腐蚀监测技术.ppt
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1、腐蚀监测技术腐蚀监测技术刘刘刘刘 晋晋晋晋 副教授副教授副教授副教授提提 纲纲u一、腐蚀监测的作用一、腐蚀监测的作用一、腐蚀监测的作用一、腐蚀监测的作用u二、腐蚀监测技术原理二、腐蚀监测技术原理二、腐蚀监测技术原理二、腐蚀监测技术原理1、什么是腐蚀监测?、什么是腐蚀监测?腐蚀监测是测量各种工艺流体状态腐蚀性(主要是对设备的内腐腐蚀监测是测量各种工艺流体状态腐蚀性(主要是对设备的内腐蚀)的一种测试工作。对于油气田的腐蚀监测就是测量油、气、水及混蚀)的一种测试工作。对于油气田的腐蚀监测就是测量油、气、水及混输状态下介质的腐蚀性测试工作。这种测试是主要是通过把试件插入到输状态下介质的腐蚀性测试工作。
2、这种测试是主要是通过把试件插入到工艺流体之中,并始终与流体保持接触来完成。工艺流体之中,并始终与流体保持接触来完成。腐蚀监测探头可以是机械的、电的、电化学的装置。腐蚀监测技腐蚀监测探头可以是机械的、电的、电化学的装置。腐蚀监测技术本身即可提供在工业处理系统中对金属损耗或腐蚀速度的直接和在线术本身即可提供在工业处理系统中对金属损耗或腐蚀速度的直接和在线的监测结果。的监测结果。一、腐蚀监测的作用一、腐蚀监测的作用2、腐蚀监测的目的义、腐蚀监测的目的义(1)测试介质的腐蚀性,提供金属的腐蚀速度。)测试介质的腐蚀性,提供金属的腐蚀速度。(2)评价过程参数的相关变化对系统腐蚀性的影响,对可能导致腐)评价
3、过程参数的相关变化对系统腐蚀性的影响,对可能导致腐蚀失效的各种破坏性工况报警。蚀失效的各种破坏性工况报警。(3)诊断特殊的腐蚀问题,识别它们的起因和控制腐蚀速度的种种)诊断特殊的腐蚀问题,识别它们的起因和控制腐蚀速度的种种参数,如压力、温度、参数,如压力、温度、pH值、流速、含水等等。值、流速、含水等等。(4)评估腐蚀控制和防腐技术的有效性,如缓蚀剂,并且找出这些)评估腐蚀控制和防腐技术的有效性,如缓蚀剂,并且找出这些技术的最佳应用条件。技术的最佳应用条件。(5)提供与当前设备运行情况和各种维护要求有关的管理信息。)提供与当前设备运行情况和各种维护要求有关的管理信息。一、腐蚀监测的作用一、腐蚀
4、监测的作用3、腐蚀监测点的选择依据、腐蚀监测点的选择依据 油气田腐蚀监测点的选择遵循油气田腐蚀监测点的选择遵循“区域性、代表性、系统性区域性、代表性、系统性”原则。原则。“区域性区域性”是指某一个区块或某一个油气田;是指某一个区块或某一个油气田;“代表性代表性”是指在生产系是指在生产系统中能达到以点代面的点;统中能达到以点代面的点;“系统性系统性”是指围绕和贯穿整个油气田生产是指围绕和贯穿整个油气田生产系统的各个环节。系统的各个环节。腐蚀监测点设计在生产现场腐蚀环境最苛刻、可能产生严重腐蚀腐蚀监测点设计在生产现场腐蚀环境最苛刻、可能产生严重腐蚀的部位。从单井井口、计量站外输(多个单井的汇管)、
5、处理站进站的部位。从单井井口、计量站外输(多个单井的汇管)、处理站进站(长输管线的末端)及污水处理系统。在整个生产流程设计腐蚀监测点,(长输管线的末端)及污水处理系统。在整个生产流程设计腐蚀监测点,满足系统监测要求,反映生产系统的腐蚀状况、腐蚀严重区域,起到预满足系统监测要求,反映生产系统的腐蚀状况、腐蚀严重区域,起到预警作用,并可对投加缓蚀剂等防腐措施进行评价。警作用,并可对投加缓蚀剂等防腐措施进行评价。一、腐蚀监测的作用一、腐蚀监测的作用4、腐蚀监测评价执行标准、腐蚀监测评价执行标准n国国内内油油气气田田针针对对污污水水处处理理系系统统执执行行SY/T5329-94 碎碎屑屑岩岩油油藏藏注
6、注水水水水质质推推荐荐指指标标及及分分析析方方法法中中对对注注水水水水质质腐腐蚀蚀速速率率的的规规定定:腐腐蚀蚀速速率率小小于于0.076mm/a n美美国国腐腐蚀蚀工工程程师师协协会会NACE RP 0775-2005 油油、气气田田生生产产中中腐腐蚀蚀挂挂片片的准备、安装、分析以及试验数据的解释的准备、安装、分析以及试验数据的解释中对腐蚀程度的规定中对腐蚀程度的规定腐蚀程度腐蚀程度平均腐蚀速度平均腐蚀速度最大点蚀速率最大点蚀速率mm/ampymm/ampy轻度轻度0.0251.00.130.25100.3815一、腐蚀监测的作用一、腐蚀监测的作用5、腐蚀监测过程是由三部分组成、腐蚀监测过程
7、是由三部分组成l 获取腐蚀数据获取腐蚀数据l 结果分析与判定结果分析与判定l 指导生产,缓蚀剂效果评价与防腐蚀措施建议等指导生产,缓蚀剂效果评价与防腐蚀措施建议等6、结果分析与判定指导思想:将腐蚀风险程度分三个等级、结果分析与判定指导思想:将腐蚀风险程度分三个等级低风险状态(挂片、探针或两者均为轻度腐蚀程度以下)低风险状态(挂片、探针或两者均为轻度腐蚀程度以下)需关注状态(挂片、探针或两者有多点在中度腐蚀程度以上)需关注状态(挂片、探针或两者有多点在中度腐蚀程度以上)需重点防范状态(挂片、探针或两者有多点在严重腐蚀程度以上)需重点防范状态(挂片、探针或两者有多点在严重腐蚀程度以上)一、腐蚀监测
8、的作用一、腐蚀监测的作用方法方法监测原理监测原理特点特点检出信息检出信息适用适用对象对象结果解释结果解释挂片失重挂片失重法法挂片置于腐蚀介质中,定期测挂片置于腐蚀介质中,定期测量失重量失重需时较长,需时较长,操作复杂操作复杂平均腐蚀速率、平均腐蚀速率、点蚀点蚀任意任意介质介质容易容易电阻探针电阻探针法法根据腐蚀造成电阻探针的电阻根据腐蚀造成电阻探针的电阻变化测量腐蚀速率变化测量腐蚀速率较快速、应较快速、应用灵活用灵活连续监测、连续监测、平均腐蚀速率平均腐蚀速率任意任意介质介质容易容易电感探针电感探针法法感抗的变化测定敏感元件厚度感抗的变化测定敏感元件厚度的减少测试的减少测试响应时间快响应时间快
9、连续监测、连续监测、平均腐蚀速率平均腐蚀速率任意任意介质介质容易容易线性极化线性极化电阻法电阻法根据腐蚀过程中极化探针表面根据腐蚀过程中极化探针表面极化电阻变化测量腐蚀速率极化电阻变化测量腐蚀速率快速、应用快速、应用灵活灵活连续的连续的腐蚀速率腐蚀速率电解电解质质较易,存较易,存在干扰在干扰氢渗透法氢渗透法通过测量渗透到氢探针中的氢通过测量渗透到氢探针中的氢分子量计算氢渗透率分子量计算氢渗透率需时较长需时较长氢渗透氢渗透速率速率任意任意介质介质较易较易电化学噪电化学噪音法音法利用腐蚀过程产生的微弱信号利用腐蚀过程产生的微弱信号检测腐蚀的剧烈程度检测腐蚀的剧烈程度受干扰因素受干扰因素较多较多点蚀
10、,半定量点蚀,半定量任意任意介质介质有难度有难度FSMFSM法法根据特制的测试管段上多点电根据特制的测试管段上多点电位变化测量腐蚀速率位变化测量腐蚀速率费用昂贵费用昂贵腐蚀速度腐蚀速度管线缺陷管线缺陷任意任意介质介质较复杂较复杂二、腐蚀监测的技术方法及原理二、腐蚀监测的技术方法及原理(1 1 1 1)挂片法(试件失重法)挂片法(试件失重法)挂片法(试件失重法)挂片法(试件失重法)与现场生产管线同材质试片插入管线内部,根据一段时间内(与现场生产管线同材质试片插入管线内部,根据一段时间内(2 2个个月左右)的失重质量计算试件的腐蚀速度。月左右)的失重质量计算试件的腐蚀速度。优点:优点:a a、测试
11、结果准确性高。、测试结果准确性高。b b、腐蚀产物及微生物可直接获取。、腐蚀产物及微生物可直接获取。c c、可、可获取点试数据。获取点试数据。缺点:获得数据时间较长,不能获得实时监测数据。缺点:获得数据时间较长,不能获得实时监测数据。二、腐蚀监测的技术方法及原理二、腐蚀监测的技术方法及原理二、腐蚀监测的技术方法及原理二、腐蚀监测的技术方法及原理 首先将试件称重,记录原始数据,然后将试件挂入所需监测的介质内,通过一定时间首先将试件称重,记录原始数据,然后将试件挂入所需监测的介质内,通过一定时间首先将试件称重,记录原始数据,然后将试件挂入所需监测的介质内,通过一定时间首先将试件称重,记录原始数据,
12、然后将试件挂入所需监测的介质内,通过一定时间后取出,清洗腐蚀产物后称重,根据时间周期、试件表面积、试件材质密度、失重量计算其后取出,清洗腐蚀产物后称重,根据时间周期、试件表面积、试件材质密度、失重量计算其后取出,清洗腐蚀产物后称重,根据时间周期、试件表面积、试件材质密度、失重量计算其后取出,清洗腐蚀产物后称重,根据时间周期、试件表面积、试件材质密度、失重量计算其腐蚀速度。腐蚀速度。腐蚀速度。腐蚀速度。优点:优点:优点:优点:a a a a、投资省。、投资省。、投资省。、投资省。b b b b、测试结果准确性高。、测试结果准确性高。、测试结果准确性高。、测试结果准确性高。c c c c、腐蚀产物
13、及微生物可直接获取。、腐蚀产物及微生物可直接获取。、腐蚀产物及微生物可直接获取。、腐蚀产物及微生物可直接获取。d d d d、可获、可获、可获、可获取点试数据。取点试数据。取点试数据。取点试数据。e e e e、设备不宜损坏。、设备不宜损坏。、设备不宜损坏。、设备不宜损坏。缺点:获得数据时间较长,不能获得实时监测数据。缺点:获得数据时间较长,不能获得实时监测数据。缺点:获得数据时间较长,不能获得实时监测数据。缺点:获得数据时间较长,不能获得实时监测数据。(1 1 1 1)挂片法(试件失重法)挂片法(试件失重法)挂片法(试件失重法)挂片法(试件失重法)二、腐蚀监测的技术方法及原理二、腐蚀监测的技
14、术方法及原理(1 1 1 1)挂片法(试件失重法)挂片法(试件失重法)挂片法(试件失重法)挂片法(试件失重法)满满足足分分层层流流动动监监测测需需要要上上、中中、下下 三三 组组 试试 片片二、腐蚀监测的技术方法及原理二、腐蚀监测的技术方法及原理 油井管线下部试片腐蚀状况油井管线下部试片腐蚀状况局局局局部部部部腐腐腐腐蚀蚀蚀蚀油井地面管线底部腐蚀状况油井地面管线底部腐蚀状况油井地面管线底部腐蚀状况油井地面管线底部腐蚀状况集输管线腐蚀状况集输管线腐蚀状况(1 1 1 1)挂片法(试件失重法)挂片法(试件失重法)挂片法(试件失重法)挂片法(试件失重法)二、腐蚀监测的技术方法及原理二、腐蚀监测的技术
15、方法及原理某油田地层产出水试片某油田地层产出水试片 点蚀数据的获得点蚀数据的获得点蚀数据的获得点蚀数据的获得点点点点 蚀蚀蚀蚀(1 1 1 1)挂片法(试件失重法)挂片法(试件失重法)挂片法(试件失重法)挂片法(试件失重法)二、腐蚀监测的技术方法及原理二、腐蚀监测的技术方法及原理(1 1 1 1)挂片法(试件失重法)挂片法(试件失重法)挂片法(试件失重法)挂片法(试件失重法)试棒试棒5mm5mm二、腐蚀监测的技术方法及原理二、腐蚀监测的技术方法及原理(1 1 1 1)挂片法(试件失重法)挂片法(试件失重法)挂片法(试件失重法)挂片法(试件失重法)挂片法的优点挂片法的优点挂片法的优点挂片法的优点
16、l挂片法是各种腐蚀监测手段中最根本和有效的方法,能够最大程度的反挂片法是各种腐蚀监测手段中最根本和有效的方法,能够最大程度的反映真实腐蚀情况,尽管现在先进的电子方法较多,但任何其它方法的使用,映真实腐蚀情况,尽管现在先进的电子方法较多,但任何其它方法的使用,都会以挂片法作为参考,而进行配套使用。都会以挂片法作为参考,而进行配套使用。l尤其是在材料和防腐方法选择方面具有不可替代性!尤其是在材料和防腐方法选择方面具有不可替代性!(2 2)电阻法()电阻法(ERER探针)探针)二、腐蚀监测的技术方法及原理二、腐蚀监测的技术方法及原理l 电阻探针电阻探针ER 被称为是被称为是“电子的电子的”腐蚀挂片,
17、把探针插入管线与生产介质腐蚀挂片,把探针插入管线与生产介质完全接触,探针电阻的变化量折算成金属的损失(金属失重即为发生腐蚀)。完全接触,探针电阻的变化量折算成金属的损失(金属失重即为发生腐蚀)。l原理:一个具有固定质量和形状的传感器的电阻,横截面积随腐蚀而变化,原理:一个具有固定质量和形状的传感器的电阻,横截面积随腐蚀而变化,电阻读数将随之变化,这个变化量与一个未腐蚀的传感器元件的电阻相比较,电阻读数将随之变化,这个变化量与一个未腐蚀的传感器元件的电阻相比较,当二者电阻读数表达为一个比率时,比率的变化就表示腐蚀速度的变化。当二者电阻读数表达为一个比率时,比率的变化就表示腐蚀速度的变化。l优点:
18、可广泛使用于任何发生腐蚀的系统。优点:可广泛使用于任何发生腐蚀的系统。l缺点:缺点:a、获取数据时间较长。、获取数据时间较长。b、当探针发生沉积时,会得到错误信息。、当探针发生沉积时,会得到错误信息。c、对硫化物系统中测量结果受到较大影响。、对硫化物系统中测量结果受到较大影响。d、探针的灵敏度高,寿命短,、探针的灵敏度高,寿命短,反之亦然。反之亦然。(2 2)电阻法()电阻法(ERER探针)探针)原理:欧姆定律,金属或合金元件的电阻为:原理:欧姆定律,金属或合金元件的电阻为:R=rL/A其中:其中:L元件长度;元件长度;A横截面积;横截面积;R电阻率。电阻率。腐蚀元件横截面积减小(金属损失)导
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