输气管道、设备腐蚀与防腐措施

输气管道、设备腐蚀与防腐措施

陈刚

西南油气田公司合江输气作业区四川泸州646200

摘要：本文主要分析地面管道、设备产生腐蚀的主要原因，并根据设备所处的腐蚀环境、材质以及设计选材的工艺成本，提出相应的防护措施和方法。

关键词：管道设备腐蚀、外防腐

导语：

腐蚀是物质在介质作用引起的破坏现象，不仅使管道设备材料造成损失和浪费，，影响管道设备的使用寿命，增加保养工作量和维修费用。输气管道设备的腐蚀随处可见如果不采取措施将引发经济损失、人身伤亡、环境污染、资源浪费、以及阻碍新技术发展和影响输气生产等危害。无数实例证实约有50%的管道泄漏和66.7%的压力容器爆炸事故是有腐蚀所造成。就管道设备的腐蚀规律进行探讨。选用正确的结构材料采取有效的防腐措施对管道设备的安全性和经济性有十分重大的意义。

一、输气管道设备腐蚀产生的原理

1.电化学腐蚀机理在管道与设备表面涂层破损处，由于大气所含水蒸气和杂质，在其表面形成水膜式离子导电介质，金属的表面和电解液产生化学反应，从而造成输气管道、设备金属表面产生腐蚀，地面设备支撑部位，由于设备表面与支撑物体表面接触在两者缝隙处有水蒸气或者水膜式导电介质，即产生电化学腐蚀。金属发生电解腐蚀阳极反应和阴极反应，这两个极同时存在。电解介质中的离子和金属内部的电子结合，金属中的离子脱离金属进入到电解质中，同时释放电子，这是一个氧化的过程。机械的金屡构件主要是碳钢组成，碳钢与酸溶液发生反应在阳极反应的作用下，亚铁离子被氧化成二价铁离子，在这个过程中腐蚀金属管道设备。

2.工业大气腐蚀机理输气管道、设备靠近重工业相对集中的区位，目前国内空气受到工业废气污染，大气环境中含有浓度很高的二氧化硫、二氧化碳以及硫化氢气体以及各种酸性雾气在空气的相对湿度达到一定程度的时候空气中的水分会和这些腐蚀性气体结合形成无机酸。输气管道、设备的钢铁部件长时间处于这种环境之中，金属表面和空气中的酸雾接触会发生化学反应，最终导致钢铁部件的损坏。

3、在管道焊接或者材料缺陷处以及输气管道、设备绝缘体破损处形成局部腐蚀，。虽然重量损失比均匀腐蚀小，但因可导致金属结构的不紧密或穿漏现象，危险性较大。

二、输气管道、设备外防腐措施

设备的防腐结构设计：是指在工艺设备设计的时候考虑如何防止设备的腐蚀，它不仅包括单个设备的选择，还包括设备间安装情况以及管道系统的布置。主要预防以下几个方面

1..避免死角的出现设备中局部液体残留或固体物质沉降堆积，会在设备操作时局部聚集、引起腐蚀。设计时要尽量避免死角和排液不尽的盲区。

2..避免存在设备缝隙的产生局部腐蚀。设备存有缝隙时，输气管道、设备水汽流通不畅的地方易形成局部腐蚀，碳钢、不锈钢、低合金钢等材质的设备都具有这种现象。局部腐蚀产生后又往往引发孔蚀和应力腐蚀，造成更大的破坏，而良好的结构设计是防止局部缝隙，焊接比螺栓连接要好。

3材料的选择原则用来机械设备的材料大部分是普通的碳素结构钢，其特点在于价格低廉，来源广泛，力学性能好及加工方便等，这类钢如果在普通的工作条件下使用，腐蚀对其的危害并不大，但是如果在这种浓度较高的腐蚀性介质的环境下，因为其耐腐蚀性能较差，就很容易遭受到腐蚀的破坏。材料的选择原则为：（1）对外部环境应尽可能详细了解，如介质的成分、浓度以及操作温度和压力等；液应力状态；不同材料的接触状态；温度变化，加热冷却的温度周期变化，应力变化；高温、低温、高压、载荷、交变应力等以及环境条件；（2）必须考虑设备的类型、结构及产品的要求；（3）考虑设计预期使用年限的问题，即满足整个生产装置要求的寿命，尽量使整个设备或管道各部分材料均匀劣化，材料费、施工费、维修费综合最佳的经济考虑，从而有效降低设备的腐蚀程度，延长设备使用周期。

4、输气管道、设备的外防腐涂层，通常采用的是在金属表面涂覆一层涂料，在表面形成牢固附着的漆膜，防止大气、水分微生物及其他腐蚀介质对其表面的破坏腐蚀、机械损伤、抑制金属的锈蚀，从而延长其使用寿命，但表面涂层一旦剥落，金属本体暴露在干燥空气中也会产生化学腐蚀。

我国早期使用油漆主要是在天然植物油生产的，随着科学技术的，各种合成树脂大部分或者全部取代植物油的使用。到了90年代油瓷漆开始发展起来,形成一套固定的涂敷工艺。其涂覆主要经历以下几个过程：（1）输气管道、设备金属表面处理、在清洗前刚体表面松散物。采用清洗剂或者有机剂脱出油脂。（2）对金属表面进行物理和化学除锈。（3）、在涂覆前清除表面赴会和碎屑。（4）、上底漆形成复合涂层。（5）、腻子填补底材高低不平（6）防锈漆防锈、（7）瓷漆形成保护层（8）、清漆提供装饰罩光作用。对其施工要求漆与被涂金属附着力强，面漆耐水性能好，可起到防腐保护作用。

5.电化学保护防护法电化学保护防护法在机械设备防腐蚀当中具有重要的作用。其主要原理是运用原电池的电化学原理，消除引起金属发生电化学腐蚀，使金属得到防护。电化学防护分阳极防护和阴极防护两大类。阳极防护是把被保护的金属作阳极，在一定外加电压范围内进行阳极钝化，使它的表面由化学状态转为钝化状态，从而阻滞金属在某些酸、碱或盐中被腐蚀。阴极防护是把被保护的金属作为阴极，方法有以下两种：（1）外加电流的阴极防护法用一个不溶性电极作辅助阳极，跟阴极一道放到电解质溶液里。当接通外加直流电源后，大量电子强制流向被保护的金属阴极（例如钢铁设备），并在阴极积累起来。这样就避免或抑制钢铁发生失去电子的氧化作用，从而被保护。（2）牺牲阳极的阴极保护法用比铁还原性更强的金属（如锌）或合金跟钢铁制品连接。当发生电化腐蚀时，这种活泼金属就作为微电池的负极而被腐蚀，钢铁设备得到保护。在电化学保护方法当中，目前较为有效的一种防腐蚀控制方法就是应用牺牲阳极的保护方法，而对化工机械设备进行阴极的保护。

6.缓蚀剂技术缓蚀剂是一种向缓蚀体系中添加适当浓度，就能显著降低金属的腐蚀速度而对腐蚀剂浓度影响很小的化学物质。缓蚀剂的用量很少，虽然它不能改变金属在介质中的腐蚀倾向，但它能在金属表面形成保护膜，从而减缓金属的腐蚀速度，从而抑制金属的腐蚀。

三、结束语

天然气在当代国民经济结构中起着重要的作用，由于其环境复杂性和各种腐蚀物质的存在，在运营过程中，受到金属腐蚀的困扰，因此分析输气管道、设备腐蚀原理选择合理的防腐措施，对天然气管道输送和配气具有重要意义，同时也具有重要的经济意义。