油气田的腐蚀与防护集输.pptx

主要内容腐蚀及其主要损伤形式油气输送管硫化物环境腐蚀行为及其评价腐蚀控制的主要技术措施表面防护技术输送管的常用表面涂层技术石油管防护层性能的测试技术管网防护修复技术石油管腐蚀与控制中值得关注的问题一、腐蚀及其主要损伤形式材料与装备三大失效形式——断裂；腐蚀；磨损在一些工程工业中调查的失效原因的比例失效原因腐蚀断裂磨损其它比例（%）4244311油气管腐蚀，管壁减薄，爆管 原油泄漏造成农田毁坏和环境污染西气东输管线（I期）10省市自治区，3900Km，1100亿投资120亿立方/a，10Pa，1016-X70钢（II期5倍， 1219-X80钢）辽河油田/油管/CO2腐蚀腐蚀的危害直接经济损失腐蚀的直接经济损失是指由于腐蚀的存在而导致总费用的增量。 直接经济损失： ① 资本费用，具体包括更换设备及建筑费、富裕容量费、多余的备用设备费； ② 控制费用，包括维修费、腐蚀控制费； ③ 设计费用，包括建筑材料、腐蚀容差、特殊工艺； ④ 相关费用，包括产品损失、技术支持、保险、零件及设备存货。美国因腐蚀造成的损失达到1100美元/（人·年） 中国：因腐蚀造成的损失约为400元/（人·年）。 直接损失约2288亿元人民币 腐蚀总损失可达5000亿元 （约占我国GNP的5% ） 腐蚀控制的合理性腐蚀损失（代价）=故障损失+防护费用材料腐蚀的基本概念 “金属腐蚀是金属从元素态转变为化合态的化学变化及电化 学变化”。腐蚀可以从几个方面下定义： （1）由于材料与环境及应力作用而引起的材料的破坏和变质； （2）除了机械破坏以外的材料的一切破坏； （3）冶金的逆过程等。 “材料的腐蚀是材料受环境介质的化学、电化学和/或物理作用的 破坏的现象” “材料腐蚀是材料受环境介质的化学作用或电化学作用而变质和 破坏的现象”。 腐蚀的类型依据腐蚀机理分类法：（1）化学腐蚀（Chemical Corrosion） 材料与周围非电解质之间发生纯化学作用而引起的腐蚀损伤称为化学腐蚀。腐蚀反应过程中不伴随电流产生。 （2）电化学腐蚀（Electrochemical Corrosion） 金属和电解质接触时，由于腐蚀电池作用而引起的金属腐蚀现象称为电化学腐蚀。电化学腐蚀过程中有电流产生。 材料与装备的环境损伤形式腐蚀类型依据腐蚀形态分类法：（1）普遍性腐蚀（或全面腐蚀）（General Corrosion） 腐蚀分布在整个金属的表面，可以是均匀的或不均匀的。 （2）局部腐蚀（Localized Corrosion） 局部既可以是部位的也可以是成分的 。 （3） 应力作用下的腐蚀断裂 材料在应力和腐蚀性环境介质协同作用下发生的开裂及断裂失效现象。 应力作用下的材料环境损伤力+腐蚀环境→构件→低应力脆断 静应力+腐蚀→SCC 交变应力+腐蚀→CF 静应力+氢环境→HE 微动+腐蚀→FCF 非金属材料的腐蚀类型 材料类型高分子材料玻璃与陶瓷混凝土腐蚀类型或表现化学氧化；水解；应力腐蚀（环境应力开裂）；生物腐蚀；辐照分解；热、光氧化分解；溶胀溶解水解；酸、碱侵蚀（溶解）；风化（溶解与水解浸析）；选择性腐蚀；应力腐蚀溶解浸蚀（物理性溶解）；分解型腐蚀（化学作用）；膨胀型腐蚀（物理或化学作用）二、油气输送管硫化物环境腐蚀行为及其评价 硫化物环境中输送钢管的主要腐蚀类型 硫化物环境中输送钢管腐蚀的影响因素 输送钢管的硫化物环境损伤评价方法 高频电阻焊（ERW）管的沟槽腐蚀行为与评价硫化物环境中输送管的主要腐蚀类型（一）钢在H2S环境中的腐蚀机理：（1）H2S的性质① 摩尔质量：34.08g/mol② 密度：1.539g/L(25℃)；相对空气密度：1.1906(空气=1)③ 在水中的溶解度大：3480mg/L(25℃,0.1MPa)，大于CO2和O2④ 腐蚀性：干H2S无腐蚀性；溶于水后有强的腐蚀性⑤ 毒性大腐蚀电池的电极过程 阳极过程 ——金属原子离子化： M晶格 → M吸附 M吸附+mH2O → Mn+?mH2O + ne水化金属离子Mn+?mH2O从双电层溶液侧向溶液深处迁移阴极过程——还原过程 2H+ + 2e → H2 ↑ 或：在中性或碱性溶液中： O2 + 2H2O + 4e = 40H- 在酸性溶液中：O2 + 4H+ + 4e = 2H2O（一）H2S环境腐蚀机理：（2）电化学腐蚀过程由于腐蚀电池作用而引起的金属腐蚀现象称为电化学腐蚀。① 阳极溶解：Fe → Fe2+ + 2e② 水中电离：H2S → H+ + HS－；HS－→H+ + S2－③ 阴极还原：H+ + e → H④ 部分H原子复合：H + H → H2 进入水溶液，逸到空气中⑤ 部分H原子进入钢内部 （H2S为强渗氢介质，是HIC与SSC的主要原因）（一）H2S环境腐蚀机理：（3）