油气田腐蚀监测技术

1、油气田腐蚀监测技术 cmt U201010* 应化1003班摘要：油气田管道的腐蚀给国民经济带来巨大经济损失，发展腐蚀监测技术具有巨大意义；对油气田广泛使用的腐蚀监测技术进行了总结，对每种检测技术进行了优缺点分析，以利于适时地选择合适的检测技术。关键词：油气田 腐蚀 监测1 前言 据报道，每年因腐蚀带来的经济损失占我国国民经济总产值（）的。为了减腐蚀损失、延长设备使用寿命、阻止因腐蚀导致的安全事故和环境污染的发生，各种腐蚀监测技术在工业领域得到了应用。腐蚀造成的危害在油气田领域尤为严重。油气输送管道在长期运营过程中可能由于内部介质处理的不完全性导致腐蚀问题的发生，不仅影响管道的安全运行，而且将

2、造成环境污染甚至灾难事故。特别是高压天然气输送管道，一旦破裂，压缩气体迅速膨胀，释放大量的能量，引起爆炸、火灾等，给人的生命、财产及环境造成巨大的损失。在管道泄漏事故中, 腐蚀原因占70%-90%，“因此, 对管道的腐蚀监测在生产中极其重要。2 目的及意义 腐蚀监测是全面认识油气田生产系统腐蚀因素，制定防腐蚀措施的基础; 是监测、评价防腐蚀措施效果的有效手段; 是指导防腐工作开展的依据; 能起到掌握油气田生产的腐蚀现状、腐蚀动态，通过防腐措施的实施及监控，避免因腐蚀造成的后果，最终实现“控制和减缓腐蚀以及安全事故的发生，提高油气田综合开发效益”的目的。 腐蚀监测的意义深远。第一，使生产装置处于

3、监控状态，例如在关键工艺管线上设置腐蚀探针进行实时监测; 在易腐蚀部位布置测厚点进行定点测厚，收集大量数据，为防腐蚀做准备; 第二，监测腐蚀发生和发展的过程以及腐蚀的变化，依此调配助剂优化工艺防腐蚀，以监测为基础、以防腐蚀为目标，即时响应，减缓腐蚀，延长运行周期; 第三，掌握装置运行状态，具体地了解各管线、各弯管部位、大小头、阀泵进出口等部位壁厚减薄情况，发现安全隐患，依此预警和报警，进行预知维修、避免安全事故; 第四、通过大量的监测，建立分析模型，定期进行腐蚀评估和腐蚀预测，使腐蚀问题处于管理之中; 第五、实现自动化、智能化、科学化设备腐蚀管理，提高生产管理水平。3 腐蚀监测技术腐蚀监测技术

4、多种多样，各种方法提供的信息参数是不同的，如总腐蚀量、腐蚀速度、腐蚀状态等，还有对腐蚀产物或活性物质的分析，以及对材料缺陷或物理性质的变化进行监测。每种方法都有其优缺点及适用范围，因为在监测时选择合适的方法至关重要。本文就常用的腐蚀监测技术，从适用范围和原理及其优缺点上予以总结。3.1 挂片法 挂片法是最原始也是最经典的腐蚀监测方法，是设备腐蚀检测中应用最广泛的一种方法，其原理简单，基本适用于任何腐蚀环境。挂片法的原理是测定置于设备腐蚀环境中试片的失重，从而计算和评定检测期内的腐蚀量和平均腐蚀速率。根据腐蚀监测的目的和要求，可以测量到挂片材料的均匀腐蚀速率，剖析点蚀、晶间腐蚀和应力腐蚀等腐蚀信

5、息，依据挂片表面的腐蚀产物、腐蚀形貌、力学性能等可以判断腐蚀类型和设备失效机理，特别适合于设备的细菌腐蚀研究。挂片法的优点是：可以同时将许多不同材料的试片暴露在同一位置，以进行对比试验和平行试验；可以定量地测定均匀腐蚀速率；可以直观的了解腐蚀现象，确定腐蚀类型。其不足之处在于：只能给出试验周期内的总腐蚀量及平均腐蚀速度，无法反映介质条件变化引起的腐蚀变化；试验周期较长，无法检测短周期内的腐蚀量或偶发的局部严重腐蚀状态。有时会造成对腐蚀结果无法解释的后果，甚至几乎相同的设备上得到不同的监测结果。 3.2 电阻法 电阻法是利用试样在腐蚀过程中电阻的变化来测定金属腐蚀速率的一种方法。它可用于气相及液

6、相、导电及不导电的介质中连续测定设备某一部位的腐蚀速率。其原理是依据一定长度的金属材料（即测量元件）在确定的时间内因环境腐蚀而减薄时，其截面积的减少量、电阻的增加量和金属质量的损耗量之间存在函数关系，由此可计算出测量元件的腐蚀速率，测量元件可以是丝状的、管状的和条状的。该方法腐蚀监测的响应时间主要取决于该环境下金属材料的腐蚀速率，腐蚀速率越大，则响应时间越短。测量精度取决于测量元件的横截面积，横截面积越小，测量精度越高。 电阻法的优点是：快速，灵敏，方便，可以监控腐蚀速度较大的生产设备的腐蚀；可以在设备运行过程中对设备的腐蚀状况进行连续地监测，能准确地反映出设备运行各阶段的腐蚀率及其变化，且能

7、适用于各种不同的介质，不受介质导电率的影响，其使用温度仅受制作材料的限制；不需要从腐蚀介质中取出试样，也不必除去腐蚀产物。其不足之处在于：试件加工非常严格,若腐蚀产物具有导体或者半导体特性时，其腐蚀监测结果误差较大，甚至出现负的腐蚀速率；若由于晶间腐蚀或者非金属夹杂而导致测量元件电性能不连续时，其测量的腐蚀速率将远远大于实际腐蚀环境中测量元件的真实腐蚀速率。由于仪器测量灵敏度的限制, 其所测得的数据受工艺介质腐蚀速度变化的影响较大, 测量结果有时会发生偏差；只能测定一段时间内的累计腐蚀量，不能测定瞬时腐蚀速率和局部腐蚀。3.3 电感法电感法是一种新型的在线金属腐蚀监测方法，该技术适用于大部分气

8、相、电解质或非电解质的液相、固相或者混合相中碳钢、铁素体钢等磁质材料均匀腐蚀速率的在线腐蚀监测，不适合铝、铜、镍基合金和奥氏体不锈钢等非磁性材料的腐蚀监测。其原理是通过探针腐蚀减薄所引起的磁通量的变化直接测得腐蚀深度, 从而计算出金属腐蚀速率。 电感法的优点是：应用广泛，测量灵敏度高, 响应较快，可以测量腐蚀速率的短期变化；电感探针有片状结构和管状结构, 适用于不同管径, 小于100 mm的小管径管线采用片状探针，电感探针的温度补偿效果好；由于激励信号是高频信号, 抗干扰性好；能够在不含电解质或含有少量电解质的情况下，快速测量腐蚀损耗和腐蚀速度，快速获得缓蚀剂作用结果，这对于常减压蒸馏塔顶的腐

9、蚀监测和缓蚀剂效果评定是一种非常好的测量手段。其不足之处在于：寿命较短；对低速率腐蚀系统响应较慢；由于腐蚀产物的堆积，有时得到的数据不准确。3.4 线性极化法 线性极化法是一种电化学快速测定金属腐蚀速率的方法。该方法适用于电解质溶液，且电阻率小于·，且没有二次氧化还原反应的电化学体系；不适于在导电性差的介质中应用，这是由于当设备表面有一层致密的氧化膜或钝化膜，甚至堆积有腐蚀产物时，将产生假电容而引起很大的误差，甚至无法测量。其原理是基于稳态的电化学反应体系中：金属自腐蚀电位附近的弱极化区内极化电位与极化电流之间存在的线性关系，利用其斜率（极化阻力）与腐蚀电流成反比的关系可求出金属的腐

10、蚀速率，其中比例常数值由塔菲尔常数计算所得或者由专业文献查取。 线性极化法的优点是：对腐蚀情况变化响应快，能获得瞬间腐蚀速率，比较灵敏，可以及时地反映设备操作条件的变化，是一种非常适用于监测的方法。其不足之处在于：如果金属电极表面除了一次电化学反应外，还伴有其他电化学反应时，可导致错误的腐蚀监测结果。此外，比例常数值的确定是影响该方法测量结果的一个重要因素，必要时需要用挂片法进行校正。如果引用值与实际值差异较大，则腐蚀监测的结果与真实结果偏差很大，甚至得出错误的腐蚀监测信息。 3.5 超声波测厚法 超声波测厚法广泛地用于检测化工设备内部的缺陷、腐蚀损伤以及测量设备和管道的壁厚。其原理是利用压电

11、换能器产生的高频声波穿过材料，测量回声返回探头的时间或记录产生共鸣时声波的振幅作为讯号，来检测缺陷或测量壁厚。一般采用示波器或曲线记录仪显示接受到的讯号，比较先进的仪器则可以直接显示缺陷，或给出厚度的数值。 超声波测厚方法的优点是：灵活、直观；可以对运转中的设备反复进行测量；不损坏设备管线，,随时监测以了解其腐蚀速率的变化情况, 并能进行逐点测量。其不足之处在于：难以获得足够的灵敏度来跟踪记录腐蚀速度的变化；受仪器的灵敏度的限制, 两次检测时间间隔短、金属壁厚变化不大时分辩率差, 高温部位监测时存在较大的困难以及其准确性差；对于一些形状复杂的结构限制了该法的使用,局部腐蚀不能用该法监测。 4

12、发展方向： （1）使监测成为便携式、智能化，由单一监测手段转变成多功能多手段系统监测。 (2）进一步完善腐蚀在线监测技术，提高各种腐蚀监测仪器的精度和灵敏度，提高探针的使用寿命。 （3）开发全面腐蚀监测系统, 实现更多监测参数包括腐蚀影响因素监测、腐蚀发生发展过程监测、腐蚀结果监测和腐蚀事故监测。 （4）在建立统一完备的腐蚀数据库的同时, 重点进行腐蚀数据的智能分析, 实现数据的深度挖掘, 提供决策依据。 （5）将介质参数的间接监测与腐蚀速率的直接监测相结合，大力开展在线化学分析技术，开展以腐蚀数据为参考点的自动腐蚀控制技术的研究.5 结束语： 油田系统腐蚀监测可及时地了解油田各个系统各个环节

13、腐蚀状况;能有效地监督、评价防腐工程质量和化学药剂的最终效果。油气田应同时采用多种监测方法, 互为补充, 使数据解释更为准确。油田投人开发前,应做好前期腐蚀评估和监测工作,为生产建设提供防腐依据;在做好腐蚀监测的同时,应开展设备腐蚀及剩余寿命预测等技术研究,防止设备超龄超负运转,降低腐蚀事故发生率。 无论是在生产油气田还是正在勘探开发中的油气田,都应建立腐蚀数据库,并形成腐蚀防护与监测技术的资源共享。这样有利于各油气田腐蚀防护与监测技术水平的共同提高, 把损失和危险尽可能降低。与此同时,提高腐蚀防护与监测相关人员的技术水平和工作积极性, 也是一个很重要的方面。参考文献 1 杨晓惠，饶霁阳，王燕

14、楠.在线腐蚀监测技术在石化行业中的应用A. 1007 015X( 2011) 03 0040 03.2 易轶虎.在线腐蚀监测技术在炼油装置中的应用A. 1002-6495(2013)01-0074-03. 3 梁有生,夏延泵,崔金喜.在线腐蚀监测技术在炼油装置上的应用研究B. 1007-015X（2003）04-0051-05.4 马进文，石明杰，黄学宾等.油井腐蚀监测技术与防腐蚀A. 1007-015X（2010）01-0037-03.5 庞喆龙，马新飞.炼油装置在线腐蚀监测技术状况B. 1007-015X（2008）01-0062-03.6 孔祥军，马玲，李磊等.炼油行业设备腐蚀监测技术现状B. 1671-4962（2010）02-0032-03.7 陈胜利，兰志刚，宋积文.海洋石油平台的腐蚀监测技术A. 1008-7818(2010)06-0022-04.8 曾彦华.腐蚀监测技术在炼油装置上的应用B. 1007-015X（2005）01-0056-04.9 周玉波，