论文部分内容阅读
摘要：石油一直是我国重要物质基础和战略保障，石油化工对我国经济发展都有着十分重大的意义和影响。本文针对石油化工装置配管的腐蚀的原因进行了分析，并且研究了相应的防腐措施。
关键字：石油化工 配管 腐蚀 防腐
中图分类号：P618.13 文献标识码：A 文章编号：
随着我国石油工业的迅速发展，采油工程炼油厂、石油化工厂不断增多，配管的腐蚀问题也越来越受到人们的重视。配管(包括管道、泵、阀门和弯头)，在炼油厂、化工厂的建设中以及在保持装置的正常运转过程中，均占有相当重要的地位。
一、配管腐蚀的主要原因
由于配管所处的外部环境千变万化，输送的介质具有一定的腐蚀性，从而造成对配管设备的严重腐蚀。配管的腐蚀就腐蚀部位来讲，分为内腐蚀和外腐蚀。
（一）配管的内腐蚀
石油在炼制的过程存在多种具有腐蚀性的介质，主要包括:硫化物、氯化物、高温硫( 有氢和无氢) 、连多硫酸、环烷酸和水等。这些腐蚀性介质的存在导致管内流体的 pH 值下降，在一定温度的作用下分解成分子和离子与管道内壁发生反应从而使管道出现点蚀或腐蚀性应力裂纹，加快了金属的腐蚀速度。管道中的氧来源于介质中的杂质受热后分解和间歇工作带入的空气中的氧，当含氧量和 Cl－的浓度在适当的范围时，促使了输油管道的腐蚀加剧。管道内壁的腐蚀程度还与许多其他因素有关:
1、温度每升高 10 ℃，腐蚀的速度就会增加 1 倍，温度越高，产生应力腐蚀裂纹的倾向越高，可能是由于随着温度的升高，钢表面氧化膜的致密程度降低所致。
2、管道内壁的腐蚀还与管内流体的流速有关，在死水中的金属材料一般会发生点蚀，在流体流速较小的情况下金属一般发生不均匀的减薄性腐蚀，其破坏性很小，流速过高会促进腐蚀的加快，由于高流速会引发湍流，造成不均匀条件下点蚀的发生，而且高流速会除去金属表面的腐蚀产物膜，使裸露的新的金属表面受到腐蚀。
3、垢下腐蚀，结垢是指腐蚀产物在管道内表面的沉积，一般在管道下部及防腐涂层破坏的接头附近产生，污垢层不但起不了保护作用，相反加速了腐蚀，当金属配管表面附着粘泥与污垢不均匀时，溶存氧扩散困难，污垢下部成为局部阳极，污垢周围成为阴极，垢下则会发生腐蚀。
此外，管道内壁受到的压力越大，管内介质滞留的时间越长，管道内壁产生腐蚀的可能性就越大。总而言之，管道内壁的腐蚀与很多因素有关，这些因素综合在一起作用在管道内壁上引起了管道的内腐蚀。
（二）环境方面的影响
金属配管的腐蚀与土壤的电阻率有着密切的关系。金属配管的表面在土壤中形成腐蚀电池，在电位差一定时，阳极区的腐蚀电流的大小与土壤的电阻率有关，土壤的电阻率减小时，腐蚀电流就加大，所以腐蚀程度变大; 土壤电阻率增大时，阳极腐蚀电流减小，腐蚀率下降。氧化还原的电位还与嫌气性硫酸盐还原菌存在难易程度的指标有关，当氧化还原电位大于 400 mV时，还原菌的活动性小; 反之，当电位小于 400 mV 时，还原菌的活动剧烈，从而加快了腐蚀。土壤本身的特性( 土质、土粒的间隙率、含水量等) 、土壤的分布状态及土壤内部所含的金属盐类( 氯化物、硫化物等) ，均与电阻率及离子浓度有关。同时，土壤通气程度和离子浓度的差异会使金属表面各处的电位不均匀，从而导致腐蚀电池的形成。一般埋没金属配管受土壤的影响很大，尤其在腐植土、煤粘土、泥炭和海底粘土中的管道，含海水的粘土有较多的硫化物，经过风干会生成硫酸，对金属配管腐蚀性极为严重。
(三)应力腐蚀
管材焊口、焊缝多，螺孔多以及设计结构不合理也容易发生腐蚀。管道焊口、焊缝及螺钉处不可避免地会存在残余应力和应力集中，有腐蚀介质的环境中工作，非常容易发生应力腐蚀，各种腐蚀因素相互促进、综合作用，导致了配管的腐蚀速度加剧。
二、防止配管腐蚀的对策
（一）利用复合管等耐腐蚀材料
随着各种信技术的出现，复合管经过十余年的使用，证明了其可操作行。其耐腐蚀程度远远优于钢材，同时其内壁光滑，摩阻远远小于钢材。虽然价格在钢材的1—2倍之间。但综合长久考虑，其效果优于钢材。
（二）缓蚀剂的使用
缓蚀剂是通过使腐蚀金属的表面状态改变，从而改变腐蚀过程的阳极反应或阴极反应的反应机理，使反应速率常数减少，使整个腐蚀过程的速率下降，达到缓蚀的目的。缓蚀剂防腐具有使用方便、投资少、见效快等优点，因此在石油化工配管的防腐应用方面有着广阔的前景。缓蚀剂按电化学机理可分为阴极型缓蚀剂、阳极型缓蚀剂和混合型缓蚀剂三类。然而单一使用一种缓蚀剂，很难达到工程的要求，一般来说，缓蚀剂与降凝剂、杀菌剂必须有较好的配伍性，而且缓蚀剂在水和油中的分配比直接影响其使用，分配比太小的缓蚀剂不能用于输油管线。
（三）管道内壁涂层防腐
在管道内壁上采用防腐绝缘涂层，隔离金属与腐蚀介质，预防内壁形成结垢，减少管道内壁的粗糙度而降低流体的阻力等。例如，可以在在管道内壁喷涂热固性粉末环氧树脂，它的熔化温度为 180 ℃，有着优良的耐酸碱性能，它溶解在金属内壁后，当管内流体的温度低于 100 ℃时，它的固化性随着温度的升高而提高。在管道内壁喷涂防腐涂层既可防管道内壁腐蚀，也可减少输送流体时的摩擦阻力。
（四）管道外壁的防腐
管道外壁的防腐普遍采用的是防腐涂层或包覆层和阴极保护技术。对有保温要求的管 道采用硬质聚氨酯泡沫料聚乙烯夹克防腐保温结构，实践证明能达到很好的防腐效果。管道外壁涂层与包覆主要材料有石油沥青、环氧煤沥青、煤焦油瓷漆、聚乙烯胶带、聚乙烯夹克、熔结环氧粉末及三层防腐结构等。阴极保护技术是作为附加保护方式对管壁金属提供防腐蚀保护的。比较常用的是外加电流阴极的保护方式，也有部分管道采取的是牺牲阳极保护方式。阴极保护具有投资少、工作量少、维护简单、管理方便、安全有效等优点，在管道的防腐领域得到了广泛的应用。
（五）加强腐蚀监测
加强腐蚀的监测力度，开发和研究新的管道腐蚀检测技术，对已经被腐蚀减薄的部位进行补贴加厚或外套补焊，以增加配管的使用寿命。
三、结 语
我们一定对配管的腐蚀控制给予足够的重视，从实际出发，正确认识管道腐蚀的产生机理，通过不断创新防腐新思路和新技术，选择合适的防腐措施因地制宜、经济合理的对配管的腐蝕问题进行控制，大力提高管道的修复技术，不断完善配管腐蚀的评价体系，通过系统的管理，以达到最好的防腐效果。
参考文献
［1］ 燕林． 配管材料的腐蚀与对策［J］． 石油化工腐蚀与防护，2009，6( 03) : 50．
［2］ 涂小华，王修杰． 石油工业中管道的腐蚀与防腐［J］． 江西化工，2006，4: 266 － 267．
［3］ 孙宇强． 中石油管道防腐蚀保护工作探讨［J］． 中国高新技术企业，2008( 11) : 100．
［4］ 赵文德． 石油天然气管道的腐蚀与防护［J］． 化学工程与装备，2009( 7) : 100 －101．
［5］ 王国凡，周英勤，荆海鸥．1Cr20Ni14Si2 钢输油管的应力腐蚀破裂失效分析［J］． 机械工程材料，2002，26( 10) : 41 －43．
［6］ 张文钺． 焊接工艺与失效分析［M］． 北京: 机械工业出版社，1989:179 － 180．
关键字：石油化工 配管 腐蚀 防腐
中图分类号：P618.13 文献标识码：A 文章编号：
随着我国石油工业的迅速发展，采油工程炼油厂、石油化工厂不断增多，配管的腐蚀问题也越来越受到人们的重视。配管(包括管道、泵、阀门和弯头)，在炼油厂、化工厂的建设中以及在保持装置的正常运转过程中，均占有相当重要的地位。
一、配管腐蚀的主要原因
由于配管所处的外部环境千变万化，输送的介质具有一定的腐蚀性，从而造成对配管设备的严重腐蚀。配管的腐蚀就腐蚀部位来讲，分为内腐蚀和外腐蚀。
（一）配管的内腐蚀
石油在炼制的过程存在多种具有腐蚀性的介质，主要包括:硫化物、氯化物、高温硫( 有氢和无氢) 、连多硫酸、环烷酸和水等。这些腐蚀性介质的存在导致管内流体的 pH 值下降，在一定温度的作用下分解成分子和离子与管道内壁发生反应从而使管道出现点蚀或腐蚀性应力裂纹，加快了金属的腐蚀速度。管道中的氧来源于介质中的杂质受热后分解和间歇工作带入的空气中的氧，当含氧量和 Cl－的浓度在适当的范围时，促使了输油管道的腐蚀加剧。管道内壁的腐蚀程度还与许多其他因素有关:
1、温度每升高 10 ℃，腐蚀的速度就会增加 1 倍，温度越高，产生应力腐蚀裂纹的倾向越高，可能是由于随着温度的升高，钢表面氧化膜的致密程度降低所致。
2、管道内壁的腐蚀还与管内流体的流速有关，在死水中的金属材料一般会发生点蚀，在流体流速较小的情况下金属一般发生不均匀的减薄性腐蚀，其破坏性很小，流速过高会促进腐蚀的加快，由于高流速会引发湍流，造成不均匀条件下点蚀的发生，而且高流速会除去金属表面的腐蚀产物膜，使裸露的新的金属表面受到腐蚀。
3、垢下腐蚀，结垢是指腐蚀产物在管道内表面的沉积，一般在管道下部及防腐涂层破坏的接头附近产生，污垢层不但起不了保护作用，相反加速了腐蚀，当金属配管表面附着粘泥与污垢不均匀时，溶存氧扩散困难，污垢下部成为局部阳极，污垢周围成为阴极，垢下则会发生腐蚀。
此外，管道内壁受到的压力越大，管内介质滞留的时间越长，管道内壁产生腐蚀的可能性就越大。总而言之，管道内壁的腐蚀与很多因素有关，这些因素综合在一起作用在管道内壁上引起了管道的内腐蚀。
（二）环境方面的影响
金属配管的腐蚀与土壤的电阻率有着密切的关系。金属配管的表面在土壤中形成腐蚀电池，在电位差一定时，阳极区的腐蚀电流的大小与土壤的电阻率有关，土壤的电阻率减小时，腐蚀电流就加大，所以腐蚀程度变大; 土壤电阻率增大时，阳极腐蚀电流减小，腐蚀率下降。氧化还原的电位还与嫌气性硫酸盐还原菌存在难易程度的指标有关，当氧化还原电位大于 400 mV时，还原菌的活动性小; 反之，当电位小于 400 mV 时，还原菌的活动剧烈，从而加快了腐蚀。土壤本身的特性( 土质、土粒的间隙率、含水量等) 、土壤的分布状态及土壤内部所含的金属盐类( 氯化物、硫化物等) ，均与电阻率及离子浓度有关。同时，土壤通气程度和离子浓度的差异会使金属表面各处的电位不均匀，从而导致腐蚀电池的形成。一般埋没金属配管受土壤的影响很大，尤其在腐植土、煤粘土、泥炭和海底粘土中的管道，含海水的粘土有较多的硫化物，经过风干会生成硫酸，对金属配管腐蚀性极为严重。
(三)应力腐蚀
管材焊口、焊缝多，螺孔多以及设计结构不合理也容易发生腐蚀。管道焊口、焊缝及螺钉处不可避免地会存在残余应力和应力集中，有腐蚀介质的环境中工作，非常容易发生应力腐蚀，各种腐蚀因素相互促进、综合作用，导致了配管的腐蚀速度加剧。
二、防止配管腐蚀的对策
（一）利用复合管等耐腐蚀材料
随着各种信技术的出现，复合管经过十余年的使用，证明了其可操作行。其耐腐蚀程度远远优于钢材，同时其内壁光滑，摩阻远远小于钢材。虽然价格在钢材的1—2倍之间。但综合长久考虑，其效果优于钢材。
（二）缓蚀剂的使用
缓蚀剂是通过使腐蚀金属的表面状态改变，从而改变腐蚀过程的阳极反应或阴极反应的反应机理，使反应速率常数减少，使整个腐蚀过程的速率下降，达到缓蚀的目的。缓蚀剂防腐具有使用方便、投资少、见效快等优点，因此在石油化工配管的防腐应用方面有着广阔的前景。缓蚀剂按电化学机理可分为阴极型缓蚀剂、阳极型缓蚀剂和混合型缓蚀剂三类。然而单一使用一种缓蚀剂，很难达到工程的要求，一般来说，缓蚀剂与降凝剂、杀菌剂必须有较好的配伍性，而且缓蚀剂在水和油中的分配比直接影响其使用，分配比太小的缓蚀剂不能用于输油管线。
（三）管道内壁涂层防腐
在管道内壁上采用防腐绝缘涂层，隔离金属与腐蚀介质，预防内壁形成结垢，减少管道内壁的粗糙度而降低流体的阻力等。例如，可以在在管道内壁喷涂热固性粉末环氧树脂，它的熔化温度为 180 ℃，有着优良的耐酸碱性能，它溶解在金属内壁后，当管内流体的温度低于 100 ℃时，它的固化性随着温度的升高而提高。在管道内壁喷涂防腐涂层既可防管道内壁腐蚀，也可减少输送流体时的摩擦阻力。
（四）管道外壁的防腐
管道外壁的防腐普遍采用的是防腐涂层或包覆层和阴极保护技术。对有保温要求的管 道采用硬质聚氨酯泡沫料聚乙烯夹克防腐保温结构，实践证明能达到很好的防腐效果。管道外壁涂层与包覆主要材料有石油沥青、环氧煤沥青、煤焦油瓷漆、聚乙烯胶带、聚乙烯夹克、熔结环氧粉末及三层防腐结构等。阴极保护技术是作为附加保护方式对管壁金属提供防腐蚀保护的。比较常用的是外加电流阴极的保护方式，也有部分管道采取的是牺牲阳极保护方式。阴极保护具有投资少、工作量少、维护简单、管理方便、安全有效等优点，在管道的防腐领域得到了广泛的应用。
（五）加强腐蚀监测
加强腐蚀的监测力度，开发和研究新的管道腐蚀检测技术，对已经被腐蚀减薄的部位进行补贴加厚或外套补焊，以增加配管的使用寿命。
三、结 语
我们一定对配管的腐蚀控制给予足够的重视，从实际出发，正确认识管道腐蚀的产生机理，通过不断创新防腐新思路和新技术，选择合适的防腐措施因地制宜、经济合理的对配管的腐蝕问题进行控制，大力提高管道的修复技术，不断完善配管腐蚀的评价体系，通过系统的管理，以达到最好的防腐效果。
参考文献
［1］ 燕林． 配管材料的腐蚀与对策［J］． 石油化工腐蚀与防护，2009，6( 03) : 50．
［2］ 涂小华，王修杰． 石油工业中管道的腐蚀与防腐［J］． 江西化工，2006，4: 266 － 267．
［3］ 孙宇强． 中石油管道防腐蚀保护工作探讨［J］． 中国高新技术企业，2008( 11) : 100．
［4］ 赵文德． 石油天然气管道的腐蚀与防护［J］． 化学工程与装备，2009( 7) : 100 －101．
［5］ 王国凡，周英勤，荆海鸥．1Cr20Ni14Si2 钢输油管的应力腐蚀破裂失效分析［J］． 机械工程材料，2002，26( 10) : 41 －43．
［6］ 张文钺． 焊接工艺与失效分析［M］． 北京: 机械工业出版社，1989:179 － 180．