第一讲 防腐工作的重要性

华北油田腐蚀与防垢讲座2007.51主要内容第一讲腐蚀概述第二讲外腐蚀与防腐第三讲内腐蚀与防腐第四讲结垢与防垢第五讲日常管理与维护2第一讲腐蚀概述31.1腐蚀的定义与分类腐蚀的定义广义：材料腐蚀是材料受环境介质的化学、电化学或物理作用的破坏的现象目前广泛接收的定义：材料腐蚀是材料受环境介质的化学作用而破坏的现象4“生锈”专对钢铁和铁基合金而言，他们在氧和水的作用下形成了主要由含水氧化铁组成的腐蚀产物——“铁锈”。有色金属及其合金可以发生腐蚀但并不“生锈”，而是形成与铁锈相似的腐蚀产物，如铜和铜合金表面的“铜绿”[CuSO4·3Cu(OH)2],偶尔也有人称为铜锈。由于金属和合金遭受腐蚀后又回复到矿石的化合物状态，所以金属腐蚀也可以说是冶炼过程的逆过程。51.1腐蚀的定义与分类基本分类：按材料的类型可分为金属腐蚀和非金属腐蚀按腐蚀的机理可分为化学府蚀和电化学腐蚀其它分类方式：按腐蚀破坏的形态分类，可分为全面腐蚀和局部腐蚀全面腐蚀分为均匀的全面腐蚀和不均匀的全面腐蚀局部腐蚀又可分为点腐蚀(孔蚀)、缝隙腐蚀、电偶腐蚀、晶间腐蚀、应力腐蚀和腐蚀疲劳等61.2腐蚀的危害及后果腐蚀环境：自然环境(大气、土壤、海洋、生物和微生物等)和工业介质(酸、碱、盐、工业水、熔盐、燃气等)

它的危害遍及所有的行业,包括冶金、化工、能源、矿山、交通、机械、航空航天、信息、农业、食品、医药、海洋开发和基础设施等。71.2腐蚀的危害及后果在腐蚀作用下,每年都有大量的金属构件和设备因腐蚀而报废，世界上每年生产的钢铁中有10%被腐蚀消耗。国民经济为腐蚀付出了巨额的代价,其数值可占各国GNP的1%～5%,但其中大约四分之一是可以通过改善防腐措施来避免的。81.2腐蚀的危害及后果由于腐蚀,大量得之不易的有用的材料变成废料。全世界每90s就有1t钢腐蚀成铁锈,而炼制1t钢所需的能源则可供一个家庭用3个月,由此可见,腐蚀实际上是对自然资源的极大浪费。91.2腐蚀的危害及后果腐蚀破损或断裂不仅引起有害物质的泄漏,污染了环境,有时还会引起突发的灾难性事故,危及人身安全。例如：1966年某天然气井套管因硫化物应力腐蚀开裂发生井喷造成特大爆炸和人员伤亡事故,日产百万立方米的高产气井报废;1971年某天然气管线腐蚀断裂、爆炸,仅第一次爆炸的直接经济损失达7000万元;1979年由于环境敏感断裂引起某液化气罐爆炸当场炸死30余人,重伤50多人;1997年6月27日北京某化工厂18个乙烯原料储罐发生火灾(因硫化物腐蚀),停产达半年,直接经济损失达2亿多元,间接损失巨大问;2000年6月16日广东某石化厂焦化装置由于高温管线硫化物腐蚀发生重大火灾,大火烧了25min。101.2腐蚀的危害及后果在油气田的开发生产中,从油水井到管道和储罐以及各种工艺设备都会遭受严重的腐蚀,造成巨大的经济损失。以中原油田为例,其生产系统平均腐蚀速率高达1.5～3.Omm/a,点蚀速率高达5～15mm/a。1993年其生产系统、管线、容器腐蚀穿孔8345次,更换油管59×104m,直接经济损失7000多万元,间接经济损失近2亿元。1991～1993年注水井因腐蚀而更换油管176×104m,30多口井因腐蚀报废,腐蚀严重地制约了油田的发展和经济效益。111.2腐蚀的危害及后果腐蚀是影响管道系统可靠性及使用寿命的关键因素据美国国家输送安全局统计,美国45%管道损坏是由外壁腐蚀引起的。在美国输气干线和集气管线的泄漏事故中,有74%是腐蚀造成的。1981～1987年前苏联输气管道事故统计表明,总长约24万km的管线上曾发生事故1210次,其中外腐蚀517次,占事故的42.7%;内腐蚀29次,占2.4%;因施工质量问题造成的事故280次,占23.2%。

我国的地下油气管道投产1～2a后即发生腐蚀穿孔的情况已屡见不鲜。它不仅造成因穿孔而引起的油、气、水泄漏损失,以及由于维修所带来的材料和人力上的浪费,停工停产所造成的损失,而且还可能因腐蚀引起火灾。特别是天然气管道因腐蚀引起的爆炸,威胁人身安全,污染环境,后果极其严重。121.2腐蚀的危害及后果油气开发及储运行业中腐蚀造成的危害主要表现在以下几个方面：①造成巨大的经济损失。腐蚀导致设备损坏,油气漏失,人员伤亡,停工停产,污染环境,这些后果都会造成巨大的直接和间接经济损失。1971年5月四川威成线天然气管线腐蚀爆裂,造成爆炸和燃烧,导致直接经济损失7000万元,新疆雅克拉一口气井井喷,着火76天,直接经济损失7000万元以上,可见腐蚀损失之巨大。

13②腐蚀导致人员伤亡。腐蚀往往导致人员伤亡。1971年5月至1986年2月,四川天然气管网腐蚀导致爆炸和燃烧事故83次,其中第一次事故就伤亡24人。1991年1月25日川东油田H2S腐蚀导致井喷,造成两人死亡,7人受伤。14③腐蚀造成停工停产。腐蚀往往造成停工停产,严重影响正常生产。例如1983年川南窝深一井,腐蚀疲劳造成钻杆失效,导致停钻127天。又如1986年,新疆风30井,两个月内发生20多起钻杆刺穿事故,造成不断停钻。1995年中朝输油管线由于腐蚀造成爆裂,导致全线输油中断两天。又如中原油田胡状油田1988年11月投产至1993年2月间穿孔780余次,跑油1万余吨,被迫停井50多次,影响产量4000多吨。图3.1.3是输油管线泄漏造成的原油漏失情况(见彩页)。15④腐蚀造成环境污染。腐蚀除造成上述严重后果之外还往往造成地下水资源破坏,生态环境破坏等严重的环境污染,以及自然资源浪费。16中原油田地下输油管线腐蚀破裂,造成大量原油泄漏,导致农田毁坏和严重的环境污染情况。171.3油气开发及储运设施的腐蚀类型油气开发及储运设施的服役环境十分广泛,如大气、海洋、土壤环境;温度、压力及腐蚀介质环境不同,因此几乎涉及到所有的腐蚀类型,其中局部腐蚀更加普遍。可以用表1.1概括油气开发及储运行业中涉及到的腐蚀类型、腐蚀环境及腐蚀研究的领域。18表1.1油气开发及储运行业中涉及到的腐蚀研究领域、类型及腐蚀环境一览分类方式主要研究内容研究领域腐蚀理论、腐蚀控制、腐蚀测试、腐蚀检测、腐蚀工程、腐蚀成本、腐蚀损伤、腐蚀断裂、腐蚀变质、腐蚀速率及腐蚀性等腐蚀环境C02

腐蚀、H2S腐蚀、溶解盐类腐蚀、酸腐蚀、水腐蚀、大气腐蚀、细菌腐蚀、土壤腐蚀、杂散电流腐蚀、铁离子腐蚀、原电池腐蚀、Ca、Mg、Zn等的浓缩卤盐腐蚀、凝析气相腐蚀等腐蚀形貌及部位均匀腐蚀、点蚀、缝隙腐蚀、晶间腐蚀、氢脆、氢鼓泡、硫化物应力腐蚀开裂、腐蚀疲劳、焊缝腐蚀、刀状腐蚀、冲刷腐蚀、冲蚀促进腐蚀、空泡腐蚀、内腐蚀及外腐蚀等腐蚀构件输送管线腐蚀、套管腐蚀、油管腐蚀、钻杆腐蚀、抽油杆腐蚀、油罐腐蚀等191.4腐蚀控制措施调查显示,各油气田及储运公司的经验表明,油气开发及储存行业的腐蚀问题可以通过采取一些必要的措施加以控制和减缓。这些控制和减缓腐蚀事故及损失的措施和经验总结如下:①遵循标准选材设计施工。如含硫气田的开发己制定了一系列国内标准,为设计选材施工及内壁防腐控制提供了依据。20②脱除腐蚀介质,减缓油气介质的腐蚀性。如天然气输送时,干燥的含硫天然气在常温下并不腐蚀钢材,因而当脱硫不能完全消除天然气腐蚀介质对管线的腐蚀时,可采用深度脱水,控制其露点低于管道的最低工作温度,这样可以使管内不产生积水,防止管内发生腐蚀减薄与硫化物应力腐蚀开裂。21③采取适当、有效的防护措施,如加注缓蚀剂、防护涂层、阴极保护及几种方法联合使用。对腐蚀性较严重的油气井、集输管线及长输管线,加注缓蚀剂是防止腐蚀的有效方法之一。油井加缓蚀剂已成为目前控制油井井筒腐蚀十分有效的防腐措施,连续加药能实现防腐效果的稳定,是减缓管柱腐蚀、延长检泵周期、降低生产成本、提高效益的有效途径。四川输气干线于1972年2月,首次在威成线加注缓蚀剂,至今已30年,使局部腐蚀得到有效控制,取得了良好的效果。管线的内壁涂层,不仅能减少腐蚀性介质对管内壁的腐蚀,而且还能降低清管操作费用,降低摩擦阻力提高输送量,增大管线的输送能力。外壁采用防护涂层加阴极保护,可很好地控制土壤腐蚀。而钻杆、油套管内壁采用涂层防腐,其使用寿命大大提高。22④建立腐蚀监测系统,把握腐蚀动态。腐蚀监测是指对腐蚀进行在线测量和记录,其目的在于掌握腐蚀过程,了解腐蚀控制的应用情况和效果。通过腐蚀监测,可以获得腐蚀过程和操作参数之间的相互联系等有关信息,可对腐蚀问题进行评估,改善腐蚀控制方案,起到“防患于未然”的效果。腐蚀监测的手段很多,最基本的腐蚀监测方法是直接测定钢材的腐蚀量,或者通过对环境腐蚀因子(pH值、腐蚀介质浓度、温度、压力、流速等)的测量间接推断腐蚀速度或腐蚀行为。23⑤对管道定期进行清管排污。由于管道内腐蚀大多起因于管线内部凝析水及腐蚀产物的形成,因而清除管内积水与污物就成为维护管线正常运营而必不可少的工艺手段之一。定期清管不仅可以排水、排污,还可提高管道的输气能力。24⑥增加防腐投入。由于防腐投入具有效益滞后的特点,因此确保防腐投入是抓好油田防腐工作的关键。要将防腐经费分解单列,专款专用。⑦立足国情,开发研制适合我国国情的防腐系列产品。25⑧加强防腐工作领导,建立防腐专业机构和制度,提高管理水平。由于腐蚀问题十分普遍,造成的经济损失十分巨大,因而各级领导要重视,要根据油田的腐蚀状况和特点,制定出防腐工作的基本思路和指导思想,设置专门机构,建立从上到下的各级防腐蚀管理部门。同时,还要加强防腐蚀措施的质量管理和考核。如对管道的防