常见腐蚀及有机防腐层

1.常见腐蚀1）CO2的腐蚀2）Cl-腐蚀3）硫化氢腐蚀1CO2的腐蚀CO2腐蚀是由于CO2气体溶于水生成碳酸而引起电化学反应导致石油管材发生腐蚀。在相同pH值下，由于CO2的总酸度比盐酸高，因此它对钢铁的腐蚀比盐酸严重。•CO2+H2O→H2CO3•H2CO3+Fe→Fe(HCO3)2+H2•2H2O+4Fe(HCO3)2+O2→4Fe(OH)3+8CO2•CO2降低了水的pH值，并与碳钢作用生成可溶性物质Fe(HCO3)2，而Fe(HCO3)2在有氧的情况下进一步反应生成Fe(OH)3，周而复始，钢铁加速腐蚀。2Cl-腐蚀Cl-的存在是造成点蚀的罪魁祸首•Fe3+（氧化膜）+3Cl-→FeCl3（挤掉O，取代它的位置）•FeCl3+3H2O→Fe(OH)3↓+3HCl（水解）为什么Cl-不把整个金属表面破坏掉？•原因在于点蚀是一种自催化过程，也就是说，蚀坑内的腐蚀过程产生的条件既促进又足以维持蚀孔的活性。•假设一种金属M，其表面覆盖氧化膜MO，则在含Cl-的溶液中发生反应：M2+(膜)+2Cl-→MCl2MCl2+2H2O→M(OH)2↓+2HCl•生成的H+、Cl-都是促使金属溶解的。金属在蚀孔内迅速溶解会引起蚀孔内产生过多的正电荷（M2+），结果就使Cl-迁入以维持孔内的电中性，所以孔内就出现高浓度的MCl2，水解的结果又产生更多的H+，以此循环往复，蚀孔内就产生高浓度的H+（孔内溶解呈酸性）。•蚀孔内盐浓度大（金属不断溶解），而氧在浓缩溶液中的溶解度几乎等于零，因而孔内、孔外又构成氧浓差电池（孔内为阳极），所以综合结果是蚀坑处始终保持活性状态，遭受腐蚀，而蚀孔附近的表面上发生阴极氧还原，不受腐蚀。可以说是蚀孔使金属表面的其余部分受到阴极保护。•有些油田比如中原油田地层采出水的总矿化度很高，高矿化度水本身不但具有很强的腐蚀性，同时也是加剧其他因素腐蚀的基础。在油田污水中，介质中含有的Cl-危害最大，因为Cl-穿透性很强，它可以破坏保护膜，造成局部腐蚀破坏。•另外，由于综合含水量上升，造成井口温度升高（据测试普遍在60～70℃，有的已达到80℃以上），热也是加剧腐蚀的一个重要因素。3硫化氢腐蚀腐蚀特性：常表现为由点蚀导致局部壁厚减薄、蚀坑或(和)穿孔，特点有三个：(1)硫化氢离解产物HS-、S2-对腐蚀都有促进作用;(2)不同条件下生成的腐蚀产物性质不同,如低温下形成FexSy促进腐蚀；温度较高时,形成的FeS则抑制腐蚀;(3)H2S除了能引起局部腐蚀外,还容易引起硫化物应力开裂。腐蚀机理：一般认为干硫化氢没有腐蚀作用，在湿硫化氢（H2S＋H2O）腐蚀环境中，碳钢设备发生两种腐蚀：均匀腐蚀和湿硫化氢应力腐蚀开裂。开裂的形式包括氢鼓泡（HB）、氢致开裂（HIC)、硫化物应力腐蚀开裂(SSCC)和应力导向氢致开裂（SOHIC）3硫化氢腐蚀机理氢鼓泡（HB）:是由于含硫化合物腐蚀过程析出的氢原子向钢中渗透，在钢中的裂纹、夹杂、缺陷等处聚集并形成分子，从而形成很大的膨胀力。随着氢分子数量的增加，对晶格界面的压力不断增高，最后导致界面开裂，形成氢鼓泡，其分布平行于钢板表面。氢鼓泡的发生并不需要外加应力。氢致开裂（HIC）：是由于在钢的内部发生氢鼓泡区域，当氢的压力继续增高时，小的鼓泡裂纹趋向于相互连接，形成阶梯状特征的氢致开裂。氢致开裂的发生也无需外加应力。3硫化氢腐蚀机理硫化物应力腐蚀开裂（SSCC）也叫电化学失重腐蚀：是湿硫化氢环境中产生的氢原子渗透到钢的内部，溶解于晶格中，导致氢脆，在外加应力或残余应力作用下形成开裂。它通常发生在焊道与热影响区等高硬度区。应力导向氢致开裂（SOHIC）：是在应力引导下，在夹杂物与缺陷处因氢聚集而形成成排的小裂纹沿着垂直于应力的方向发展。它通常发生在焊接接头的热影响区及高应力集中区，如接管处、几何突变处、裂纹状缺陷处或应力腐蚀开裂处等。危害性大2.常见有机涂层⑴沥青类防腐层①石油沥青②煤焦油瓷漆③环氧煤沥青石油沥青国内20世纪80年代中期以前建设的油气管道主要采用石油沥青防腐涂层技术，石油沥青防腐层的成本低，技术简单，对管道表面预处理的要求不高。石油沥青防腐层的突出缺点是吸水率高，不耐植物根茎的穿透，温度适应性差，温度高会产生流淌，而低温又脆化．国际上公认的寿命是15年。石油沥青的强度低，不耐细菌，易老化，最主要的是沥青材料在涂装过程中需要进行4个小时以上的脱水处理，此过程是有关石油沥青防腐层质量的关键。目前的管道外防腐蚀工程设计中一般不推荐使用石油沥青防腐涂层。煤焦油瓷漆煤焦油瓷漆（CoalTarEnamel）在国外用作管道外防腐涂层有近百年的使用历史。在20世纪80年代中期以前，煤焦油瓷漆长期占据了国外管道外防腐涂层材料应用量的首位，在国内油气管道上的应用主要是在20世纪90年代，先后应用于海底管道、沙漠输油管道等工程，弥补石油沥青防腐的大部分缺点。但也存在自身缺点：低温发脆，热稳定性差，施工熬制和浇涂的过程中容易溢出有害物质，对环境和人体健康有影响。随着对环境保护的日益重视，目前在油气管道工程中不再使用此类防腐涂层。环氧煤沥青环氧煤沥青涂料是国外20世纪60年代发展起来的，国内于20世纪70年代开始开发和应用的一种防腐材料。由于施工简便，特别适用于不便于作业线涂敷的异性管件和阀门等构件的防腐蚀，成为油气管道及市政管网外防腐涂层的常用材料之一。从20多年的应用效果来看，有非常成功的工程范例，但也有不少失败的教训。研究人员先后研制和应用了无溶剂型环氧煤沥青防腐涂料和低温快速固化型环氧煤沥青涂料等新技术，并推广应用于预应力混凝土管（PCCP）的外防腐工程。聚乙烯胶带聚乙烯胶带是以聚乙烯薄膜为基材，复合一层丁基胶或EVA等胶粘剂而成。国内外极少用聚乙烯胶带做新建管道的外防腐。国内早期曾用于新建管道外防腐，目前主要用于旧管道外防腐层修复，以及弯头、阀门等异性管件的外防腐蚀。⑵合成树脂类涂层薄涂层（1mm）：熔结型粉末涂料、熔剂型涂料厚覆盖层：如挤出聚乙烯、冷缠胶粘带防腐保温型使用情况：双层PE：中小口径管道上的用量居第二位熔结环氧粉末（FBE）：国际管道用量最多发展情况：双层粉末覆盖层：双层FBE环氧／改性聚乙烯粉末覆盖层复合挤塑覆盖层：三层PE：FBE／改性聚乙烯熔结环氧粉末涂层（FBE）FBE防腐涂层具有优良的粘结性、抗腐蚀性、耐阴极剥离性、耐老化性、耐土壤应力等，使用温度范围宽等优点；FBE防腐涂层是北美地区管道外防腐的首选技术；FBE防腐涂层为一次成膜防腐结构普通级：涂层厚度：300-400μm加强级：涂层厚度：400-500μm熔结环氧粉末涂层（FBE）20世纪90年代以来，管道FBE涂层油气长输管道、油气田的集输管线、市城管网建设中得到了大量的应用，取得了较好的应用效果，但也暴露出了一些问题。出现的主要问题是：防腐管预制过程中产生的针孔漏点多；储存、运输及安装施工过程中造成的涂层损伤缺陷多等。近几年，熔结环氧粉涂层在油气长输管道工程中应用较少。双层FBE2PEPE防腐层：胶粘剂+聚乙烯我国是在1980年代开始应用胶粘剂+聚乙烯的二层结构聚乙烯防腐层技术，俗称“夹克防腐层”。现在的两层结构聚乙烯防腐层采用硬质共聚物胶粘剂，不仅提高了聚乙烯防腐层的剥离强度，而且较好地解决了耐温变性能差的问题，在较高和较低温度下都有很高的剥离强度。3PE防腐层：FBE+胶粘剂+PE综合了环氧涂层和挤压聚乙烯两种防腐层的优良性质，将环氧涂层的界面特性和耐化学特性，与挤压聚乙烯防腐层的机械保护特性等优点结合起来。我国从1995年开始引进三层结构聚乙烯防腐层涂敷技术，已先后在陕京线、库鄯线、涩宁兰、兰成渝、忠武线、西气东输、陕京二线和西气东输二线等一系列重大管道建设项目中得到应用，并取得了很好的应用效果。