第11章 埋地管道的腐蚀与防腐

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1、前言集输化学是集输工程学与化学之间的边缘科学。集输化学是研究如何用化学方法解决原油集输过程中遇到的问题。前言一、原油集输遇到的化学问题：管道与设备的防腐乳化原油的破乳起泡沫原油的消泡原油的降凝输送和减阻输送天然气的脱水和脱酸性气体污水处理（6个目的）污水处理（1）除油（2）除氧（3）除固体悬浮物（4）防垢（5）缓蚀（6）杀菌前言管道与设备防腐层中的各种化学剂乳化原油破乳剂起泡沫原油消泡剂原油降凝剂和减阻剂天然气处理剂污水处理剂二、原油集输用到的化学剂前言第11章埋地管道的腐蚀与防腐第三篇集输化学第一节埋地管道的腐蚀金属腐蚀埋地管道的

2、材料多属金属材料。金属腐蚀：金属与周围环境起化学或电化学反应而导致破坏。为了减少埋地管道的腐蚀，需要使用有效的防护法。第1节埋地管道的腐蚀1、土壤由四部分组成：矿物有机质水空气2、土壤的相组成：固相：矿物颗粒和有机质液相：土壤水气相：空气。一、土壤第1节埋地管道的腐蚀第1节埋地管道的腐蚀二、土壤腐蚀1．土壤水中含氧时产生的腐蚀管道中不均匀部分的通过微电池产生腐蚀：阳极反应2Fe→2Fe2++4e+）阴极反应O2+2H2O+4e→4OH-电池反应2Fe+O2+2H2O→2Fe2++4OH-第1节埋地管道的腐蚀2．土壤水含酸性气体时产生

3、的腐蚀若土壤水中含硫化氢和二氧化碳，则它们可在水中解离。H2S→H++HS-CO2+H2O→H++HCO3-阳极反应Fe→Fe2++2e+）阴极反应2H++2e→H2↑电池反应Fe+2H+→Fe2++H2↑第1节埋地管道的腐蚀Fe2++2OH-→Fe(OH)2↓（白色）3Fe(OH)2+2OH-→Fe3O4+4H2O+2e（黑色）2Fe3O4+2OH-+(3n-1)H2O→3Fe2O3·nH2O↓+2e（红色）Fe2++S2-→FeS↓（黑色）Fe3++3OH-→Fe(OH)3↓（棕色）第1节埋地管道的腐蚀3．土壤中由细菌产生的腐蚀

4、土壤水中的硫酸盐还原菌（SRB）,厌氧菌，可将硫酸盐还原为硫化物和[O]，产生腐蚀。SO42-S2-+4[O]SRB阳极反应Fe→Fe2++2e+）阴极反应[O]+H2O+2e→2OH-电池反应Fe+[O]+H2O→Fe2++2OH-第1节埋地管道的腐蚀土壤水中的铁菌（IB），喜氧菌，可将Fe2+氧化为Fe3+，产生腐蚀。4Fe2++O2+2H2O4Fe3++4OH-IB第1节埋地管道的腐蚀综合反映土壤的腐蚀。土壤电阻率——土壤电阻率，Ω·m；R——平行截面间土壤的电阻，Ω；A——平行截面间的截面积，m2；L——平行截面间的垂直距离

5、，m。第1节埋地管道的腐蚀第1节埋地管道的腐蚀埋地管道的防腐第二节一、覆盖层防腐覆盖层：为使金属表面与腐蚀介质隔开而覆盖在金属表面的保护层。覆盖层防腐法：用覆盖层抑制金属腐蚀的方法。定义：第2节埋地管道的防腐好的防腐层：热稳定好化学稳定好生物稳定好机械强度高电阻值高渗透性低石油沥青防腐层煤焦油瓷漆防腐层聚乙烯防腐层聚乙烯聚氨酯泡沫保温防腐层熔结环氧粉末防腐层环氧煤沥青防腐层三层型防腐层第2节埋地管道的防腐1．石油沥青防腐层定义以石油沥青涂料为主要材料组成的防腐层。第2节埋地管道的防腐底漆：由石油沥青溶于工业汽油制成。石油沥青：I号石

6、油沥青：软化点为95～110℃的输送液体温度低于50℃的埋地管道II号石油沥青软化点为125～140℃输送液体温度在50～80℃范围的埋地管道。内缠带：为玻璃布（由玻璃纤维编织而成）外缠带：聚氯乙烯工业膜（膜上涂有由氯丁橡胶与松香混合制得的胶粘剂）沥青防腐层的结构：第2节埋地管道的防腐2．煤焦油瓷漆防腐层第2节埋地管道的防腐底漆由煤焦油和煤焦油沥青溶于二甲苯制成煤焦油瓷漆（分为三类：软化点分别为大于100℃、105℃、120℃）煤焦油煤焦油沥青煤粉内缠带：玻璃纤维织成的毡带，浸渍了胶粘剂（如乙烯与乙酸乙烯酯共聚物）外缠带：玻璃纤维织

7、成的毡带，煤焦油瓷漆。第2节埋地管道的防腐3、聚乙烯防腐层聚乙烯防腐层的产生方法：挤压包覆法将聚乙烯加热熔化，挤压包覆在涂有底胶的管道外壁形成防腐层胶粘带缠绕法在聚乙烯带表面涂上粘胶，制得聚乙烯胶粘带将聚乙烯胶粘带缠绕在涂有底漆的管道外单形成聚乙烯防腐层第2节埋地管道的防腐4．聚乙烯聚氨酯泡沫保温防腐层以聚氨酯泡沫为内保温层，以聚乙烯为外保护层的复合保温防腐层。第2节埋地管道的防腐5．熔结环氧粉末防腐层将加有固化剂的环氧树脂粉末喷涂在金属表面，在150～180℃下烘15min，即可得到坚韧的熔结环氧粉末防腐层。第2节埋地管道的防腐6

8、．环氧煤沥青防腐层由环氧煤沥青底漆、中层漆和面漆组成。第2节埋地管道的防腐第2节埋地管道的防腐7．三层型的复合防腐层底层环氧树脂，有很好的防腐性、粘结性与热稳定性；中层为各种含乙烯基单体的共聚物乙烯与乙酸乙烯酯共聚物乙烯与丙烯酸乙酯共