地下金属管道腐蚀与防护

地下金属管道腐蚀与防护1第1页，课件共34页，创作于2023年2月

研究金属腐蚀的主要目的在于弄清金属腐蚀的原因、机理和影响因素，以便控制和防止金属腐蚀。为了控制或防止金属腐蚀而采取的各种方法，称为防腐蚀技术。2第2页，课件共34页，创作于2023年2月§3.1从微观腐蚀体系有分析防腐蚀的四种基本方法

3.1.1

耐蚀材料

3第3页，课件共34页，创作于2023年2月3.1.2

防蚀涂层（表面保护技术）

4第4页，课件共34页，创作于2023年2月3.1.3缓蚀剂（环境介质处理）5第5页，课件共34页，创作于2023年2月§3.2耐腐蚀材料3.2.1金属材料（指合金材料）←利用耐腐蚀合金是提高设备寿命的最可靠方法1、提高热力学稳定性←抑制阳极过程和抑制阳极过程（提高合金耐腐蚀性的发展方向）

金属的热力学都是不稳定性（它们的标准电极电位为反应）6第6页，课件共34页，创作于2023年2月2、抑制阴极过程基本原理：当腐蚀为阴极控制，抑制阴极过程决定于阴极去极化剂还原过程的动力学。可能方法：减少合金阴极区面积合金中提高阴极过程过电位3、抑制阳极过程（提高合金的钝性）实现方法：合金时加入可提高阳极钝化度的元素。7第7页，课件共34页，创作于2023年2月3.2.2耐腐蚀非金属材料

其腐蚀与金属腐蚀的本质区别

8第8页，课件共34页，创作于2023年2月§3.3金属表面覆盖层

基本原理：金属表面采用覆盖屋，尽量避免金属和腐蚀介质直接接触是金属材料的主要防护技术保护性覆盖层的基本要求是：结构致密，完整无孔，不透过介质；与基本金属有良好的结合力，不易脱落；具有高的硬度和耐磨性；在整个被保护表面上均匀分布。保护性覆盖层分为金属覆盖层和非金属覆盖层两大类。它们可用化学法、电化学法或物理方法实现。9第9页，课件共34页，创作于2023年2月3.3.1覆盖层的分类

10第10页，课件共34页，创作于2023年2月3.3.2金属表面预处理

1、必要性表面处理的好坏直接关系到防腐层与钢管或钢质储罐的粘结性。防腐层在施工中引起的起泡、翘起、返锈等现象，主要原因是表面处理未达标准。表面处理要达到规定的除锈标准，同时金属表面要求有一定的粗糙度（亦称锚纹深度），这是两个关键因素。钢材表面处理后应立即采取保护措施，其效果如何与施工环境温度和相对湿度有着直接关系。2、常用方法金属表面处理常用于手工或动力工具除锈、喷射或抛射除锈、火焰除锈及化学除锈等。11第11页，课件共34页，创作于2023年2月12第12页，课件共34页，创作于2023年2月13第13页，课件共34页，创作于2023年2月§3.4电化学保护

基本方法阴极保护：在金属表面上通入足够的阴极电流，使阳极溶解速度减小，从而防止腐蚀，该法又称为牺牲阳极保护和外加电流阴极保护（具本应用设计过程放在管线腐蚀中）。阳极保护：在金属表面上能入足够的阳极电流，使金属电位达到并保持在钝化区内从而防止腐蚀。14第14页，课件共34页，创作于2023年2月3.4.1阳极保护原理原理：使金属的电位处于稳定的钝化区的防腐蚀方法方法：用外电源进行阳极极化在溶液中加入氧化剂，使金属钝化；合金的阴极改性处理，使合金电位正移到钝化区。3.4.2电解保护原理

原理：变离导电为电子导电起到防腐作用方法：增加回路电阻、增大距离以减小电流响和把电流引走。15第15页，课件共34页，创作于2023年2月§3.5缓蚀剂

3.5.1概述—是一些用于腐蚀环境中抑制金属腐蚀的添加剂。

缓蚀剂是一些少量加入腐蚀介质中就能显著减缓或阻止金属腐蚀的物质，也叫腐蚀抑制剂（CorrosionInhibitor）。缓蚀剂防护金属的优点在于用量少、见效注、成本较低、使用方便。目前已广泛应用于机械、化工、电子、能源等许多部门。例如酸洗过程中．硫酸和盐酸除去钢铁表面氧化皮的同时，也会使金属本身溶解；若加入适当的缓蚀剂，则可抑制金属本身过分的腐蚀。16第16页，课件共34页，创作于2023年2月

缓蚀剂保护的缺点是：它只适用于腐蚀介质的体积量有限的情况下，例如电镀和喷漆前金属的酸洗除锈、锅炉内壁的化学清洗、油气井的酸化、内燃机及工业冷却水的防腐蚀处理和金属产品的工序间防锈和产品包装等；但对于钻井平台、码头、桥梁等敞开体系，则不适用。17第17页，课件共34页，创作于2023年2月原理：

缓蚀物质在金属与溶液介面上产生了某种作用，阻滞了腐蚀过程，而并非使腐蚀体系的本质发生改变。加入量：0.1%～1%。

缓蚀剂保护有强烈地选择性。18第18页，课件共34页，创作于2023年2月3.5.2缓蚀剂的分类19第19页，课件共34页，创作于2023年2月20第20页，课件共34页，创作于2023年2月21第21页，课件共34页，创作于2023年2月3.5.3缓蚀效率计算介质中加缓蚀剂后的腐蚀速度加缓蚀剂时金属腐蚀速度介质中未加缓蚀剂时金属腐蚀电流

缓蚀效率能达到90％以上的为良好的缓蚀剂；若达到100％，则意味着达到了完全保护。22第22页，课件共34页，创作于2023年2月3.5.4缓蚀剂选用原则及评价方法1、选用原则应根据所要防护的金属及其所处的腐蚀性介质性质来选取不同的缓蚀剂。该缓蚀剂应与腐蚀介质具有较好的相溶性，且在介质中具有一定的分散能力，才能有效到达金属表面，发挥缓蚀功能。为做到这点，常在缓蚀剂中添加少量表面活性剂，或在缓蚀剂分子上联接亲水性的极性基团。23第23页，课件共34页，创作于2023年2月缓蚀剂的用量要少，缓蚀效果要好，才能使缓蚀防蚀具有经济性。为提高缓蚀效果，往往采取多种缓蚀剂复配，这就是协同效应。缓蚀剂除缓蚀功能外，还应考虑到工业体系的总体效果，例如环保、阻垢、灭菌等。24第24页，课件共34页，创作于2023年2月2、评价方法

缓蚀剂的缓蚀效果的评价、缓蚀剂的筛选和复配等均可采用经典的失重法、电化学方法及其他更先进的光谱法、表面谱法来评估。（1）失重法失重法是最常用的、最简单的测定缓蚀剂缓蚀效果的方法。它可通过试验室模拟缓蚀介质环境和现场试验来进行。分别测取金属在空白条件下（未加缓蚀剂）和加人缓蚀剂后的腐蚀介质中的腐蚀失重，从而确定其腐蚀速率，再比较缓蚀剂的缓蚀效果。也可进行缓蚀剂配方的筛选，缓蚀剂浓度的选用，用量、失效期的测定及复配物的选择。25第25页，课件共34页，创作于2023年2月（2）电化学法

采用电化学方法，可在实验室条件下，快速便捷地测定金属的腐蚀速率。因此也可用电化学方法来评估、筛选缓蚀剂。电化学方法采用电化学极化手段，利用电化学动力学理论和测试手段，通过对缓蚀剂加人前后在腐蚀介质中金属表面的极化特征的研究，以及利用Tafel曲线外推法和极化电阻法对金属腐蚀速率的测定，来评价金属在缓蚀剂中的缓蚀性的优劣。26第26页，课件共34页，创作于2023年2月（3）光谱法和表面谱法

随着近年来物质结构测试仪器的普及，采用光谱法和表面谱法对添加缓蚀剂后金属表面膜结构的作用和研究，已成为评价缓蚀剂的现代化手段和技术。例如利用吸收光谱、拉曼散射光膜、X线光电子能谱和俄歇电子能谱等技术。27第27页，课件共34页，创作于2023年2月3.5.5缓蚀剂的研究现状及其应用

理论，测试和计算方法的研究及进展中国腐蚀与防护学会缓蚀剂专业委员会于1981年在武汉成立，挂靠华中科技大学1、缓蚀剂研究的新方法新技术①恒电位—恒电流（P—G）瞬态响应测量技术②光电化学方法研究缓蚀剂③谐被分析法研究缓蚀剂④

载波器法研究油溶性缓蚀剂⑤穆斯尔谱方法研究缓蚀剂⑥Mott—Schottkyltulu图方法研究缓蚀剂的电化学测试技术28第28页，课件共34页，创作于2023年2月2、常用缓蚀剂介绍

酸性介质缓蚀剂

石油工业常遇到酸性腐蚀环境，如井下油管表面酸化处理，锅炉的清洗除垢，集输管道中的油气由于含有H2S、H2O或CO2等物质。这些成分构成的酸性介质环境均可对管道设备等造成极大的威胁，采用缓蚀剂防护是切实可行的防护方法。29第29页，课件共34页，创作于2023年2月

中性介质缓蚀剂

冷却水、锅炉水、污水及中性盐类水溶液（如海水等），均属中性介质，有机溶液也属中性介质。在中性介质水溶液中的腐蚀，大部分都是由溶解氧引起的腐蚀，常采用氧化膜型和沉淀膜型缓蚀剂。常用的有铬酸盐类、聚磷酸盐、硅酸盐、锌盐、有机磷酸盐、有机磷酸脂类等。30第30页，课件共34页，创作于2023年2月3、缓蚀剂在油气管道中的应用

缓蚀剂在石油系统应用范围十分广泛，如油田集输系统。注水系统、油气处理装置、工业循环水冷却系统等。由于天然气中含有H2S、CO2、H2O等有害成分，对管道内壁造成了严重的内腐蚀。我国输气干线曾多次发生管道的爆炸、泄漏事故，造成巨大经济损失。因此四川石油管理局十分重视在输气管道内部使用的缓蚀剂的开发与应用研究，并成功地应用于输气管道的防护。31第31页，课件共34页，创作于2023年2月输气管道应用的缓蚀剂CT2-2缓蚀剂

CT2-2型缓蚀剂属阴极成膜型有机缓蚀剂，棕褐色粘稠状液体，有微胺味，溶于烃类，并能分散于水和盐水中。经过现场试验表明，CT2-2的缓蚀率在90％以上，管道内壁的缓蚀速率由0.78mm／a降到0.069mm／a以下。

CT2-2不仅适用于输气于线，还适用于天然气井、压气站等；对H2S、CO2等酸性气体腐蚀有显著缓蚀功能。32第32页，课件共34页，创作于2023年2月GP-1缓蚀剂

GP-1型缓蚀剂是用于输气管道的酷胺型缓蚀剂，是一种同时阻滞阳极、阴极过程的混合型缓蚀剂。挂片失重和线性极化法试验均证明了GP-l型缓蚀剂在NaCl-H2S-H2O介质中对管道钢材具有较高的缓蚀功能，其缓蚀率可达90％以上。同时现场试验证明其对点蚀和氢渗透的抑制能力较强，广泛适用于含硫油气井及合硫天然气集输管线。33第33页，课件共34页，创作于2023年2月输油管道应用的缓蚀剂