防腐技术(多媒体).ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,腐蚀与防护,在油气田开发中，从钻井、开采、集输、到油气水处理、储运等生产的各个环节腐蚀都无处不在，无时不有，生产安全、人身安全和环境保护都受到影响。腐蚀是制约和影响油田生产的主要因素之一。,华北油田含高二氧化碳馏,-58,井,使用,18,个月油管腐蚀穿孔,渤中,13-11,含二氧化碳油井套管腐蚀穿孔,/,裂开井下,766,1955,m,段超声电视录象,(0,766,m,和,1955,2083,m,段套管良好,),油田注水管线的碳酸钙,/,碳酸镁垢,（当流速偏高时，垢分布不均匀）,主要内容,1.材料与腐蚀,2.金属电化学腐蚀与控制原理,3.防腐层应用,4.阴极保护技术,5.,腐蚀监检测技术,6.,腐蚀控制技术的发展,一、材 料 与 腐 蚀,1.腐蚀的定义,腐蚀是指,材料,与其所处,环境,介质之间发生作用而引起材料变质、破坏和性能恶化的现象。,材料是指具有满足指定工作条件下使用要求的形态和物理性状的物质，是组成生产工具的物质基础。,腐蚀,定义包含所有的自然存在的和人造的材料。,2.材料与腐蚀分类,无机非金属材料,金属材料,有机高分子材料,复合材料,有色金属(铝、铜等非铁基材料）,黑色金属(钢、铸铁）,陶瓷,塑料、橡胶、纤维等,水泥,耐火材料,玻璃,(传统硅酸盐材料),钢筋混凝土、玻璃钢、钢塑复合管等,化学腐蚀,电化学腐蚀,化学腐蚀,（酸、碱）,化学腐蚀,（紫外线、温度、湿气、臭氧、射线辐射）,物理腐蚀,（溶解、溶胀、渗透、环境应力开裂）,具有可设计性：,通过基体和增强材料的选择、匹配、复合工艺等手段进行设计和控制，以最大限度满足使用性能要求和环境条件要求。,（庞大的材料体系）,1.金属电化学腐蚀热力学条件,热力学稳定态,自然界矿石,金属,冶炼过程、吸收能量,释放能量、腐蚀过程,热力学介稳态,体系自由能减少过程（,G,0）,自发过程,金属转化成为低能量氧化物及其衍生物的过程即为腐蚀,热力学的原理：,物质总是寻求最低的能量状态。,如果反应体系的始状态转变为终态，自由能是,降低的，反应就能自发进行。,氧化物,单质,二、,金属电化学腐蚀与控制原理,部分金属在含氧的大气中发生反应的自由能变,金属的电化学腐蚀的产生，是由于金属与电解质溶液接触时所形成的腐蚀原电池的电极反应的结果。当金属与电解质接触时，表面上电极电位不相同的两个区域分别形成阴极区和阳极区：,阳极,部分将,失去电子,而发生,溶解,阴极,部分只起,传递电子,的作用而并,不腐蚀,2e,Fe,2+,Fe,e,e,2H,+,+,2e,H,2,Fe,2+,e,H,+,O,2,H,2,O,H,2,OH,阳极区,阴极区,溶 液,金 属,（,PH7,）,O,2,+,2H,2,O,+,4e,4OH,一个腐蚀电池必须包括:,阴极、阳极、电解质溶液和电路,四个不可分割的部分。,腐蚀电池工作的三个环节：,阴极过程，阳极过程和电子、离子的移动。,2.电化学腐蚀机理-腐蚀电池的作用,金属的电化学腐蚀绝大多数是金属同水溶液相接触时发生的腐蚀过程。水溶液中除了其它离子外，总是存在,H,+,和,OH,-,离子。这两种离子含量的多少由溶液的,pH,值表示。,金属在水溶液中的稳定性不但与它的电极电位有关，还与水溶液的,pH,值有关。,将金属的腐蚀体系的电极电位与溶液的,pH,值的关系绘成图，称为电位,pH,图，人们利用该图来研究金属的腐蚀与防护问题。,3.,电位,pH,图,氢平衡线,氧平衡线,腐蚀区,钝 化 区,腐蚀区,电位,(,v),p,H,不 腐 蚀区,A,B,稳定区（又称非腐蚀区）：,电位和,pH,值的变化将不会引起金属的腐蚀，,也即是说在热力学上金属处于稳定状态。,腐蚀区：,稳定态的是可溶性的,Fe,2+,，Fe,3+,，FeO,4,2-,，HFeO,2,-,，,金属可随时被腐蚀。,钝化区：,生成稳定的固态氧化物、氢氧化物或盐。金属是否遭受腐蚀，,取决于所生成的固态膜是否具有保护性。,通过电位,VpH,图可以从理论上预测金属的腐蚀倾向、腐蚀类型，并提供腐蚀控制的途径。如果我们想将,Fe,从,A,点移出腐蚀区，从,VpH,图上来看，可以采用三种措施：,a,把,Fe,的电极电位降低至非腐蚀区（稳定区），这就要对铁实行阴极保护。,b,把,Fe,的电极电位升高，使它进入钝化区，这可以使用阳极保护或在溶液中添加阳极型缓蚀剂来实现。,c,调整溶液的至9,13之间，使铁进入钝化区。,5.腐蚀控制的方法,（1）合理选材,提高金属本身的热力学稳定性,，采用耐蚀合金、易钝化的金属、金属渗镀层；,（2）改变环境介质的腐蚀性,，如从系统腐蚀介质中除去,H,、,溶解,O,2,等去极化剂；,（3）采用,防腐层,，,如,涂料、塑料、橡胶等有机材料覆盖层或玻璃、陶瓷等无机材料，隔绝金属与腐蚀介质的接触；,（4）缓蚀剂；,（5）电化学保护,，,包括阴极保护和阳极保护；,（6）工艺控制,，,包括除砂除杂、调节温度、压力、流速、流动状态、金属结构尺寸、增大腐蚀余量等措施。,三、,防腐层应用,在各种防腐技术中,涂料防腐蚀技术应用最广泛,因为它具有许多独特的优越性。只要涂料品种配套体系选择恰当,涂料防腐仍然是一种最简便、最有效、最经济的防腐蚀措施。据日本腐蚀和防腐蚀协会调查表明,在涂料、金属表面处理、耐腐蚀材料、防锈油、缓蚀剂、电化学保护、腐蚀研究等七大防腐技术投资中，涂料防腐蚀投资的经费占60%。我国的防蚀费用有76%用在涂装上，由此可见涂料防腐的重要地位和研究开发的活跃程度。,1.1 管道防腐材料的发展进程,埋地管道采用防腐层保护已约有近百年的历史，从管道防腐材料也经历了品种从少到多，性能不断提高的发展进程,。,管道防腐层应用,1.管道外防腐层,1.2 管道防腐材料的选择,管道防腐层的设计选择应根据工程规模、环境状况、耐腐蚀、施工方法、环保及经济等要求综合比选确定。,管道防腐层应用,通过多年试验研究，对选择防腐层提出了以下参考建议：,在多石段或河流穿越地段选用,机械强度较高的熔结环氧树脂、挤出聚乙烯或多层复合防腐覆盖层；,在氯化物盐渍土壤地段选用,熔结环氧树脂、挤出聚乙烯、煤焦油瓷漆等耐氯离子腐蚀的防腐层；,在沼泽地段选用,能长期耐水、耐化学腐蚀的挤出聚乙烯、煤焦油瓷漆防腐层；,在碳酸盐型土壤中选用,耐碳酸根离子腐蚀的石油沥青和聚乙烯胶带；,在输送介质温度高的情况下优先选用,熔结环氧树脂或改性聚丙烯等材料,1.3,涂敷工艺,管道防腐层应用,据统计，涂层腐蚀破坏，属基体处理不当者占总数的 75%,因此加强施工质量管理和研究开发新材料同等重要。,目前管道外防腐涂层施工，基本上都是要求工厂作业线预制。,1.4,补口,管道防腐层应用,80年代中期以后，补口材料趋向于多样化。目前除了传统的沥青、热烤缠带、涂料外，国内外常用的管道防腐涂层补口有聚乙烯胶带、环氧粉末、热烤沥青缠带、聚乙烯电热熔套、聚乙烯热收缩套、不加热收缩套和复合结构补口等而热收缩套（带）补口占有率占了绝对主导地位。，,19931998年管道补口材料统计,管道防腐层应用,2.管道内防腐层,管道内涂敷层主要有两个功能，一是防腐，二是减阻。,一主要用于油田腐蚀严重的集输管道、污水处理及回注管道上，以延长管道 的寿命，为石油开发和生产提供了保障，通常口径较小、距离较短。,以减阻、节能为目的的内涂敷技术，在我国西气东输管道工程中首次应用。天然气管道的减阻内涂技术是一项经济效益显著的高新技术，虽然各国的参数取值不尽相同，但结论却是一致的，认为初期投入的成本将会有几倍的收益，管径越大、线路越长、输气量越大，收益就越高。,2.1,防腐涂料,管道防腐层应用,管道内防腐涂料多达几十种，常用的有液体环氧涂料(,H87、HT515、,环氧玻璃鳞片、环氧陶瓷等)、熔结环氧粉末、诸如水泥砂浆衬里和酚醛树脂涂料等其它材料。,国外多年实践证明，最成熟、最经济的涂料当属环氧树脂型涂料,。美国气体协会（,AGA）,对25种涂料进行了研究和筛选，认为环氧树脂型涂料最适用于输气管道的内涂层。美国石油学会（,API）,规范一般推荐采用胺固化的环氧涂料。,试验和实践证明，环氧型及环氧聚氨酯型防腐涂料的耐油、耐温、耐油田污水性能较好，如果施工质量可靠，能达10年以上的保护。,2.2,涂敷工艺,管道防腐层应用,近几年，国内各油田先后对管道内涂层技术进行了深入研究，取得了许多成果，并已形成了标准。如钢质管道熔结环氧粉末内涂层技术标准、钢质管道内涂层液体涂料补口工艺、钢质管道液体涂料内涂层风送挤涂工艺、液体环氧涂料内防腐涂层钢管技术条件等。特别是最近几年，大庆和胜利油田从国外引进了整套液体环氧内涂层涂敷作业线，可完成60920,mm,管径的内涂敷作业。,2000年从美国引进了主要的工艺设备，部分国内配套、建成的钢管道内防腐大型配套系列化作业线。,A.,液体涂料内涂层,B.,熔结环氧粉末内涂层,a.60426mm,钢管,b.,各种规格的油管,c.,各种规格的钻杆,熔结环氧粉末内涂层工艺,钢管预处理,及检查,热清洗,内除锈,吹 扫,中频感应加热,恒 温,喷涂环氧粉末,固 化,冷 却,涂层检验,底漆喷涂,液体涂料内涂层工艺,钢管预处理,及检查,热清洗,内除锈,液体涂料内喷涂,涂层检验,吹 扫,涂层固化,2.3,内补口,管道防腐层应用,管道补口是管道防腐层应用技术中的关键和难点，尤其对,小口径管线的内补口,来说更是如此，由于补口不当造成焊缝处涂层过早破坏、管道腐蚀穿孔的事故屡见不鲜，因此补口技术的好坏直接影响到整个防护层的保护效果和使用寿命。随着国内外管道内防腐技术的不断发展，内补口技术研究也越来越受到重视和加强，涌现出了一些新型的补口材料、机具和工艺。,目前国内外比较成熟的管道内防腐补口技术主要有补口机法、无焊管道压接法、记忆合金法、焊接式内衬接头法等，这些补口方法各有优点和不足。,管道防腐层应用,管道焊接玻璃钢内衬接头补口工艺,将要连接的管端在预制厂加工成喇叭口形状并进行管道内防腐，再把防腐好的内衬短管节插入两个呈喇叭口形状的管端之间，然后进行两端口的焊接，从而使整条管线形成一个完整的内涂层，该技术补口质量可靠。,不锈钢接头!,管道防腐层应用,管道焊口喷焊内防腐技术,放弃了涂料内补口的传统工艺，用综合冶金治理的方法解决焊口部位的焊后腐蚀问题。在管端内壁预先喷焊一层耐蚀金属材料，再涂敷普通防腐涂层；然后用与喷焊层匹配的,耐蚀焊条,完成管接头打底焊缝。这样管接头内表面就由耐蚀喷焊层和与其匹配的耐蚀打底焊缝组成一层可靠、稳定的内防腐层，现场管子焊后无需再进行涂料内补口。,管道焊口喷焊内防腐工艺示意图,管道焊口喷焊内防腐工艺思路新颖、技术先进。,钢质储罐因储存油品、运行环境条件、储罐的结构类型的不同，不同的油罐及其不同的部位，它们的腐蚀状况和程度也各不相同。宏观上看，油罐内外腐蚀都存在，通常油品中含有一定比例的水，以及,H,2,S、CO,2,、O,2,、,Cl,、,、,砂等腐蚀性介质，这是引起储罐腐蚀破坏（内腐蚀）的主要原因，温度越高，腐蚀也随之加剧，钢板多表现为局部腐蚀，其中点蚀最为明显，油罐点蚀速率可高达1-2,mm/a，,胜利某污水处理设备点蚀速率高达14,mm/a。,而在土壤电阻率低的盐碱地等强腐蚀区，由于土壤外腐蚀导致的罐底板投产几个月穿孔、2-3年就报废更换的情况也时有发生。,储罐防腐层应用,3.储罐防腐层,金属储罐的防腐涂层结构设计，主要依据所储存介质的腐蚀性，运行温度、储罐结构、所处的环境，储罐建造工艺等因素来选择确定。国外新造储罐大多要求涂层防锈期达到,7,年以上。,储罐防腐层应用,3.1,储罐防腐材料的选择,采用的涂料应具备以下要求：,1）涂（衬）层要有良好的耐水性、耐油性、耐温性，内防腐涂料必须考虑防静电性能，,且不污染油品或诱发产品变质,。,2）涂（衬）层要有良好的抗渗透性，保证,漆膜具有足够的厚度（一般膜厚,250-300,m,），,能有效的阻止侵蚀介质的渗透并达到钢基体表面。,3）涂（衬）层要有优良的附着力。,4）与阴极保护联合使用时，涂（衬）层要有良好的电绝缘性和耐阴极剥离能力。,储罐防腐层应用,3.2,几种常用的储罐防腐材料,涂料品种,主要特点,适用范围,涂料,导静电防腐涂料（非富锌类）,导电性能好，涂层抗渗性有限。,整个油罐内壁,富锌涂层,导电性能好，耐高温，防腐性能优异，具有一定阴极保护功能。对基材表面处理和施工环境要求高。,整个油、水罐,高电阻重防腐涂料：,玻璃鳞片涂料,无溶剂涂料,厚浆型涂料,纳米钛涂料等,绝缘电阻高，漆膜厚、抗渗性好，防腐性能优异。,水罐、油罐浸在水中的部分,聚氨酯涂料,氯化橡胶涂料,氯磺化聚乙烯涂料,氟碳涂料,具有良好的抗老化性能，保色性和装饰性,罐体暴露于大气中的部分,光反射（避热）涂料,具有反射红外光的能力，对因日照强度而引起的高温，有降温作用，勉装防晒喷淋装置。,罐体暴露于大气中的部分,带锈涂料、,锈转化剂等,防锈性能好，选用恰当，可减少现场喷砂除锈工作量,罐底板或罐壁外恻、,金属喷涂层（喷锌喷铝）,防腐导静电（用导静电涂料封闭）性能优异，工艺复杂，造价较高,整个油、水罐,玻璃钢衬层,防腐及物理机械性能优异，主要用于内衬，施工工艺复杂。使用不当，易出现脱壳现象。,水罐、油罐浸在水中的部分,橡胶衬层,防腐蚀性能优异，施工工艺复杂,水罐、油罐浸在水中的部分,塑料（,PE、PP、PTFE）,衬层,耐腐蚀性能优异，施工工艺复杂,水罐、油罐浸在水中的部分,四、阴 极 保 护 技 术,阴极保护技术自1824 年英国化学家,Davy,首次应用以来，经过170 多年的发展，已经成为实用，简便而又非常有效的防腐蚀措施，在世界各地广泛应用于国民经济建设和国防各个领域。,阴极保护既可减缓金属在,海水，淡水，土壤和化工,介质中的均匀腐蚀，又对金属材料的点蚀，晶间腐蚀，应力腐蚀开裂,腐蚀疲劳,杂散电流腐蚀以及生物腐蚀等都有很好的防止作用,。,四、阴 极 保 护 技 术,阴极保护技术,1.阴极保护基本原理,阴极保护原理可用腐蚀电池的,极化图进行解释。,当对该金属进行阴极保护时，在阴极电流作用下金属的电位从,E,corr,向更负的方向变动，阴极极化曲线,E,c,S,从,S,点向,C,点方向延长。,当金属电位极化到,E,1，,这时所需的极化电流为,I,1，,相当于,AC,线段。,AC,线段由两个部分组成，其中,BC,线段这部分是外加的，而,A B,线段这部分电流是阳极溶解所提供的,表明金属腐蚀速度有所减少。,当外加阴极电流继续增大时，金属的电位将变得更负。,当金属的极化电位达到阳极的初始电位,E,a,时，金属表面各个部分的电位都等于,E,a，,腐蚀电流就为零，金属达到了完全的保护,。此时，金属表面上只发生阴极还原反应。外加的电流,I,appi,即为达到完全保护所需的电流。,金属腐蚀时，由于极化作用，阳极和阴极的电位都接近于交点,S,所对应的腐蚀电位,E,corr,，,与此相对应的腐蚀电流为,I,corr,。,在腐蚀电流作用下，金属上的阳极区不断发生溶解，导致腐蚀破坏。,阴极保护技术,2.,阴极保护主要参数与保护准则,（1）自然电位,自然电位是金属埋入土壤后，在无外部电流影响时的对地电位。自然电位随着金属结构的材质、表面状况和土质状况,含水量等因素不同而异,一般有涂层埋地管道的自然电位在-0.40.7,V CSE,之间,在雨季土壤湿润时，自然电位会偏负，,一般取平均值-0.55,V,。,（2）最小保护电位,金属达到完全保护所需要的最低电位值。一般认为，金属在电解质溶液中，极化电位达到阳极区的开路电位时，就达到了完全保护。,“在通电的情况下,埋地钢铁结构最小保护电位为-0.85,V,CSE,或更负,在有硫酸盐还原菌存在的情况下，最小保护电位为-0.95,V CSE，,该电位不含土壤中电压降（,IR,降）”。,阴极保护技术,2.,阴极保护主要参数与保护准则,（3）最大保护电位,保护电位不是愈低愈好,是有限度的,过低的保护电位会造成管道防腐层漏点处大量析出氢气,造成涂层与管道脱离，即，阴极剥离,不仅使防腐层失效,而且电能大量消耗,还可导致金属材料产生氢脆进而发生氢脆断裂,所以必须将电位控制在比析氢电位稍高的电位值,此电位称为最大保护电位,超过最大保护电位时称为过保护。最大保护电位的限制应根据覆盖层及环境确定，以不损坏覆盖层的粘结力为准,一般瞬时断电电位不得低于-1.10,V,CSE。,（4）最小保护电流密度,使金属腐蚀下降到最低程度或停止时所需要的保护电流密度,称作最小保护电流密度,其常用单位为,mA,/m,2,表示。,处于土壤中的裸露金属，最小保护电流密度一般取10,mA,/m,2,。,阴极保护技术,3.,阴极保护方法,3,1牺牲阳极法,在被保护金属构筑物上联结一个电位更负的金属或合金作阳极,依靠它不断溶解所产生的阴极流对金属进行阴极极化。,阴极保护技术,3,2外加电流法,外加电流法又称强制电流法。它是由外加的直流电源(整流器或恒电位仪)直接向被保护金属构筑物施加阴极电流使其发生阴极极化。它由辅助阳极,参比电极,直流电源和相关的连接电缆所组成。,阴极保护技术,方法,优 点,缺 点,外,加,电,流,1,输出电流、电压连续可调,2保护范围大,3不受环境电阻率限制,4工程规模越大越经济,5保护装置寿命长,1,需要外部电源,2对邻近金属构筑物干扰大,3维护管理工作量大,牺,牲,阳,极,1,不需要外部电源,2对邻近金属构筑物无干扰或很小,3投产调试后可不需管理,4工程规模越小越经济,5保护电流分布均匀、利用率高,1,高电阻率环境不宜使用,2保护电流几乎不可调,3覆盖层质量必须好,4投产调试工作复杂,5消耗有色金属,3,3两种方法的对比,阴极保护技术,4.,阴极保护在油气田的应用,阴极保护技术主要用于以下方面：,a,埋地长输钢质管道的阴极保护。,b,管网的区域性阴极保护。,c,大型钢质储罐底板外壁。,d,容器内壁阴极保护。,e,海洋油气田开发环境中钢结构和海底管线。,阴极保护技术,4,1埋地长输钢质管道的阴极保护,针对埋地管线发生电化学腐蚀破坏的特点,阴极保护技术是埋地管道土壤腐蚀控制一项经济、有效的措施，,与防腐涂层联合使用，能有效地弥补涂层缺陷造成的腐蚀，成倍地延长管道的使用寿命,。,70年代以来，,欧美、日本、前苏联等发达工业国家纷纷立法“禁止未加阴极保护而只用防腐蚀涂层的地下金属管道使用,”。,我国埋地油气管道的阴极保护始于1958年,六十年代在新疆、大庆、四川等油气管道上推广应用,目前,全国主要油气管道已全部安装了阴极保护系统。,根据线路地质勘查地形、地貌、土壤电阻率、腐蚀性等资料、以及工程规模、管道材质规格、防腐层、工艺站场布置等情况确定保护方案。,目前绝大部分埋地长输管道采用外加电流阴极保护，牺牲阳极只在局部采用,，要求管道有良好的防腐绝缘层,。,阴极保护技术,4,2区域阴极保护,区域阴极保护保护的主要对象是油水井套管和管网及设备，其特点是：,地下钢构筑物的几何形状复杂；管道呈密集网状分布；干扰电流来源普遍存在；地下钢质构筑物的绝缘情况不一；保护电流需要量大；被保护对象在不断变化。,通常主要,采用外加电流阴极保护的保护方式,局部牺牲阳极补充。,阴极保护技术,4,3罐底板外壁阴极保护,罐底外壁阴极保护可根据具体情况和技术要求，选用牺牲阳极保护和强制电流阴极保护方式。,对于罐底板面积较小而周围土壤电阻率较底时，可选用牺牲阳极保护，通常用镁阳极。,对于直径较大的罐底板，所需保护电流也大，采用强制电流法更为适宜和经济，其电流、电压可根据需要任意调节。,金属氧化物线状网状阳极技术是近年来发展起来的新型罐底外壁阴极保护技术，在国内大型储罐都采用了该技术，效果很好。该技术具有以下优点：,a,电流分布非常均匀；,b,储罐与管道之间不需绝缘；,c,产生的杂散电流很少，不会对其他结构造成干扰；,d,使用寿命长；,e,不需回填料；,f,不易受今后工程施工的损坏。,阴极保护技术,4,4容器内壁阴极保护,保护对象主要是油罐、水罐及其它油水设备内壁，与水介质相接触的部位。,可以采用牺牲阳极也可采用外加电流的方式，国外也采用丝状的混合金属氧化物阳极辅助阳极系统，主要用于水罐。国内考虑安全问题，同时也方便管理，采用牺牲阳极保护。,牺牲阳极采用耐高温高效铝合金牺牲阳极，设计寿命大于等于15年。在,SRB,存在的条件下，控制钢结构保护电位达到-0.95,V,。,阳极的选择应根据水相介质成分和温度进行筛选。采用,罐内牺牲阳极保护，要考虑涂层材料的选择，应采用高绝缘电阻、抗阴极剥离性强的重防腐涂料，不应采用导静电涂料，以避免阳极材料的浪费,。,阴极保护技术,4,5海洋油气田开发环境中钢结构和海底管线,钢结构固定式平台的主要部分有导管架、桩、甲板及上部建筑。阴极保护主要用于保护浸在海水及埋在海泥中的结构件。,海底输油、输气管线,国内外普遍采用牺牲阳极来保护。,牺牲阳极材料有锌合金和铝合金。这两种阳极在海泥中的电化学性能不同于海水中，尤其是铝合金阳极电容量减小，电流效率降低。在海底管线保护上一般采用手镯式阳极。,五、腐 蚀 监 检 测 技 术,腐蚀监测就是对设备的腐蚀速度和某些与腐蚀速度密切相关的参数进行连续或断续测量，同时根据这测量对生产过程的有关条件进行控制的一种技术。,腐蚀进程是一个渐进的、危险不断加大的过程，影响金属腐蚀的因素很多，任何参数的变化都可能加速腐蚀。同时已有的防腐措施随时间的推移和现场条件的变化还有可能减弱甚至失效。事实上,腐蚀检测监测与腐蚀治理一样，是腐蚀控制技术中不可忽略的重要环节,。,-获得腐蚀过程和操作参数之间相互联系的有关信息；,-,鉴定腐蚀原因，进而有针对性地制定、调整和优化腐蚀控制,方案和措施；,-通过早期的监测和准确的度量，时预防腐蚀破坏事故的发生；,-判断和评价腐蚀控制措施的有效性和可靠性；,-,使生产设备更有效地运行，达到改善生产能力，延长设备,寿命，作出维修预报，减少投资和操作费用的目的。,国外企业对腐蚀监测技术非常重视，每年都投入大量的人力物力用于腐蚀监测技术和装备的研究开发和应用，许多石油公司把腐蚀监测系统作为站内设施和传输管线的必备系统之一。,腐蚀监测技术,1.,腐蚀监测意义,腐蚀监测技术,腐蚀监测技术是由实验室腐蚀试验方法和设备的无损检测技术发展而来的。,传统的腐蚀监测方法从原理上可分为物理测试（失重挂片法、电阻法、氢监测）、电化学测试（线性极化电阻法）、化学分析（分析铁离子、氯离子、硫化氢、二氧化碳、,PH,值、细菌等）。,现代监测技术如：超声波法、声发射法、电位法、电阻法、电偶法、热象法、射线技术及各种探针技术。,近年来又出现了许多新的监测技术，如交流阻抗技术、恒电量技术、电化学噪声技术，并在这些技术基础上相应的研制了各类的腐蚀监测仪器。,2.,腐蚀监控方法,2,.,1 常用在线腐蚀监测技术,方法名称,主要原理,适用环境,得到信息,不足,挂片法,通过金属挂片损耗量除以时间来确定腐蚀速率。,任何环境,1.,整个试验周期内的平均腐蚀速度,2.,确定腐蚀类型（点蚀或其它局部腐蚀）,1.,测量周期长,2.,仅反映安装位置的腐蚀状况,3.,不能发现腐蚀的突然变化,电阻法,（,E/R,）,测量电阻探头的金属损耗量而测量腐蚀。探头为丝状、管状或片状。探头腐蚀后面积减小，电阻增大。,任何环境,1.,配上自控和数据处理技术，可以连续测量腐蚀速率的变化。,2.,同时可以测量介质温度。,1.,监测需要一定的时间周期。,2.,仅反映安装位置的腐蚀状况。不能鉴别局部腐蚀。,线性极化,（,LPR,）,（,极化电阻）,用两电极或三电极测量极化电阻，,电解质溶液,电阻率小于,10,K,m,。,介质瞬时腐蚀速率。,只适用于导电介质。,MICROCOR,快速腐蚀速率测定,测量感抗式探头的金属损失量,任何环境,1.,腐蚀速率。,2.,与环境监测软件配合，加上其它探头，可同时给出腐蚀过程中其它变量：温度、压力、,PH,值、溶解氧、缓蚀剂浓度等。,测量时间介于电阻法和线性极化法之间。,氢探头,通过测量氢探头内压力的变化预测腐蚀的变化。,在,H,2,S,存在的场合或其它可能引起氢脆的介质。,腐蚀环境的变化。如果积聚的压力以一定的速率持续增加，然后有一天突然以,10,倍的量增大，就表明腐蚀状况恶化。,其它电化学方法,电化学阻抗光谱,电化学噪音,局部腐蚀、点蚀,腐蚀监测技术,腐蚀监测技术,2,.,2 几种管道缺陷智能检测技术,适用管道,方法,特,点,长输管道,漏磁法智能检测器,1.,高分辨率,可以达到轴向几个,mm,周向几个,mm,。,2,给出管道缺陷的等深线云图,弹性波检测器,1.,可用于气管线检测,2.,检测器置于充满液体的轮子中。,3.,疲劳裂缝和应力腐蚀裂缝,超声智能裂纹检测器,1.,周向,480-840,个裂纹检测探头，,32-56,个厚度测试探头,2.,裂纹检测分辨率可达,1,mm,深,30,mm,长。,4.,可探测多个裂纹存在的情况。,5.,单次运行最大检测距离,100-300,多公里。,油套管,机械式多指针测径规,1.,测量套管的内腐蚀,2.,停产检测。,油套管缺陷检测仪,1.,两个响应信号，内外腐蚀都可以测。,2.,4000,多米的井，,4,小时测完。,3.,不停产测试。,小口径管道,小口径短距离管道检测器,1.,传输动力来自于输送拉线，避免卡管、可重复测量。,2.,有漏磁和鉴别器信号响应，内外腐蚀同测。,3.,单端操作用于平台海底管道检测，双端操作用于集输管道检测。,腐蚀监测技术,2,.,3,埋地管道外防腐层及阴极保护检测技术,方法名称,原理及功能,交流检测,皮尔逊检测,将交流信号从连接阴极保护检测桩和阳极的电源处输入到管道上，用相应的滤波接受器确定该种交流信号往地表泄漏的电流。,信号递减涂层检测法,交流电通过管道在管道周围形成磁场，磁场强度同交流电信号的强度成正比，当感应线圈放在管道上面时，通过记录感应线圈中产生的电压，从而测量出磁场的强度的变化。,电流梯度检测方法,利用交流信号加到管道上来测量电流的响应，利用电流的损失率来判断腐蚀点或涂层的缺陷。,直流检测,标准管,/,地电位检测,当一个信号源与管道和阳极相连后，直流电从涂层缺陷处流入大地，在缺陷周围的土壤中产生电压降，利用电位计测量这种电位差。,近间距电位测试,该技术首先在恒电位仪阴极电缆上串联电流通断器，给管道输入脉冲信号，沿管道每隔,1-2,米测量一次管地电位。通断器与电位记录同步，可以准确测量管道每一部位的阴极保护水平。,直流电压梯度,该系统由电流中断器、电位仪、参比电极组成。检测人员手持两个参比电极沿管道行走，当管道防腐层有漏点时，阴极保护电流的流入将在地面形成电压场。,组合电位测量,CIPS,与远参比法相结合来检测由涂层缺陷泄漏的电流流经土壤造成的,IR,降，从而计算出缺陷的大小。,直流脉冲技术,在阴极保护电源和整流器间接一个周期定时器，借助阴极保护阳极输入一直流脉冲信号迭加在原阴极保护电流上。该信号使管,/,地电位至少偏高,100,mv,，,它产生的土壤电压梯度可由精密电压表接受装置显示，在涂层缺陷处信号加强。,PCM,管道电流测绘系统,超大功率发射机向管道供入一个频率接近直流的电信号。手提式接受机沿管道进行管道电位、管中信号电流强度和方向的测量。通过数据分析处理，判断防腐层状况。还可找出管道不正常的金属搭接。,C-SCAN,扫描系统,利用该系统，与地球卫星定位系统（,GPS,）,相配合，可以将埋地管道在计算机上三维成象，确定管道在陆地或水下的埋深，走向，确定支管和牺牲阳极位置和涂层状况。,长距离集输管道阴极保护参数遥测系统,利用管道和大地土壤作为通信信道进行信息传送而实现的。在线连续监测埋地管道阴极保护电位等参数。,CTC-2,水下电位测量系统,是表示沿海底管线附近电位和电场梯度,曲线。,CTC-2,电位测量系统通过电位图的测量，评定管线腐蚀情况、涂层质量和阴极保护系统的保护效果，进一步估算阳极的剩余寿命。该系统包括,A/D,接口卡、,PC,微机，,CTC-2,刺入探头，拖拉式,Ag/,AgCl,参比电极，,3,个甘汞电极，,COIS,检测软件，,COISP,后处理软件，工作母船和,ROV,遥控潜水器等。,腐蚀监测技术,2,.,4,区域阴极保护监测系统,（1）建立区域阴极保护智能监测系统的重要性,由于站内埋地管道、储罐、油泵、电机等互为相联，形成了一个极为繁杂的接地网络，汇流点与阳极地床的布置，电绝缘实施、杂散电流干扰等，往往造成区域内被保护结构电流分布极不均匀、产生电流屏蔽等问题。此外，目前传统的阴极电位监测方式采用人工方式测量，由于测试周期长、测试点少，不能实时连续监测等原因，因而所统计的数据量有限，不能够体现区域罐群的整体阴极保护效果。我们开发的,CPS-1,区域阴极保护智能监控系统,（获专利）就是针对这一情况开发的。其目的就是优化设计、确保区域阴保的实施效果，提高自动化管理水平。,腐蚀监测技术,2,.,4,区域阴极保护监测系统,（2）系统配置与功能,CPS,阴极保护智能监测系统，由阴极保护电位传感器、阴极电位变送器、数据采集器智能模块、,RS485,总线、通信模块、工业控制计算机、声光报警器、数据输出转换模块、恒电位仪、汇流点阴极电位、监测点保护电位、通信调制解调器、管理计算机、打印机、后备电源组成，其特征在于将该系统分成三个区，即数据采集区、集中监测控制区和管理监测区，数据采集区的保护电位信号，通过电位传感器阴极电位变送器变为电信号、通过数据采集模块、,RS485,总线、通信模块传送到工业控制计算机进行集中监测显示和数据处理，再通过通信调制解调器将集中监测区的数据送到远程管理监测区的计算机进行监测管理，供管理人员监视。,腐蚀监测技术,2,.,4,区域阴极保护监测系统,六、腐蚀控制技术的发展,1 表面处理,（1）限制喷砂除锈的使用,消除对人身的危害和对环境的污染。例如现在可以在超过280,M Pa,的压力下进行水洗。,（2）人们的注意力会很大程度上转向表面的“波峰数(,peakcount,)”。,中等的峰高和适当的峰数会增加附着力和最终的性能好几倍。,2,.,防腐涂层,（1）,对环境和性能的关心导致要重新确定涂层的配方,不再使用含铅或铬,及高挥发性有机物(,VOC),的涂料。,开发不使用,VOC,的新涂层，无溶剂材料、水性涂料等。,（2）,开发耐受阴极剥离的涂层,（3）,热喷涂起更大作用,降低热喷涂工艺的费用,增加应用的数量,可以喷涂各种材料。,腐蚀控制技术的发展,3,.,阴极保护技术,（）知识的获得,阴极保护将来的改进是基于对它的基本原理的进一步理解，尤其是在高电阻率的环境中,。与用现有的经验和知识相比，更多的新知识将使阴极保护能更好地按照预定的目的起作用。,（）,阴极保护正朝着两个方向发展,一是寻找较简单的办法,如:简单的少维护的整流器；另一个就是遥测和遥控,以尽量减少现场的操作，获得尽可能多的关于结构和阴极保护系统的信息。,4,.,非金属材料,据,NACE,专家预测，未来10 年在非金属方面不会有重大的创新，也不大会有聚合物材料以及玻璃钢、陶瓷在技术上的突破。然而涉及耐蚀材料及耐蚀行业的所有公司将积极开拓市场,重点将放到实际努力上，以获得更加实用的经验，更加注意总的寿命循环代价。把现在认为的特制品成为标准产品。,腐蚀监测技术,在未来,新奇的实验室技术已转换到现场应用,如:电化学噪声及电化学阻抗谱将更加广泛地被采用。这些技术将被组合到便携式仪器中,加强腐蚀监控和检查领域。,有更多发展的领域可能是灵巧的,P IG(P,ipe,In,spect,ion Gauge,清管器)。今天已经有,B,型扫描和灵巧的,P IG,预计这些应用还有进展,能够得到内外腐蚀非常精确的图像。仪器将更简化,更精确,更容易使用。,由于对压力容器和管道操作的安全更加重视。点蚀和器壁减薄的测试十分重要。这不仅涉及到地下管道,还有地面管道和容器,包括蒸汽管道和锅炉。,5高技术测试设备,谢谢!,