油田化学王业飞第6章

1、第六章 埋地管道的腐蚀与防腐 第三篇 集输化学 前前 言言 集输化学是集输工程学与化学之间的边集输化学是集输工程学与化学之间的边 缘科学。 集输化学是研究如何用化学方法解决原油 集输过程中遇到的问题。 前前 言言 一、原油集输遇到的化学问题：一、原油集输遇到的化学问题： 管道与设备的防腐 乳化原油的破乳 起泡沫原油的消泡 原油的降凝输送和减阻输送 天然气的脱水和脱酸性气体 污水处理（6个目的） 污水处理污水处理 （1）除油 （2）除氧 （3）除固体悬浮物 （4）防垢 （5）缓蚀 （6）杀菌 前前 言言 管道与设备防腐层中的各种化学剂 乳化原油破乳剂 起泡沫原油消泡剂 原油降凝剂和减阻剂 天然气

2、处理剂 污水处理剂 二、原油集输用到的化学剂二、原油集输用到的化学剂 前前 言言 本章主要内容本章主要内容 6-1 埋地管道的腐蚀 6-2 埋地管道的防腐 金属腐蚀金属腐蚀 埋地管道的材料多属金属材料。 金属腐蚀：金属与周围环境起化学或电化学 反应而导致破坏。 为了减少埋地管道的腐蚀，需要使用有效的 防护法。 第一节第一节 埋地管道的腐蚀埋地管道的腐蚀 第六章第六章 埋地管道的腐蚀与防腐埋地管道的腐蚀与防腐 1、土壤由四部分组成： ?矿物 ?有机质 ?水 ?空气 2、土壤的相组成： ?固相：矿物颗粒和有机质 ?液相：土壤水 ?气相：空气。 一、土壤一、土壤 图图6-2 6-2 说明土壤腐殖酸分

3、子结构和超分子结构概念说明土壤腐殖酸分子结构和超分子结构概念 的一个假想结构式（的一个假想结构式（-为氢键）为氢键） 二、土壤腐蚀 1土壤水中含氧时产生的腐蚀 管道中不均匀部分的通过微电池产生腐蚀： 阳极反应 2Fe 2Fe 2+ + 4e +）阴极反应O2+ 2H 2 O + 4e 4OH - 电池反应 2Fe+ O 2 + 2H 2 O 2Fe 2+ + 4OH - 2土壤水含酸性气体时产生的腐蚀土壤水含酸性气体时产生的腐蚀 若土壤水中含硫化氢和二氧化碳，则它们 可在水中解离。 H2S H + + HS - CO2+ H 2 O H + +HCO3 - 阳极反应 Fe Fe 2+ + 2e

4、 +）阴极反应2H + + 2e H 2 电池反应 Fe + 2H + Fe 2+ + H 2 Fe2+ 2OH - Fe(OH) 2 （白色） 3Fe(OH) 2+ 2OH - Fe 3 O4+ 4H 2 O + 2e （黑色） 2Fe 3 O4+ 2OH -+ (3n-1)H 2 O 3Fe 2 O3nH 2 O + 2e （红色） Fe2+ S 2- FeS （黑色） Fe 3+ + 3OH - Fe(OH) 3 （棕色） 3土壤中由细菌产生的腐蚀土壤中由细菌产生的腐蚀 土壤水中的硫酸盐还原菌（ SRB）,厌氧菌，可将 硫酸盐还原为硫化物和O，产生腐蚀。 SO 4 2- S 2- + 4

5、 O SRB 阳极反应 Fe Fe 2+ + 2e +）阴极反应 O + H 2 O + 2e 2OH - 电池反应 Fe + O + H 2 O Fe 2+ + 2OH - 土壤水中的铁菌（土壤水中的铁菌（ IB），喜氧菌，可将），喜氧菌，可将Fe2+ 氧化为氧化为Fe3+，产生腐蚀。，产生腐蚀。 4 Fe 2+ + O 2 + 2H 2 O 4Fe 3+ + 4OH - IB 综合反映土壤的腐蚀。 土壤电阻率土壤电阻率 L A R ? ? 土壤电阻率，m ； R 平行截面间土壤的电阻，； A 平行截面间的截面积，m 2 ； L 平行截面间的垂直距离，m。 ? 埋地管道的防腐埋地管道的防腐

6、第二节第二节 第六章第六章 埋地管道的腐蚀与防腐埋地管道的腐蚀与防腐 一、覆盖层防腐 覆盖层： ?为使金属表面与腐蚀介质隔开而覆盖在 金属表面的保护层。 覆盖层防腐法： ?用覆盖层抑制金属腐蚀的方法。 定义： 好的防腐层：好的防腐层： ?热稳定好 ?化学稳定好 ?生物稳定好 ?机械强度高 ?电阻值高 ?渗透性低 1. 石油沥青防腐层 2. 煤焦油瓷漆防腐层 3. 聚乙烯防腐层 4. 聚乙烯聚氨酯泡沫保 温防腐层 5. 熔结环氧粉末防腐层 6. 环氧煤沥青防腐层 7. 三层型防腐层 1 1石油沥青防腐层石油沥青防腐层 定义定义 以石油沥青涂料为主要材料组成的防腐层。以石油沥青涂料为主要材料组成的

7、防腐层。 ?底漆：由石油沥青溶于工业汽油制成。 ?石油沥青： ?I号石油沥青： ?软化点为95110的 ?输送液体温度低于50 的埋地管道 ?II号石油沥青 ?软化点为125140 ?输送液体温度在5080 范围的埋地管道。 ?内缠带：为玻璃布（由玻璃纤维编织而成） ?外缠带：聚氯乙烯工业膜（膜上涂有由氯丁 橡胶与松香混合制得的胶粘剂） 沥青防腐层的结构：沥青防腐层的结构： 2 2煤焦油瓷漆防腐层煤焦油瓷漆防腐层 ? 底漆底漆 由煤焦油和煤焦油沥青溶于二甲苯制成 ? 煤焦油瓷漆 （分为三类：软化点分别为大于 100 、105、120） 煤焦油 煤焦油沥青 煤粉 ? 内缠带：玻璃纤维织成的毡带，

8、浸渍了胶粘剂 （如乙烯与乙酸乙烯酯共聚物） ? 外缠带：玻璃纤维织成的毡带，煤焦油瓷漆。 3 3、聚乙烯防腐层、聚乙烯防腐层 聚乙烯防腐层的产生方法： 挤压包覆法 ?将聚乙烯加热熔化， ?挤压包覆在涂有底胶的管道外壁形成防腐层 胶粘带缠绕法 ?在聚乙烯带表面涂上粘胶，制得聚乙烯胶粘带 ?将聚乙烯胶粘带缠绕在涂有底漆的管道外单形 成聚乙烯防腐层成聚乙烯防腐层 4 4聚乙烯聚氨酯泡沫保温防腐层聚乙烯聚氨酯泡沫保温防腐层 以聚氨酯泡沫为内保温层，以聚乙烯为外保护以聚氨酯泡沫为内保温层，以聚乙烯为外保护 层的复合保温防腐层。层的复合保温防腐层。 5 5熔结环氧粉末防腐层熔结环氧粉末防腐层 将加有固化剂

9、的环氧树脂粉末喷涂在金属表面，将加有固化剂的环氧树脂粉末喷涂在金属表面， 在150180 下烘15min，即可得到坚韧的熔 结环氧粉末防腐层。 6 6环氧煤沥青防腐层环氧煤沥青防腐层 由环氧煤沥青底漆、中层漆和面漆组成。由环氧煤沥青底漆、中层漆和面漆组成。 7三层型的复合防腐层 1.底层 ?环氧树脂， ?有很好的防腐性、粘结性与热稳定性； 2.中层 ?为各种含乙烯基单体的共聚物 ?乙烯与乙酸乙烯酯共聚物 ?乙烯与丙烯酸乙酯共聚物 ?乙烯与顺丁烯二酸甲酯共聚物 ?有很强的粘结作用 3.外层： ?为高密度的聚乙烯、聚丙烯 ?有很好的机械强度。 主要缺点：成本高 二、阴极保护法二、阴极保护法 覆盖层

10、防腐法必须与阴极保护法联合使用覆盖层防腐法必须与阴极保护法联合使用 ?在涂敷过程中防腐层不可避免地会出现 漏涂点。 ?在使用期间防腐层在各种因素作用下，会产生 剥离、穿孔、开裂 等现象。 阴极保护法是覆盖层防腐法的补充防腐法。 1外加电流的阴极保护法 定义： 将被保护金属与直流电源的负极相连，由外加电流 提供保护电流，降低腐蚀速率的方法。 基本原理： 在腐蚀电池中，阳极是被腐蚀，阴极不被腐蚀。 将直流电源的负极接在需保护的金属上，将阳极接 在辅助电极上，使被保护金属整体变成阴极，产生 保护电流。 被保金属与直流电源的负极相连，它发生的是阴极 反应，因此得到保护 阴极保护法需测定被保护金属的阴极

11、保护法需测定被保护金属的 自然电位自然电位和和 保护电位保护电位。 参比电极：参比电极： 铜铜/硫酸铜饱和电极硫酸铜饱和电极 （CSE） Cu Cu 2+ + 2e 氧化 还原 自然电位在中等腐蚀性的土壤中约为-0.55V（相对于CSE）。 保护电位一般控制在-0.851.20V（相对于CSE）范围。 2.2.牺牲阳极的阴极保护法牺牲阳极的阴极保护法 定义：将被保护金属和一种可以提供阴极保护电 流的金属或合金（即牺牲阳极）相连，使被保 护金属腐蚀速率降低的方法。 牺牲阳极 电位比被保护金属还要负的金属或合金。 好的牺牲阳极应满足： 电位足够负 电容量大 单位质量牺牲阳极溶解所能提供保护电流的电量。 电流效率高 牺牲阳极的实际电容量与理论电容量的比值，以 百分数表示 溶解均匀 腐蚀产物易脱落 制造简单、来源广、成本低 ?在牺牲阳极使用时，必须在它的周围加入 由硫酸钠、膨润土和石膏粉组成的填