第六章管道及储罐防腐层应用技术2012.ppt

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腐蚀与防护腐蚀与防护第六章第六章管道及储罐防腐层应用技术管道及储罐防腐层应用技术第一节油田管道、储罐腐蚀的严重性第一节油田管道、储罐腐蚀的严重性v油田设施由于长期与强腐蚀介质接触，其中有许多油田设施由于长期与强腐蚀介质接触，其中有许多是在高温、高压和高流速等条件下服役，其腐蚀问题显是在高温、高压和高流速等条件下服役，其腐蚀问题显得更为突出和严重。

随着世界油气工业的迅猛发展，腐得更为突出和严重。

随着世界油气工业的迅猛发展，腐蚀的危害日趋明显。

腐蚀不仅造成管道、储罐、钻杆、蚀的危害日趋明显。

腐蚀不仅造成管道、储罐、钻杆、深井泵等设施的破坏和原油泄漏等直接经济损失，而且深井泵等设施的破坏和原油泄漏等直接经济损失，而且还会引起火灾、爆炸等灾难性事，以及环境污染、停工还会引起火灾、爆炸等灾难性事，以及环境污染、停工停产等严重后果，极大地影响了油气工业的安全生产和停产等严重后果，极大地影响了油气工业的安全生产和经济效益。

经济效益。

第二节第二节影响管道、储罐腐蚀的各种因素影响管道、储罐腐蚀的各种因素v油田管道中，腐蚀最为严重的是油田管道中，腐蚀最为严重的是“三水一热三水一热”管，即掺管，即掺水管、注水管、回水管以及拌热管。

另外，油井管、套管、水管、注水管、回水管以及拌热管。

另外，油井管、套管、油气输送管的腐蚀也很严重。

在储罐当中，以污水罐、高含油气输送管的腐蚀也很严重。

在储罐当中，以污水罐、高含水油罐、注水罐、沉降罐、压力滤罐等腐蚀最为严重，原油水油罐、注水罐、沉降罐、压力滤罐等腐蚀最为严重，原油罐、成品油罐的腐蚀程度次之。

罐、成品油罐的腐蚀程度次之。

v由于管道和储罐所处的工作环境、介质条件、材料品种由于管道和储罐所处的工作环境、介质条件、材料品种各不相同，受到的腐蚀程度也不一样，所以，对腐蚀的原因各不相同，受到的腐蚀程度也不一样，所以，对腐蚀的原因不能一概而论，只能对影响腐蚀的各种因素进行一些分析。

不能一概而论，只能对影响腐蚀的各种因素进行一些分析。

v一、化学因素一、化学因素v1.溶解氧溶解氧v在中性或微酸性溶液中，溶解氧是在中性或微酸性溶液中，溶解氧是促进腐蚀的有害成分，即使是在氧浓度促进腐蚀的有害成分，即使是在氧浓度很低的情况下，也能引起严重的腐蚀。

很低的情况下，也能引起严重的腐蚀。

不论是清水还是污水中，随着溶解氧量不论是清水还是污水中，随着溶解氧量的增加，腐蚀速度加快。

当溶解氧量由的增加，腐蚀速度加快。

当溶解氧量由0.02mg/L增加到增加到0.065mg/L时，金属的时，金属的腐增加到蚀速度将增加腐增加到蚀速度将增加5倍；含氧量增加倍；含氧量增加到到1mg/L时，腐蚀速度将增加时，腐蚀速度将增加20倍。

倍。

v油田污水中含氧量与腐蚀速度的关系油田污水中含氧量与腐蚀速度的关系如图如图1-1所示。

溶解氧增加，腐蚀速度加所示。

溶解氧增加，腐蚀速度加快。

快。

图图1-1油田污水中含氧量油田污水中含氧量与腐蚀速度的关系与腐蚀速度的关系v一、化学因素一、化学因素v2.二氧化碳二氧化碳v一、化学因素一、化学因素v3.硫化氢硫化氢v在油气田中，硫化氢是普遍存在的，对油气设施的腐蚀在油气田中，硫化氢是普遍存在的，对油气设施的腐蚀很严重。

通常在水中发现有悬浮的黑色微粒和闻到硫化氢特很严重。

通常在水中发现有悬浮的黑色微粒和闻到硫化氢特有的臭味，就意味着该水质腐蚀性较强，同时也可能存在着有的臭味，就意味着该水质腐蚀性较强，同时也可能存在着大量的硫酸盐还原菌。

大量的硫酸盐还原菌。

v一般情况下，在含硫石油气或含硫原油中，硫化氢与二一般情况下，在含硫石油气或含硫原油中，硫化氢与二氧化碳总是共存的。

二氧化碳的存在，使钢材的吸氢量增大，氧化碳总是共存的。

二氧化碳的存在，使钢材的吸氢量增大，从而提高了氢致开裂的敏感性。

从而提高了氢致开裂的敏感性。

v值得注意的是，在油田污水中通常出现硫化氢、二氧化值得注意的是，在油田污水中通常出现硫化氢、二氧化碳和溶解氧共存的情况，所造成的腐蚀则更为严重。

如果水碳和溶解氧共存的情况，所造成的腐蚀则更为严重。

如果水中有硫酸盐还原菌大量繁殖时，硫化氢含量就会剧增，不仅中有硫酸盐还原菌大量繁殖时，硫化氢含量就会剧增，不仅会加速金属上述两个方面的腐蚀，而且会加速金属上述两个方面的腐蚀，而且S2-与污水中的金属离与污水中的金属离子生成硫化物沉淀，很容易形成垢层，造成管线堵塞。

子生成硫化物沉淀，很容易形成垢层，造成管线堵塞。

v一、化学因素一、化学因素v4.氯离子氯离子v由于氯离子的极化度高，半径小，因此，具有很高的极由于氯离子的极化度高，半径小，因此，具有很高的极性和穿透性，易优先吸附于金属表面，特别是在金属表面成性和穿透性，易优先吸附于金属表面，特别是在金属表面成膜有缺陷或薄弱处，或者在有缝隙的地方及应力集中的小孔膜有缺陷或薄弱处，或者在有缝隙的地方及应力集中的小孔处富集，造成孔蚀、垢下腐蚀和缝隙腐蚀。

处富集，造成孔蚀、垢下腐蚀和缝隙腐蚀。

v5.矿化度矿化度v介质中矿化度高，其中所含的无机盐浓度大，介质的导介质中矿化度高，其中所含的无机盐浓度大，介质的导电率高，电化学腐蚀速度加快。

在高矿化度的水中，所含的电率高，电化学腐蚀速度加快。

在高矿化度的水中，所含的钙、镁离子浓度和碳酸根离子、硅酸根离子、硫酸根离子、钙、镁离子浓度和碳酸根离子、硅酸根离子、硫酸根离子、磷酸根离子的浓度也比较高，因此，容易引起垢下腐蚀。

磷酸根离子的浓度也比较高，因此，容易引起垢下腐蚀。

v二、物理因素二、物理因素v1.温度温度v一般地讲，金属的腐蚀速度总是随温度的升高而增一般地讲，金属的腐蚀速度总是随温度的升高而增加。

温度升高，介质中物质的扩散系数增大，而过电位加。

温度升高，介质中物质的扩散系数增大，而过电位和介质的粘度均减小。

扩散系数增大，意味着有更多的和介质的粘度均减小。

扩散系数增大，意味着有更多的氢离子或溶解氧扩散到金属表面的阴极区，加快阴极去氢离子或溶解氧扩散到金属表面的阴极区，加快阴极去极化反应过程。

根据电化学理论，界面反应速度常数和极化反应过程。

根据电化学理论，界面反应速度常数和扩散系数都与温度呈指数关系，因此，温度的升高将大扩散系数都与温度呈指数关系，因此，温度的升高将大大加快金属的腐蚀速度。

大加快金属的腐蚀速度。

v二、物理因素二、物理因素v2.流速流速v油田上油田上“三水一热三水一热”管线的腐蚀速度与流速的管线的腐蚀速度与流速的大小有着直接的关系。

在起初一个阶段内，金属大小有着直接的关系。

在起初一个阶段内，金属的腐蚀速度随液体流速的增加而增加，这是因为的腐蚀速度随液体流速的增加而增加，这是因为水的流速增加，水携带到金属表面的溶解氧量随水的流速增加，水携带到金属表面的溶解氧量随之增加的原因。

当水的流速足够高时，有足量的之增加的原因。

当水的流速足够高时，有足量的氧到达金属表面，使金属部分或全部钝化，这时氧到达金属表面，使金属部分或全部钝化，这时金属的腐蚀速度将下降。

如果水的流速继续增加，金属的腐蚀速度将下降。

如果水的流速继续增加，水对金属表面上钝化膜的冲击腐蚀将使金属的腐水对金属表面上钝化膜的冲击腐蚀将使金属的腐蚀速率重新增大。

蚀速率重新增大。

v如果水中的氯离子浓度很高，则在任何流速如果水中的氯离子浓度很高，则在任何流速下，金属都不会发生钝化，因为氯离子对表面膜下，金属都不会发生钝化，因为氯离子对表面膜有很强的破坏作用。

此时，金属的腐蚀速度将随有很强的破坏作用。

此时，金属的腐蚀速度将随流速的增加而增加。

流速的增加而增加。

v流体对金属表面有较强的冲击作用，容流体对金属表面有较强的冲击作用，容易造成磨损腐蚀，尤其是在管道折弯处。

另易造成磨损腐蚀，尤其是在管道折弯处。

另外，在流速较高的情况下，经常使离心泵的外，在流速较高的情况下，经常使离心泵的叶轮等构件发生空泡腐蚀。

叶轮等构件发生空泡腐蚀。

v二、物理因素二、物理因素v3.压力压力v油气集输管和注水管等都有一定的压力，一般油气集输管和注水管等都有一定的压力，一般注水管的压力都在注水管的压力都在10MPa以上。

石油炼制设备以上。

石油炼制设备、化、化工设备、液化石油气储罐等都承受很高的压力。

压工设备、液化石油气储罐等都承受很高的压力。

压力是影响应力腐蚀开裂的主要因素之一。

硫化物应力是影响应力腐蚀开裂的主要因素之一。

硫化物应力腐蚀开裂（氢致开裂（氢腐蚀）等都与压力大小力腐蚀开裂（氢致开裂（氢腐蚀）等都与压力大小直接有关，压力越高，使用寿命越短。

直接有关，压力越高，使用寿命越短。

v二、物理因素二、物理因素v4.电偶电偶v在石油天然气设施中，不同金属或合金材料之间的接触或在石油天然气设施中，不同金属或合金材料之间的接触或连接往往是不可避免的。

在液体中，可以发现电位较负的金属连接往往是不可避免的。

在液体中，可以发现电位较负的金属腐蚀速度加大，而电位较正的金属则得到了保护，这种现象就腐蚀速度加大，而电位较正的金属则得到了保护，这种现象就是电偶腐蚀。

比如，在铜板上装铁铆钉，由于铁的电极电位比是电偶腐蚀。

比如，在铜板上装铁铆钉，由于铁的电极电位比铜负，所以铁铆钉为阳极被加速腐蚀，而铜板则为阴极，得到铜负，所以铁铆钉为阳极被加速腐蚀，而铜板则为阴极，得到了保护。

了保护。

v一般地讲，两种金属或合金的电极电位差越大，电偶腐蚀一般地讲，两种金属或合金的电极电位差越大，电偶腐蚀越严重。

此外，电偶腐蚀还与材料的极化率、腐蚀电池中阳极越严重。

此外，电偶腐蚀还与材料的极化率、腐蚀电池中阳极面积与阴极面积的比值、溶液电阻的大小、介质条件等因素有面积与阴极面积的比值、溶液电阻的大小、介质条件等因素有关。

尤其应该指出的是，在大阴极、小阳极的情况下，电偶腐关。

尤其应该指出的是，在大阴极、小阳极的情况下，电偶腐蚀将大大加剧，在实际生产中，一定要注意避免。

蚀将大大加剧，在实际生产中，一定要注意避免。

v二、物理因素二、物理因素v5.焊缝焊缝v在石油天然气设备中，通常焊缝处的腐蚀比其他部位更在石油天然气设备中，通常焊缝处的腐蚀比其他部位更为严重。

据统计表明：

油田上为严重。

据统计表明：

油田上“三水一热三水一热”管，几乎管，几乎60%以以上的蚀孔发生在焊接区；液化石油气容器的开裂事故，多数上的蚀孔发生在焊接区；液化石油气容器的开裂事故，多数也出现在焊接区。

其原因主要有以下几点：

也出现在焊接区。

其原因主要有以下几点：

v

（1）由于焊接时急热急冷，引起母材的组织发生变化而产由于焊接时急热急冷，引起母材的组织发生变化而产生电偶腐蚀；另外，由于焊接残余应力的存在，容易引起应生电偶腐蚀；另外，由于焊接残余应力的存在，容易引起应力腐蚀开裂。

力腐蚀开裂。

v

（2）管道焊缝补口时，由于补口技术难度较大，要求标准）管道焊缝补口时，由于补口技术难度较大，要求标准较高，往往在施工时难以达到，而导致焊接区穿孔。

较高，往往在施工时难以达到，而导致焊接区穿孔。

v（3）经固溶处理过的奥氏体不锈钢，焊接后，在离焊缝）经固溶处理过的奥氏体不锈钢，焊接后，在离焊缝一定距离的一条带状区域内，该处在焊接时恰好处于敏化温一定距离的一条带状区域内，该处在焊接时恰好处于敏化温度区，引起铬的碳化物在晶界处析出而导致晶间腐蚀。

度区，引起铬的碳化物在晶界处析出而导致晶间腐蚀。

v二、物理因素二、物理因素v6.土壤环境土壤环境v油田的埋地管道可谓密如蛛网、纵横交错，这些号称油田的埋地管道可谓密如蛛网、纵横交错，这些号称“地下动脉地下动脉”的管道一旦腐蚀损坏，就会带来重大损失。

不少的管道一旦腐蚀损坏，就会带来重大损失。

不少国家仅仅为了保养和更换管道所支付的费用，每年都要花费国家仅仅为了保养和更换管道所支付的费用，每年都要花费数亿美元。

因此，对金属的土壤腐蚀和保护问题受到极大的数亿美元。

因此，对金属的土壤腐蚀和保护问题受到极大的重视。

重视。

v7.微生物微生物v一、防腐层的保护作用及影响防腐层保护效果的因素一、防腐层的保护作用及影响防腐层保护效果的因素v1、防腐层对金属的保护的作用、防腐层对金属的保护的作用隔离作用隔离作用电化学保护作用电化学保护作用缓蚀作用缓蚀作用将金属与腐蚀性