長(zhǎng)輸管線腐蝕因素分析

1、Word文檔 長(zhǎng)輸管線腐蝕因素分析 管線腐蝕是管線在各種環(huán)境因素作用下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，使管線性能下降、狀態(tài)轉(zhuǎn)變，直至損壞變質(zhì)的一種自然現(xiàn)象。腐蝕不僅影響管線的外觀，而且直接影響管線的使用壽命。管線腐蝕往往會(huì)造成重大經(jīng)濟(jì)損失、人員傷亡及環(huán)境污染等惡性后果，其帶來的危害是驚人的。 在使用12年就發(fā)生腐蝕穿孔消失油氣泄漏的現(xiàn)象也時(shí)有發(fā)生。EGIG(歐洲輸氣管道事故數(shù)據(jù)組織European Gas pipe line lncident data Group)在對(duì)該組織的8個(gè)成員單位的管線事故調(diào)查數(shù)據(jù)進(jìn)行分析的一份報(bào)告中顯示，由于腐蝕而引起的事故在事故總量中居第三位，僅次于第三方因素和施工、材質(zhì)缺陷。前蘇

2、聯(lián)的統(tǒng)計(jì)資料表明，管線腐蝕事故占停氣事故的30%，自然氣管線腐蝕事故累積超過2021次，其中有一次竟死亡800多人。另?yè)?jù)美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)局調(diào)查表明，1975年美國(guó)油氣工業(yè)因腐蝕造成的年度損失費(fèi)用為90億美元。 國(guó)內(nèi)的數(shù)據(jù)顯示，1988年全國(guó)發(fā)生油氣田管道事故248起，其中由于腐蝕引起的就占到202起。在諸多油氣設(shè)施中，尤以油氣管線腐蝕事故最為觸目驚心。目前全世界范圍內(nèi)管線正以每年 影響管線腐蝕的因素許多，其中主要的有以下幾方面。 21 溫度 一般來講，管線的腐蝕速度總是隨著溫度的上升而增加。依據(jù)電化學(xué)理論，界面反應(yīng)速度常數(shù)和集中系數(shù)都與溫度呈指數(shù)關(guān)系，因此，溫度的上升將大大加快管線的腐蝕速度。 2

3、2 壓力 油氣長(zhǎng)輸管道具有很高的壓力，壓力是影響應(yīng)力腐蝕開裂的主要因素之一，硫化物應(yīng)力腐蝕開裂、氫致開裂、氫腐蝕等都與壓力大小有直接的關(guān)系。壓力越高，使用壽命越短。 23 電偶 在長(zhǎng)輸管線設(shè)施中，不同金屬或合金材料之間的接觸或連接往往是不行避開的。在液體中，可以發(fā)覺電位較負(fù)的金屬腐蝕速度加大，而電位較正的金屬則得到愛護(hù)，這種現(xiàn)象就是電偶腐蝕。一般來講，兩種金屬或合金的電極電位差越大，電偶腐蝕越嚴(yán)峻。此外，電偶腐蝕還與材料的極化率、腐蝕電池中陽(yáng)極面積與陰極面積的比值、溶液電阻的大小、介質(zhì)條件等因素有關(guān)。 24 焊縫 在長(zhǎng)輸管線系統(tǒng)中，通常在焊縫處的腐蝕問題比其他的部位更加嚴(yán)峻。其緣由主要有以下幾

4、點(diǎn)： 由于焊接時(shí)急熱急冷，引起母材的組織發(fā)生變化而產(chǎn)生電偶腐蝕；另外，由于焊接殘余應(yīng)力的存在，簡(jiǎn)單引起應(yīng)力腐蝕開裂。 管道焊縫補(bǔ)口時(shí)，由于補(bǔ)口技術(shù)難度較大、要求較高，往往施工時(shí)難以達(dá)到，而導(dǎo)致焊接區(qū)穿孔。 經(jīng)固溶處理的奧氏體不銹鋼，在焊接時(shí)恰好處于敏化區(qū)，引起鉻的碳化物在晶界處析出而導(dǎo)致晶間腐蝕。 25 土壤環(huán)境 長(zhǎng)輸管線絕大部分是埋在地下的，而且由于其跨度大，通過地段的地質(zhì)狀況差別很大，由于土壤接觸而引起的腐蝕占腐蝕總量的比例是最大的，可以說討論長(zhǎng)輸管線的腐蝕問題，主要就是討論其與土壤接觸的腐蝕問題。 土壤腐蝕是一個(gè)極其簡(jiǎn)單的問題，其緣由是土壤狀況千差萬別，同一根輸油管在某些地段腐蝕極為嚴(yán)峻

5、，而在另一地段卻很完好，這些都與土壤的結(jié)構(gòu)、組成和性質(zhì)的變化有關(guān)。 251 土壤腐蝕的特征 由于土壤具有多相性(具有簡(jiǎn)單多相的結(jié)構(gòu))和毛細(xì)管多孔性，常形成膠體體系，因此可把土壤看作腐蝕性電解質(zhì)。由于水具有形成膠體的作用，所以土壤并不是分散孤立的顆粒，而是各有機(jī)物、無機(jī)物的膠凝物質(zhì)顆粒的聚集體。土壤的孔隙度和含水程度，又影響著土壤透氣性和導(dǎo)電率的大小。無論從小范圍還是從大范圍看，土壤的各種理化性質(zhì)，尤其是與腐蝕有關(guān)的電化學(xué)性質(zhì)都是不勻稱的，簡(jiǎn)單發(fā)生明顯的變化。 土壤腐蝕的陽(yáng)極過程：鐵在潮濕土壤中的陽(yáng)極過程和在溶液中腐蝕時(shí)相像，陽(yáng)極過程沒有明顯的阻礙；在干燥且透氣性良好的土壤中，其陽(yáng)極過程的進(jìn)行方

6、式接近于鐵在大氣中的腐蝕行為。土壤腐蝕的陰極過程：鐵在土壤腐蝕時(shí)的陰極過程主要是氧的去極化作用，在強(qiáng)酸土壤中，氫去極化過程也能殘余進(jìn)行。 土壤中的腐蝕電池，土壤腐蝕和其他介質(zhì)中的電化學(xué)腐蝕過程一樣，都是由于金屬和介質(zhì)的電化學(xué)不均一性所形成的腐蝕原電池作用所致，這是腐蝕發(fā)生的基本緣由。但是，土壤介質(zhì)具有多相性及不勻稱性等特點(diǎn)，所以，除了有可能生成和金屬組織不均一性有關(guān)的腐蝕微電池外，土壤介質(zhì)的宏觀不均一性所引起的腐蝕宏電池，在土壤腐蝕中往往起著更大的作用。 土壤介質(zhì)的不均一性，主要是土壤透氣性不同引起的。此外，土壤的pH值、含鹽量等性質(zhì)的變化也會(huì)造成腐蝕宏電池。腐蝕宏電池有長(zhǎng)距離腐蝕宏電池、因土

7、壤的局部不勻稱所引起的腐蝕宏電池、埋設(shè)深度不同及邊緣效應(yīng)所引起的腐蝕宏電池、金屬所處狀態(tài)的差異引起的腐蝕宏電池幾個(gè)類型。 252 影響土堆腐蝕的因素 與腐蝕有關(guān)的土壤性質(zhì)主要是孔隙度(透氣性)、含水量、電阻率、酸度和含鹽量。這些性質(zhì)的影響又是相互聯(lián)系的，現(xiàn)分別加以說明： 孔隙度(透氣性)。較大的孔隙度有利于氧的滲透和水分的保存，而它們都是腐蝕初始發(fā)生的促進(jìn)因素?？紫抖却蟮耐寥罆?huì)加速腐蝕，但是還必需考慮到在透氣性良好的土壤中也簡(jiǎn)單生成具有愛護(hù)力量的腐蝕產(chǎn)物層，阻礙金屬的陽(yáng)極溶解，使金屬的腐蝕速度減慢下來。造成這種簡(jiǎn)單狀況的緣由在于有氧濃差電池、微生物腐蝕等因素的影響。在氧濃差電池的作用下，透氣性

8、差的區(qū)域?qū)⒊蔀殛?yáng)極而發(fā)生嚴(yán)峻的腐蝕。 含水量。土壤的含水量對(duì)腐蝕的影響很大。當(dāng)土壤含水量很高時(shí)，氧的集中滲透受到阻礙，腐蝕減小。隨著含水量的削減，氧的去極化變易，腐蝕速度增加；當(dāng)含水量降到約10%以下時(shí)，由于水分的短缺，陽(yáng)極極化，腐蝕速度又急速降低。在實(shí)際的腐蝕狀況下，埋得較淺的、含水量少的部分的管道是陰極，埋得較深，接近地下水位的管道是氧濃差電池的陽(yáng)極，被腐蝕。 電阻率。土壤的電阻率與土壤的孔隙度、含水量及含鹽量等很多因素有關(guān)。一般認(rèn)為，土壤電阻率越小、其腐蝕越嚴(yán)峻。因此，可以把土壤電阻率作為估量土壤腐蝕性的重要參數(shù) 酸度。土壤酸度的來源很簡(jiǎn)單，有的來自土壤中的酸性礦物質(zhì)，有的來自生物和微生

9、物生命活動(dòng)所形成的有機(jī)酸和無機(jī)酸，也有的來自工業(yè)污染等人類活動(dòng)造成的土壤污染。隨著土壤酸度增加，土壤腐蝕性增加，由于在酸性條件下，氫的去極化過程能順當(dāng)進(jìn)行，強(qiáng)化了整個(gè)腐蝕過程。應(yīng)當(dāng)指出，當(dāng)土壤中含大量有機(jī)酸時(shí)，其pH值雖接近于中性，但其腐蝕性仍舊很強(qiáng)。 含鹽量。在土壤電解質(zhì)中的陽(yáng)離子一般是鉀、鈉、鎂、鈣等離子，陰離子是碳酸根、氯和硫酸根離子。土壤中含鹽量大，其電導(dǎo)率增加，土壤的腐蝕性增加。但堿金屬鈣、鎂離子在非酸性土壤中能形成難溶的氧化物和碳酸鹽，在金屬表面上形成愛護(hù)層，削減腐蝕。類似的硫酸根離子也能和鉛作用，生成硫酸鉛愛護(hù)層。硫酸鹽和土壤腐蝕的另一個(gè)重要因素與微生物腐蝕有關(guān)。 雜散電流的影響

10、。在不少狀況下，雜散電流可導(dǎo)致地下金屬設(shè)施的嚴(yán)峻腐蝕破壞。但雜散電流流過埋地管道時(shí)，在電流離開管道進(jìn)入大地處的陽(yáng)極端就會(huì)受到腐蝕。所謂雜散電流是指正常電路漏失而流入他處的電流，其主要來源是直流電大功率電氣設(shè)備，如電氣化鐵路、電解及電鍍槽、電焊機(jī)或電化學(xué)愛護(hù)裝置等。雜散電流腐蝕的破壞特征是陽(yáng)極區(qū)的局部腐蝕。在管線陽(yáng)極區(qū)絕緣層的破損處，腐蝕尤為集中。防止措施有排流法、絕緣法和犧牲陽(yáng)極法。 26 微生物 微生物腐蝕是指在微生物生命活動(dòng)參加下所發(fā)生的腐蝕過程。凡是同水、土壤或潮濕空氣接觸的金屬設(shè)施，都可能遭到微生物的腐蝕。微生物主要以下列4種方式參加腐蝕過程 (1)微生物新陳代謝產(chǎn)物的腐蝕作用，腐蝕性

11、代謝產(chǎn)物包括無機(jī)酸、有機(jī)酸、硫化物、氨等； (2)促進(jìn)腐蝕的電極反應(yīng)動(dòng)力學(xué)過程，促進(jìn)了金屬腐蝕的陰極去極化過程； (3)轉(zhuǎn)變金屬四周環(huán)境的氧濃度、含鹽量、酸度等，從而形成氧濃差局部腐蝕電池； (4)破壞愛護(hù)性掩蓋層或緩蝕劑的穩(wěn)定性，例如地下管道有機(jī)纖維掩蓋層被分解破壞，亞硝酸鹽緩蝕劑因細(xì)菌作用而氧化等。 27 大氣腐蝕 大氣腐蝕是金屬處于表面薄層電解液下的腐蝕過程，因而具有與浸沒在電解液內(nèi)的腐蝕過程不同的特點(diǎn)。金屬表面含飽和氧的電解液膜的存在，使大氣腐蝕的電化學(xué)過程中氧去極化過程變得簡(jiǎn)單進(jìn)行。在工業(yè)大氣中，液膜經(jīng)常呈酸性，這時(shí)可能產(chǎn)生氫去極化腐蝕。但由于氧極易到達(dá)陰極，所以，氧的去極化作用仍舊是主要的。 管線腐蝕是管線與四周介質(zhì)發(fā)生化學(xué)或電化學(xué)作用，轉(zhuǎn)變成金屬化合