油气集输金属管道的腐蚀与防护简单描述

油气集输金属管道的腐蚀与防护

在油气集输中，造成金属管线的腐蚀包括两个方面，即管内腐蚀和管外腐蚀。而影响管内外腐蚀的因素是多方面的。例如，在石油炼制过程中CO2和H2S气体的腐蚀，埋地管线中的土壤类型、透气性、电阻率、可溶盐的含量及pH值等均是引起腐蚀的因素。 6。8．1金属管线的腐蚀机理

(1) CO2气体的腐蚀干CO2气体在常温下，对钢铁不发生腐蚀作用。在干CO2气体中碳钢生成的氧化物主要是Fe3O4或少量的Fe203。在温度高于110F(43．3℃)时，与钢铁表面接触的氧化物Fe3O4和Fe203层有FeO，这种氧化物的增长速度通常认为是控制了氧离子在氧化膜上的扩散。

CO2气体中的湿气约为1000×10H2O，温度为100F (37．8℃)时，引起钢腐蚀加快。其机理为在氧化膜上沉积炭和释放出CO，最后导致膜破裂。

3Fe+2 CO2＝Fe3O4+2C (6-1) 3Fe+4 CO2＝Fe3O4+4CO (6-2) 在水中的COz反应生成弱解离酸：

CO2+H20→←H2C03→←H++HCO3-

当环境的pH值减小时，铁腐蚀速率增大，在常温下，铁和CO2、H之间腐蚀的最终产物是

Fe—H2C03——FeC03+H2 (6-3) 碳酸铁不是很好的保护膜，它会导致坑洼型腐蚀。

CO2气体在100。F(37．8℃)，1个标准大气压(1atm一101325Pa)，pH=4时，CO2水溶液比强酸溶液腐蚀性更大。因为pH值反映了实际的氢离子浓度，反映了全部有效酸。 另一种解释认为：未解离的碳酸催化了反应[式(6-3)]，氢的释出和中间产物的反应为 Fe+2H2C03——Fe(HC03)2+H2 (6-4) 实验表明，在温度低于60℃时，反应速度受CO2水解生成碳酸的速率或CO2扩散到金属表面的速率控制。在温度高于60℃时，碳酸铁垢层在金属表面生成，腐蚀速率受穿过垢层的传质过程的影响。

(2)H2S和溶解氧的腐蚀H2S溶于水，溶解后形成弱酸，其影响比CO2严重。H2S相对高强度钢可引起自然的脆裂，即产生硫化应力破裂，是氢脆的一种形式。H2S在水中含量低于0．1×10一6，分压低于0．001个标准大气压时，就可导致硫化应力破裂。随着HzS浓度和应力的增大，损坏程度下降。温度高于180F (82．2℃)时，就不会出现硫化应力破裂。因此，保持高温是防止这种破裂的有效方法。在有可能的情况下使用低强度钢也可以避免破裂。

溶于水中的氧是引起注水系统腐蚀的主要原因，钢腐蚀方程为

2Fe+2H2O+O2—2Fe2++40H-=2Fe(OH)2 (6-5) 除造成注水系统管线腐蚀外，也造成管线堵塞。

控制的主要方法是采用真空除气器和净化剂来除去氧。用除气器可使氧含量降到0．3×10，剩余的氧用净化剂除去，通常用硫酸钠或脱水剂N2H4，反应式如下： 02+2Na2SO3——2Na2S04 (6-6) N2H4+02——2H2O+N2

在常温下Na2S03与O2反应速度缓慢，当与其他化学剂起反应速度随温度升高而加快，即催化剂能加速氧与硫离子的反应速度。

当注水系统同时存在H2S和CO2时腐蚀加剧，因为CO2破坏了原有硫化铁保护层。氧能使亚铁离子(Fe2+)氧化为铁离子(Fe3+)，当pH>4时，由于发生氢氧化铁沉淀，反应加快。

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