张澜油气管道腐蚀的防护与发展

张澜油气管道腐蚀的防护与发展内容摘要：

practice in production and processing operations in the oil and gas industry. Particularly challenging is the development of new chemistries, which maintain good protection of materials under a variety of conditions while being environmentally acceptable. This paper illustrates patented work in the chemistry of alkyl polyglucosides (APGs) and their synergistic effect with polyaspartates (Wei). The paper outlines the development of this inhibitor class, which demonstrates good general inhibitor performance in a number of oilfield brines, shows good filming characteristics under conditions of shear, and also has an excellent environmental profile. The paper examines the base chemistry of alkyl polyglucosides. The paper illustrates the effect of inhibitors in a number of sweet and sour conditions as well as under various temperature conditions in a variety of oilfield waters. The results of laboratory tests under these conditions, such as linear polarization resistivity (LPR) the socalled “bubble test,” and the rotating cylinder electrode (RCE), are presented and discussed. Environmental data on formulated products will also be given. To date, all formulations of this chemistry have been classified for use in the UK sector as Gold, with no substitution or other product warnings. 附：摘要翻译 缓蚀剂的化学应用是一种被广泛采用在石油和天然气工业生产及加工业务的做法，是特别具有挑战性的并且保持良好的防护材料在可接受的环境下的新化学品的发展。 本文概述了在一些油田浓盐水中具有抑制性能，剪切条件下具有良好的成膜的特点，并且具有优良的环保功能的缓蚀剂。 本文考察了烷基糖苷基化学。 本文阐述了缓蚀剂在一定数量的酸甜的条件以及在各种不同的温度条件下的油田水中的影响。 在这些条件下，实验室检查结果，如线性极化电阻 （ LPR）所谓的“泡沫试验，”和旋转圆筒电极（ RCE），进行了介绍和讨论。 按配方制定产品的环境数据也将给予。 到目前为止，所有的缓蚀剂被英国相关部门视若珍宝，并且这些缓蚀剂没有替代或其他产品的借鉴。 【出处】 Society of Petroleum Engineers 【原文】 该数据库提供了全文。 油 气管道腐蚀 的防护 与发展 张澜 董孟阳 曾九元 摘要 ： 随着我国石油、天然气的勘探开发进展，含硫化氢、二氧化碳、氯离子及含水等多种腐蚀介质的油气田出现。 油气管道腐蚀问题日益严重，造成大量损失，必须做好油气田集输管道的腐蚀防护工作。 防止管道表面形成工作着的腐蚀电池，使其无法工作，从而保护管道。 在此基础上介绍了选用耐蚀材料、缓蚀剂技术、防蚀涂层、阴极保护技术和新型技术，尽最大努力保证油气田安全生产并且减少腐蚀造成的巨大损失。 关键词： 油气管道，腐蚀防护，新技术 管道作为五大运输方式之一。 腐蚀是引起管道系统可靠 性和使用寿命的关键因素。 作为油气勘探开发和储运的油气管道其失效形式主要表现为腐蚀失效。 大量研究表明，腐蚀可以尽量控制。 因此了解油气管道的腐蚀控制方法对于减少经济损失，保证生产安全具有重要意义。 腐蚀科学是在人类不断同腐蚀作斗争的过程中发展起来的。 从 1800 年伏特发现原电池理论开始进入了理论发展阶段，到 1957 年 和 Geary 提出了线性极化理论正式进入应用阶段。 其后，经大批学者努力，使腐蚀初步形成系统的电化学腐蚀理论体系。 通过对校图书馆电子文献、百度和相关书籍资料的整理加深了对管道腐蚀防护知识的理解 和应用，为腐蚀防护技术的发展提供参考。 以下主要介绍选用耐蚀材料、缓蚀剂技术、防蚀涂层、阴极保护技术和新型技术在管道腐蚀防护中的应用。 1 选用 耐蚀材料 油气管道的防腐蚀首先应考虑从选材和材料开发方面解决问题。 管道自身的选择，要考虑足够的强度和良好的焊接性和韧性。 并且材料的选用可分为耐蚀金属材料和耐蚀非金属材料。 通过合理选择材料、研制更耐腐蚀新材料或者改变材料工作表面性质来达到克服或减缓材料腐蚀问题。 选材时，除了注意耐蚀性外、还要考虑到机械性能、加工性能及材料本身的价格等综合因素，选材时应遵循如下原则 [1]：第一、 材料的耐腐蚀性能满足生产要求 ； 第二、材料的物理、机械和加工工艺性能要满足油气管道设备设计与加工制造的要求 ； 第三 、 选材时要力求最好的经济效益。 耐蚀 金属材料具有良好的机械强度和加工性能，因此在分析管道设备内腐蚀问题是首先应考虑耐蚀金属材料 [2]用的耐蚀金属材料有以下几种： 第一种为 碳钢和低合金钢 ， 碳钢和低合金钢占钢总产量的 95%以上，是石油工业中管道的主要用材。 第二种为 不锈钢 ， 石油工业中把在大气条件下和在电解质中耐腐蚀的钢称为“不锈钢”。 第三种为 耐蚀合金 ， 是指在各种腐蚀环境中，具有耐各种腐蚀性能的合金。 目前世界上许多国家如阿根廷、日本、挪威等都在研制价格便宜、防腐效果好的合金钢油气管材，国内宝山钢铁有限公司也在研制这类管材 [4]。 第四种为 有色金属和合金 ， 主要分类为：铝及其合金，锌及其合金，镁及其合金，镍及其合金等。 非金属材料的腐蚀直接受环境因素的影响，具有不同于金属材料的腐蚀的特点，其腐蚀形态和腐蚀规律也与金属材料有很大差别。 非金属材料可用于防腐管道系统，但在强负荷、瞬间交变应力作用、温度变化大的地方，使用受限 [3]。 目前我国常用的耐蚀非金属材料有以下几种：玻璃钢管道具有双面防腐、质轻、耐腐蚀、不结垢、 不易积砂、流动阻力小等特点，并且安装方便、不污染水质、使用寿命长。 广泛应用于联合站内的管线，前景广阔。 塑料管材不仅耐腐蚀，而且制造工艺简单，有利于环保，是一种有发展前途的新型油田用管。 目前使用最多的是聚乙烯管材，聚乙烯管因承载能力低而使其应用受到限制，但有两种类型的塑料管得到了广泛应用： 第一、由聚乙烯管在钢管内拔制而成；第二、 乙烯管，由缠绕柔韧材料的玻璃钢外壳和加金属的内壁制成。 塑料管材在油气田上的应用已取得良好的效果，今后塑料管材会得到更广泛的应用 [4]。 石油工业常用橡胶作为密封制品，其主要材料有丁晴橡胶，聚醚橡胶。 其他耐蚀非金属材料 关于新型管道有以下几种。 尼龙管具备玻璃钢管的优点外，它具有较强的耐磨性，且造价更低，只是普通钢管价格的三分之一，主要用于联合站污水的外输管线。 但是费用较高，施工周期长，属于适用性阶段 [5]。 钢骨架复合管是以钢丝网或钢板孔网为骨架，以高密度聚乙烯或聚丙烯为基料，经挤出成型的钢骨架增强塑料复合管。 它综合了钢管和塑料管的双重性能，具有双面防腐、内壁光滑不结垢、耐磨、抗拉伸强度高、绝热性能好等特点，防腐效果优良，现在正逐步推广使用 [5]。 双金属复合管亦称双层管或包覆管，该管以碳钢管 或其它合金钢管为基管，将薄壁耐蚀合金钢管同轴装入基管内表面，用燃爆气体产生的瞬间动能，使衬管发生塑性变形，基管发生弹性变形，基管衬管联合紧密，达到电子化复合状态，形成复合层，这种集碳钢的强度和不锈钢或合金钢的耐蚀性于一体的双金属复合管，制造成本远低于整体耐蚀钢，在国外已经得到广泛应用 [3]。 2. 缓蚀剂技术 缓蚀剂是一种当它以适当的浓度和形式存在于介质时，可以防止或减缓腐蚀的化学物质或复合物质 [6]。 该技术成本低，初期投资少，但工艺复杂，对生产影响较大 [4]。 除了缓蚀剂原本的特征，它也可以通过增加阳极或 阴极极化的程度、降低离子的运动并防止其扩散到金属表面和增加金属表面电阻来减缓腐蚀速率 [7]，故缓蚀剂被广泛用于油气田开发的现场。 关于缓蚀剂的缓蚀机理至今还没有一个统一的理论，目前主要有电化学理论、吸附理论、成膜理论等 [8]。 不同的缓蚀剂各有不同的作用机理，缓蚀剂通过氧化反应、沉淀反应或吸附作用，产生氧化膜、沉淀膜、吸附膜阻止钢铁的腐蚀 [9]。 缓蚀剂用量极少、成本低、性能稳定、功能性强、效果明显 [9]；缓蚀效率高，可以节约大量钢材，提高设备的使用寿命； 使用缓蚀剂防腐，可以使一些先进的工艺流程得以实现；缓蚀 剂可能随时间而消耗，随介质而流动，缓蚀剂的应用场所多限于循环和半循环体系。 使用缓蚀剂课明显提高油气管的耐蚀性，但存在以下问题：液体缓蚀剂的有效浓。