药剂系统应用技术。如油、气田地面设施的水处理系统，注水系统及炼油厂装置等内壁防腐蚀缓蚀剂、防垢剂、杀菌剂、除氧剂、中和剂等化学药剂的选择及应用技术。开发了多种埋地旧管线内外壁修复技术。包括修复材料的基本选择技术、埋地管道的外防腐层修复技术、埋地管道的内防腐层修复技术（如穿插衬塑技术、翻转内衬技术、管内涂布技术）。并在工程中得到了较好的应用，基本解决了在用老管线延长使用寿命的问题。输气管道腐蚀与防护TheTeachingPlanMadeByJiangHongye26为了适应石油工程及油田、炼厂生产的需要，及国内外防腐蚀新技术交流的需要，开展了多种形式的学术及技术交流活动。促进了新技术的开发、推广和应用。输气管道腐蚀与防护TheTeachingPlanMadeByJiangHongye272、展望①进一步加强导向性的应用基础研究。如结合油气田、炼厂、管道等生产实际，深化腐蚀规律、腐蚀预测方法的研究；防腐蚀材料寿命及失效机理的研究。输气管道腐蚀与防护TheTeachingPlanMadeByJiangHongye28②加强预防性防腐蚀生产管理，提高管理决策水平。实行主动、预防性的防腐蚀生产管理是目前国内外生产管理的基本指导思想，国外开发的“风险管理”、“条件评估管理”及国内研究的“分级管理”等技术均反映了这种新型的防腐蚀生产管理模式。这种管理模式不仅能提高管理、决策的准确性及预防性，同时也能带动石油工业防腐蚀应用技术的深化及发展。输气管道腐蚀与防护TheTeachingPlanMadeByJiangHongye29③深化阴极保护应用技术。如在区域阴极保护技术方面，不同程度上仍存在着凭经验进行设计等问题。阴极保护设计的优化技术研究和应用计算机模拟技术进行阴极保护系统干扰等分析完善阴极保护参数检测及保护效果评价技术深入开展阳极新材料、新结构的