第一講 防腐工作的重要性

華北油田腐蝕與防垢講座2007.51主要內(nèi)容第一講腐蝕概述第二講外腐蝕與防腐第三講內(nèi)腐蝕與防腐第四講結(jié)垢與防垢第五講日常管理與維護2第一講腐蝕概述31.1腐蝕的定義與分類腐蝕的定義廣義：材料腐蝕是材料受環(huán)境介質(zhì)的化學(xué)、電化學(xué)或物理作用的破壞的現(xiàn)象目前廣泛接收的定義：材料腐蝕是材料受環(huán)境介質(zhì)的化學(xué)作用而破壞的現(xiàn)象4“生銹”專對鋼鐵和鐵基合金而言，他們在氧和水的作用下形成了主要由含水氧化鐵組成的腐蝕產(chǎn)物——“鐵銹”。有色金屬及其合金可以發(fā)生腐蝕但并不“生銹”，而是形成與鐵銹相似的腐蝕產(chǎn)物，如銅和銅合金表面的“銅綠”[CuSO4·3Cu(OH)2],偶爾也有人稱為銅銹。由于金屬和合金遭受腐蝕后又回復(fù)到礦石的化合物狀態(tài)，所以金屬腐蝕也可以說是冶煉過程的逆過程。51.1腐蝕的定義與分類基本分類：按材料的類型可分為金屬腐蝕和非金屬腐蝕按腐蝕的機理可分為化學(xué)府蝕和電化學(xué)腐蝕其它分類方式：按腐蝕破壞的形態(tài)分類，可分為全面腐蝕和局部腐蝕全面腐蝕分為均勻的全面腐蝕和不均勻的全面腐蝕局部腐蝕又可分為點腐蝕(孔蝕)、縫隙腐蝕、電偶腐蝕、晶間腐蝕、應(yīng)力腐蝕和腐蝕疲勞等61.2腐蝕的危害及后果腐蝕環(huán)境：自然環(huán)境(大氣、土壤、海洋、生物和微生物等)和工業(yè)介質(zhì)(酸、堿、鹽、工業(yè)水、熔鹽、燃氣等)

它的危害遍及所有的行業(yè),包括冶金、化工、能源、礦山、交通、機械、航空航天、信息、農(nóng)業(yè)、食品、醫(yī)藥、海洋開發(fā)和基礎(chǔ)設(shè)施等。71.2腐蝕的危害及后果在腐蝕作用下,每年都有大量的金屬構(gòu)件和設(shè)備因腐蝕而報廢，世界上每年生產(chǎn)的鋼鐵中有10%被腐蝕消耗。國民經(jīng)濟為腐蝕付出了巨額的代價,其數(shù)值可占各國GNP的1%～5%,但其中大約四分之一是可以通過改善防腐措施來避免的。81.2腐蝕的危害及后果由于腐蝕,大量得之不易的有用的材料變成廢料。全世界每90s就有1t鋼腐蝕成鐵銹,而煉制1t鋼所需的能源則可供一個家庭用3個月,由此可見,腐蝕實際上是對自然資源的極大浪費。91.2腐蝕的危害及后果腐蝕破損或斷裂不僅引起有害物質(zhì)的泄漏,污染了環(huán)境,有時還會引起突發(fā)的災(zāi)難性事故,危及人身安全。例如：1966年某天然氣井套管因硫化物應(yīng)力腐蝕開裂發(fā)生井噴造成特大爆炸和人員傷亡事故,日產(chǎn)百萬立方米的高產(chǎn)氣井報廢;1971年某天然氣管線腐蝕斷裂、爆炸,僅第一次爆炸的直接經(jīng)濟損失達7000萬元;1979年由于環(huán)境敏感斷裂引起某液化氣罐爆炸當(dāng)場炸死30余人,重傷50多人;1997年6月27日北京某化工廠18個乙烯原料儲罐發(fā)生火災(zāi)(因硫化物腐蝕),停產(chǎn)達半年,直接經(jīng)濟損失達2億多元,間接損失巨大問;2000年6月16日廣東某石化廠焦化裝置由于高溫管線硫化物腐蝕發(fā)生重大火災(zāi),大火燒了25min。101.2腐蝕的危害及后果在油氣田的開發(fā)生產(chǎn)中,從油水井到管道和儲罐以及各種工藝設(shè)備都會遭受嚴(yán)重的腐蝕,造成巨大的經(jīng)濟損失。以中原油田為例,其生產(chǎn)系統(tǒng)平均腐蝕速率高達1.5～3.Omm/a,點蝕速率高達5～15mm/a。1993年其生產(chǎn)系統(tǒng)、管線、容器腐蝕穿孔8345次,更換油管59×104m,直接經(jīng)濟損失7000多萬元,間接經(jīng)濟損失近2億元。1991～1993年注水井因腐蝕而更換油管176×104m,30多口井因腐蝕報廢,腐蝕嚴(yán)重地制約了油田的發(fā)展和經(jīng)濟效益。111.2腐蝕的危害及后果腐蝕是影響管道系統(tǒng)可靠性及使用壽命的關(guān)鍵因素據(jù)美國國家輸送安全局統(tǒng)計,美國45%管道損壞是由外壁腐蝕引起的。在美國輸氣干線和集氣管線的泄漏事故中,有74%是腐蝕造成的。1981～1987年前蘇聯(lián)輸氣管道事故統(tǒng)計表明,總長約24萬km的管線上曾發(fā)生事故1210次,其中外腐蝕517次,占事故的42.7%;內(nèi)腐蝕29次,占2.4%;因施工質(zhì)量問題造成的事故280次,占23.2%。

我國的地下油氣管道投產(chǎn)1～2a后即發(fā)生腐蝕穿孔的情況已屢見不鮮。它不僅造成因穿孔而引起的油、氣、水泄漏損失,以及由于維修所帶來的材料和人力上的浪費,停工停產(chǎn)所造成的損失,而且還可能因腐蝕引起火災(zāi)。特別是天然氣管道因腐蝕引起的爆炸,威脅人身安全,污染環(huán)境,后果極其嚴(yán)重。121.2腐蝕的危害及后果油氣開發(fā)及儲運行業(yè)中腐蝕造成的危害主要表現(xiàn)在以下幾個方面：①造成巨大的經(jīng)濟損失。腐蝕導(dǎo)致設(shè)備損壞,油氣漏失,人員傷亡,停工停產(chǎn),污染環(huán)境,這些后果都會造成巨大的直接和間接經(jīng)濟損失。1971年5月四川威成線天然氣管線腐蝕爆裂,造成爆炸和燃燒,導(dǎo)致直接經(jīng)濟損失7000萬元,新疆雅克拉一口氣井井噴,著火76天,直接經(jīng)濟損失7000萬元以上,可見腐蝕損失之巨大。

13②腐蝕導(dǎo)致人員傷亡。腐蝕往往導(dǎo)致人員傷亡。1971年5月至1986年2月,四川天然氣管網(wǎng)腐蝕導(dǎo)致爆炸和燃燒事故83次,其中第一次事故就傷亡24人。1991年1月25日川東油田H2S腐蝕導(dǎo)致井噴,造成兩人死亡,7人受傷。14③腐蝕造成停工停產(chǎn)。腐蝕往往造成停工停產(chǎn),嚴(yán)重影響正常生產(chǎn)。例如1983年川南窩深一井,腐蝕疲勞造成鉆桿失效,導(dǎo)致停鉆127天。又如1986年,新疆風(fēng)30井,兩個月內(nèi)發(fā)生20多起鉆桿刺穿事故,造成不斷停鉆。1995年中朝輸油管線由于腐蝕造成爆裂,導(dǎo)致全線輸油中斷兩天。又如中原油田胡狀油田1988年11月投產(chǎn)至1993年2月間穿孔780余次,跑油1萬余噸,被迫停井50多次,影響產(chǎn)量4000多噸。圖3.1.3是輸油管線泄漏造成的原油漏失情況(見彩頁)。15④腐蝕造成環(huán)境污染。腐蝕除造成上述嚴(yán)重后果之外還往往造成地下水資源破壞,生態(tài)環(huán)境破壞等嚴(yán)重的環(huán)境污染,以及自然資源浪費。16中原油田地下輸油管線腐蝕破裂,造成大量原油泄漏,導(dǎo)致農(nóng)田毀壞和嚴(yán)重的環(huán)境污染情況。171.3油氣開發(fā)及儲運設(shè)施的腐蝕類型油氣開發(fā)及儲運設(shè)施的服役環(huán)境十分廣泛,如大氣、海洋、土壤環(huán)境;溫度、壓力及腐蝕介質(zhì)環(huán)境不同,因此幾乎涉及到所有的腐蝕類型,其中局部腐蝕更加普遍?？梢杂帽?.1概括油氣開發(fā)及儲運行業(yè)中涉及到的腐蝕類型、腐蝕環(huán)境及腐蝕研究的領(lǐng)域。18表1.1油氣開發(fā)及儲運行業(yè)中涉及到的腐蝕研究領(lǐng)域、類型及腐蝕環(huán)境一覽分類方式主要研究內(nèi)容研究領(lǐng)域腐蝕理論、腐蝕控制、腐蝕測試、腐蝕檢測、腐蝕工程、腐蝕成本、腐蝕損傷、腐蝕斷裂、腐蝕變質(zhì)、腐蝕速率及腐蝕性等腐蝕環(huán)境C02

腐蝕、H2S腐蝕、溶解鹽類腐蝕、酸腐蝕、水腐蝕、大氣腐蝕、細菌腐蝕、土壤腐蝕、雜散電流腐蝕、鐵離子腐蝕、原電池腐蝕、Ca、Mg、Zn等的濃縮鹵鹽腐蝕、凝析氣相腐蝕等腐蝕形貌及部位均勻腐蝕、點蝕、縫隙腐蝕、晶間腐蝕、氫脆、氫鼓泡、硫化物應(yīng)力腐蝕開裂、腐蝕疲勞、焊縫腐蝕、刀狀腐蝕、沖刷腐蝕、沖蝕促進腐蝕、空泡腐蝕、內(nèi)腐蝕及外腐蝕等腐蝕構(gòu)件輸送管線腐蝕、套管腐蝕、油管腐蝕、鉆桿腐蝕、抽油桿腐蝕、油罐腐蝕等191.4腐蝕控制措施調(diào)查顯示,各油氣田及儲運公司的經(jīng)驗表明,油氣開發(fā)及儲存行業(yè)的腐蝕問題可以通過采取一些必要的措施加以控制和減緩。這些控制和減緩腐蝕事故及損失的措施和經(jīng)驗總結(jié)如下:①遵循標(biāo)準(zhǔn)選材設(shè)計施工。如含硫氣田的開發(fā)己制定了一系列國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn),為設(shè)計選材施工及內(nèi)壁防腐控制提供了依據(jù)。20②脫除腐蝕介質(zhì),減緩油氣介質(zhì)的腐蝕性。如天然氣輸送時,干燥的含硫天然氣在常溫下并不腐蝕鋼材,因而當(dāng)脫硫不能完全消除天然氣腐蝕介質(zhì)對管線的腐蝕時,可采用深度脫水,控制其露點低于管道的最低工作溫度,這樣可以使管內(nèi)不產(chǎn)生積水,防止管內(nèi)發(fā)生腐蝕減薄與硫化物應(yīng)力腐蝕開裂。21③采取適當(dāng)、有效的防護措施,如加注緩蝕劑、防護涂層、陰極保護及幾種方法聯(lián)合使用。對腐蝕性較嚴(yán)重的油氣井、集輸管線及長輸管線,加注緩蝕劑是防止腐蝕的有效方法之一。油井加緩蝕劑已成為目前控制油井井筒腐蝕十分有效的防腐措施,連續(xù)加藥能實現(xiàn)防腐效果的穩(wěn)定,是減緩管柱腐蝕、延長檢泵周期、降低生產(chǎn)成本、提高效益的有效途徑。四川輸氣干線于1972年2月,首次在威成線加注緩蝕劑,至今已30年,使局部腐蝕得到有效控制,取得了良好的效果。管線的內(nèi)壁涂層,不僅能減少腐蝕性介質(zhì)對管內(nèi)壁的腐蝕,而且還能降低清管操作費用,降低摩擦阻力提高輸送量,增大管線的輸送能力。外壁采用防護涂層加陰極保護,可很好地控制土壤腐蝕。而鉆桿、油套管內(nèi)壁采用涂層防腐,其使用壽命大大提高。22④建立腐蝕監(jiān)測系統(tǒng),把握腐蝕動態(tài)。腐蝕監(jiān)測是指對腐蝕進行在線測量和記錄,其目的在于掌握腐蝕過程,了解腐蝕控制的應(yīng)用情況和效果。通過腐蝕監(jiān)測,可以獲得腐蝕過程和操作參數(shù)之間的相互聯(lián)系等有關(guān)信息,可對腐蝕問題進行評估,改善腐蝕控制方案,起到“防患于未然”的效果。腐蝕監(jiān)測的手段很多,最基本的腐蝕監(jiān)測方法是直接測定鋼材的腐蝕量,或者通過對環(huán)境腐蝕因子(pH值、腐蝕介質(zhì)濃度、溫度、壓力、流速等)的測量間接推斷腐蝕速度或腐蝕行為。23⑤對管道定期進行清管排污。由于管道內(nèi)腐蝕大多起因于管線內(nèi)部凝析水及腐蝕產(chǎn)物的形成,因而清除管內(nèi)積水與污物就成為維護管線正常運營而必不可少的工藝手段之一。定期清管不僅可以排水、排污,還可提高管道的輸氣能力。24⑥增加防腐投入。由于防腐投入具有效益滯后的特點,因此確保防腐投入是抓好油田防腐工作的關(guān)鍵。要將防腐經(jīng)費分解單列,專款專用。⑦立足國情,開發(fā)研制適合我國國情的防腐系列產(chǎn)品。25⑧加強防腐工作領(lǐng)導(dǎo),建立防腐專業(yè)機構(gòu)和制度,提高管理水平。由于腐蝕問題十分普遍,造成的經(jīng)濟損失十分巨大,因而各級領(lǐng)導(dǎo)要重視,要根據(jù)油田的腐蝕狀況和特點,制定出防腐工作的基本思路和指導(dǎo)思想,設(shè)置專門機構(gòu),建立從上到下的各級防腐蝕管理部門。同時,還要加強防腐蝕措施的質(zhì)量管理和考核。如對管道的防