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天然气输气管道防腐技术 1 研究的背景和意义 管道作为五大运输方式之一,已经有100 多年的历史,由于市场对能源的需 求,管输事业发展迅猛,据统计天然气管输量占95% 。而腐蚀是引起管道系统可 靠性和使用寿命的关键因素,腐蚀破坏引起的恶性突发事故,往往造成巨大的经 济损失和严重的社会后果。在集输管道的内腐蚀研究中,对于H S 的研究较多, 2 而天然气中还广泛存在 CO ,干燥的 CO 对钢的腐蚀性极小,一旦集输管道中 2 2 天然气含水,就会形成H CO ,则会发生腐蚀现象,在相同PH 值条件下,H CO 2 3 2 3 比强酸HCL 的腐蚀性更为严重。CO2 腐蚀已成为困扰天然气集输的一个突出问 题。 因此针对天然气管道内 CO2 腐蚀的研究是非常必要的,管输天然气中 CO2 含量超过一定标准,而未进行深度脱碳和脱水,将会带来一个 CO -H O 的腐蚀 2 2 环境,很容易发生腐蚀现象。为了解决CO2 的腐蚀现象,在充分调研的基础上, 针对天然气管道存在的腐蚀问题,通过对 CO2 腐蚀的研究,指出问题所在,分 析CO2 腐蚀的规律和机理,找出解决腐蚀的有效办法,保证天然气的正常输送。 2 CO2 的腐蚀 2.1 CO 腐蚀机理 2 大量的研究结果表明,在常温无氧的 CO2 溶液中,钢的腐蚀速率是受析氢 动力学所控制。CO2 在水中的溶解度很高,一旦溶于水便形成碳酸,释放出氢离 子。氢离子是强去极化剂,极易夺取电子还原,促使阳极铁溶解而导致腐蚀。这 个电化学腐蚀过程人们习惯用如下的简单反应式表示: 阳极反应:Fe-2e ?Fe2+ 阴极反应: + 2- H O+CO ?2H +CO 2 2 3 + 2 H + 2?e H 2 阴极产物:Fe+H CO ?FeCO +H 2 3 3 2 对于阴极析氢反应机制,目前有两种完全不同的观点。一种是氢通过下式氢 离子的电化学还原而生产: + H O +e ? H +H O 3 ad 2 另一种是氢通过下列各式吸附态spanCO3 被直接还原而生成: CO2sol ? CO2ad CO ? H O ? H CO 2ad 2 2 3ad H CO ?e ? H ? HCO ? 2 3ad ad 3ad HCO ? ? H O? ? H CO3ad ? H O 3ad 3 3 2 上述腐蚀机理是对裸露的金属表面而言。实际上,在含有 CO2 的输气环境 中,钢铁表面的腐蚀初期可视为裸露表面,随后将被碳酸盐腐蚀产物膜所覆盖。 所以,CO2 水溶液对钢铁的腐蚀,除了受氢阴极去极化反应速度的控制,还与腐 蚀产物是否在钢表面成膜,膜的结构和稳定性有着十分重要的关系。
社会的发展不能离开能源的支持,随着我国现代化的发展,人们生活和工作依靠天然气的情况越来越多,因此,保障好天然气的正常供应是维护社会发展的重要基础。由于我国地域广大,空气因素对管道的影响比较大,因此埋地天然气管道成为比较常见的方式,埋地管道所面临大的挑战就是如何进行防腐处理,尤其是在人口较为密集的地区,保障天然气管道的正常运行,采用良好的防腐处理技术尤为重要,以下就对我国埋地天然气管道防腐问题出现的原因以及如何做好防腐处理进行深入解析。