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1、金属腐蚀与防护论文腐蚀与防护论文基于金属埋地管道的腐蚀因素分析与防护摘要:分析了金属埋地管道的腐蚀因素,即环境、腐蚀防护效果、钢管材质及制造工艺、应力水平,管道的腐蚀破坏是由上述诸因素相互影响的结果,进而找到行之有效的防腐方法,可减少因腐蚀给油田安全生产带来的损失。 关键词:管道金属腐蚀与防护 1.钢质管道腐蚀因素 1.1环境影响 埋地管道所处的环境是引起腐蚀的外因,这些因素包括管道所承受的压力、环境温度、介质类型、介质流速、土壤类型、土壤电阻率、土壤含水量(湿度)、pH值、硫化物含量、氧化还原电位、杂散电流及干扰电流、微生物、植物根系等。主要发生的腐蚀类型有化学腐蚀、电化
2、学腐蚀、细菌腐蚀等。 (1)化学腐蚀。指金属表面与周围介质发生化学作用而引起的破坏。化学腐蚀又可分为气体腐蚀和在非电解质溶液中的腐蚀。截至2007年10月某作业区发生穿孔的管线共有310条,其中掺水管线240条,占总穿孔次数的77.4%,集油管线42条,注水管线21条,清水管线9条。由于掺水管线中的输送介质含有气、油、水,掺水温度又较高,并含有易使管道发生腐蚀的H2S,SO2,CO2等物质,所以掺水管道的腐蚀较其它管线的腐蚀要严重。 (2)电化学腐蚀。是指金属表面与离子导电的介质因发生电化学作用而产生的破坏。管道主要腐蚀是电化学腐蚀。可分为原电池腐蚀和电解腐蚀。原电池腐蚀可分为
3、新旧管线连接、不同金属成分连接、产生微电池、金属物理状态不均匀、由金属表面差异和氧浓度差等引起的。 (3)细菌腐蚀。细菌本身并不侵蚀钢管,但随着它们的生长繁殖,消耗了有机质,最终构成管道严重腐蚀的化学环境而腐蚀管道。细菌腐蚀受土壤含水量、土壤呈中性或酸性、有机质的类型和丰富程度、不可缺少的化学盐类及管道周围的土壤温度等许多因素的影响。其中,当土壤pH值在5-9,温度在25-30℃时最有利于细菌的繁殖。在pH值为6.2-7.8的沼泽地带和洼地中,细菌活动最激烈,当pH值在9以上时,硫酸盐还原菌的活动受到抑制。 1.2腐蚀防护效果影响 腐蚀防护是控制管道是否会发生腐蚀破坏的关键因
4、素。目前管道腐蚀防护采用了双重措施,即防腐覆盖层与阴极保护(外加电流或牺牲阳极、排流)。防腐覆盖层能抵御现场环境腐蚀,保证与钢管牢固粘结,尽可能不出现阴极剥离。一旦发生局部剥离,就必须保证阴极保护电流的畅通,达到防护效果。 1.3钢管的材质与制造因素影响 钢管的材质与制造因素是管道腐蚀的内因,特别是钢材的化学组分与微晶结构,非金属组分含量高,如S、P易发生腐蚀,C、Si易造成脆性开裂。微晶细度等级低,裂纹沿晶粒扩展,易发生开裂,加入微量镍、铜、铬可提高抗腐蚀性。在钢管制造过程中,表面存在缺陷如划痕、凹坑、微裂等,也易造成腐蚀开裂。 1.4使用应力影响 管道操作运行时,输送压
5、力与压力波动是应力腐蚀开裂的重要因素之一。过高的压力使管壁产生过大的使用应力,易使腐蚀裂纹扩展;压力循环波动也易使裂纹扩展。当裂纹扩展达到临界状态时,管道就会发生断裂破坏,甚至引起爆炸(如输气管道)。 2.钢质管道防腐方法 2.1改善金属的本质 根据不同的用途选择不同的材料组成耐蚀合金,或在金属中添加合金元素,提高其耐蚀性,可以防止或减缓金属的腐蚀。例如,在钢中加入镍制成不锈钢可以增强防腐蚀能力。 2.2形成保护层 在金属表面覆盖各种保护层,把被保护金属气腐蚀性介质隔开,是防止金属腐蚀的有效方法。在某作业区1-10月份发生的310条管线穿孔的记录中,其中有19条管线在相同
6、位置发生2次以上穿孔的,占总穿孔管线的62.26%。这部分管线主要是在首次发生穿孔进行点焊补漏后,没有对焊接部位采取防腐措施,此部分呈现金属裸管状态,因此在没有任何保护措施的情况下,极易放生再次腐蚀穿孔。 (1)金属的磷化处理。钢铁制品去油、除锈后,放入特定组成的磷酸盐溶液中浸泡,即可在金属表面形成一层不溶于水的磷酸盐薄膜,这种过程称为磷化处理。 (2)金属的氧化处理。将钢铁制品加到NaOH和NaNO2的混合溶液中,加热处理,其表面即可形成一层厚度约为0.5至1.5微米的蓝色氧化膜(主要成分为Fe3O4),以达到钢铁防腐蚀的目的,此过程称为发蓝处理(简称发蓝)。这种氧化膜具有较
7、大的弹性和润滑性,不影响零件的精度。故精密仪器和光学仪器的部件,弹簧钢、薄钢片、细钢丝等常用发蓝处理。 (3)非金属涂层。用塑料(如聚乙烯、聚氯乙烯、聚氨酯等)喷涂金属表面,比喷漆效果更佳。塑料覆盖层致密光洁。色泽艳丽,兼具防蚀与装饰的双重功能。搪瓷是含SiO2量较高的玻璃瓷釉,有极好的耐腐蚀性能,可作为耐腐蚀非金属涂层,广泛用于石油化工、医药、仪器等工业部门和日常生活用品中。 (4)金属保护层。这是以一种金属镀在被保护的另一种金属制品表面上所形成的保护镀层,前一
