1、地下金屬管道腐蝕與防護第1頁，共34頁，2022年，5月20日，10點37分，星期二1 研究金屬腐蝕的主要目的在于弄清金屬腐蝕的原因、機理和影響因素，以便控制和防止金屬腐蝕。為了控制或防止金屬腐蝕而采取的各種方法，稱為防腐蝕技術。第2頁，共34頁，2022年，5月20日，10點37分，星期二23.1從微觀腐蝕體系有分析防腐蝕的四種基本方法 耐蝕材料 第3頁，共34頁，2022年，5月20日，10點37分，星期二3 防蝕涂層（表面保護技術） 第4頁，共34頁，2022年，5月20日，10點37分，星期二43.1.3 緩蝕劑（環境介質處理）第5頁，共34頁，2022年，5月20日，10點37分，星

2、期二53.2 耐腐蝕材料3.2.1 金屬材料（指合金材料）利用耐腐蝕合金是提高設備壽命的最可靠方法1、提高熱力學穩定性抑制陽極過程和抑制陽極過程（提高合金耐腐蝕性的發展方向） 金屬的熱力學都是不穩定性（它們的標準電極電位為反應）第6頁，共34頁，2022年，5月20日，10點37分，星期二62、抑制陰極過程基本原理：當腐蝕為陰極控制，抑制陰極過程決定于陰極去極化劑還原過程的動力學。可能方法：減少合金陰極區面積 合金中提高陰極過程過電位3、抑制陽極過程（提高合金的鈍性）實現方法：合金時加入可提高陽極鈍化度的元素。 第7頁，共34頁，2022年，5月20日，10點37分，星期二73.2.2 耐腐蝕

3、非金屬材料 其腐蝕與金屬腐蝕的本質區別 第8頁，共34頁，2022年，5月20日，10點37分，星期二83.3 金屬表面覆蓋層 基本原理：金屬表面采用覆蓋屋，盡量避免金屬和腐蝕介質直接接觸是金屬材料的主要防護技術 保護性覆蓋層的基本要求是：結構致密，完整無孔，不透過介質；與基本金屬有良好的結合力，不易脫落；具有高的硬度和耐磨性；在整個被保護表面上均勻分布。 保護性覆蓋層分為金屬覆蓋層和非金屬覆蓋層兩大類。它們可用化學法、電化學法或物理方法實現。第9頁，共34頁，2022年，5月20日，10點37分，星期二93.3.1 覆蓋層的分類 第10頁，共34頁，2022年，5月20日，10點37分，星期

4、二103.3.2 金屬表面預處理 1、必要性 表面處理的好壞直接關系到防腐層與鋼管或鋼質儲罐的粘結性。防腐層在施工中引起的起泡、翹起、返銹等現象，主要原因是表面處理未達標準。表面處理要達到規定的除銹標準，同時金屬表面要求有一定的粗糙度（亦稱錨紋深度），這是兩個關鍵因素。鋼材表面處理后應立即采取保護措施，其效果如何與施工環境溫度和相對濕度有著直接關系。2、常用方法 金屬表面處理常用于手工或動力工具除銹、噴射或拋射除銹、火焰除銹及化學除銹等。 第11頁，共34頁，2022年，5月20日，10點37分，星期二11第12頁，共34頁，2022年，5月20日，10點37分，星期二12第13頁，共34頁，

5、2022年，5月20日，10點37分，星期二133.4 電化學保護 基本方法陰極保護：在金屬表面上通入足夠的陰極電流，使陽極溶解速度減小，從而防止腐蝕，該法又稱為犧牲陽極保護和外加電流陰極保護（具本應用設計過程放在管線腐蝕中）。陽極保護：在金屬表面上能入足夠的陽極電流，使金屬電位達到并保持在鈍化區內從而防止腐蝕。 第14頁，共34頁，2022年，5月20日，10點37分，星期二143.4.1 陽極保護原理原理：使金屬的電位處于穩定的鈍化區的防腐蝕方法方法：用外電源進行陽極極化在溶液中加入氧化劑，使金屬鈍化；合金的陰極改性處理，使合金電位正移到鈍化區 。3.4.2 電解保護原理 原理：變離導電為

6、電子導電起到防腐作用方法：增加回路電阻、增大距離以減小電流響和把電流引走。 第15頁，共34頁，2022年，5月20日，10點37分，星期二153.5 緩蝕劑 3.5.1 概述是一些用于腐蝕環境中抑制金屬腐蝕的添加劑。 緩蝕劑是一些少量加入腐蝕介質中就能顯著減緩或阻止金屬腐蝕的物質，也叫腐蝕抑制劑（Corrosion Inhibitor）。緩蝕劑防護金屬的優點在于用量少、見效注、成本較低、使用方便。目前已廣泛應用于機械、化工、電子、能源等許多部門。例如酸洗過程中硫酸和鹽酸除去鋼鐵表面氧化皮的同時，也會使金屬本身溶解；若加入適當的緩蝕劑，則可抑制金屬本身過分的腐蝕。第16頁，共34頁，2022年

7、，5月20日，10點37分，星期二16 緩蝕劑保護的缺點是：它只適用于腐蝕介質的體積量有限的情況下，例如電鍍和噴漆前金屬的酸洗除銹、鍋爐內壁的化學清洗、油氣井的酸化、內燃機及工業冷卻水的防腐蝕處理和金屬產品的工序間防銹和產品包裝等；但對于鉆井平臺、碼頭、橋梁等敞開體系，則不適用。第17頁，共34頁，2022年，5月20日，10點37分，星期二17原理： 緩蝕物質在金屬與溶液介面上產生了某種作用，阻滯了腐蝕過程，而并非使腐蝕體系的本質發生改變。加入量：0.1%1%。 緩蝕劑保護有強烈地選擇性。第18頁，共34頁，2022年，5月20日，10點37分，星期二183.5.2 緩蝕劑的分類第19頁，共

8、34頁，2022年，5月20日，10點37分，星期二19第20頁，共34頁，2022年，5月20日，10點37分，星期二20第21頁，共34頁，2022年，5月20日，10點37分，星期二213.5.3 緩蝕效率計算介質中加緩蝕劑后的腐蝕速度加緩蝕劑時金屬腐蝕速度介質中未加緩蝕劑時金屬腐蝕電流 緩蝕效率能達到90以上的為良好的緩蝕劑；若達到100，則意味著達到了完全保護。 第22頁，共34頁，2022年，5月20日，10點37分，星期二223.5.4 緩蝕劑選用原則及評價方法1、選用原則應根據所要防護的金屬及其所處的腐蝕性介質性質來選取不同的緩蝕劑。該緩蝕劑應與腐蝕介質具有較好的相溶性，且在介

9、質中具有一定的分散能力，才能有效到達金屬表面，發揮緩蝕功能。為做到這點，常在緩蝕劑中添加少量表面活性劑，或在緩蝕劑分子上聯接親水性的極性基團。 第23頁，共34頁，2022年，5月20日，10點37分，星期二23緩蝕劑的用量要少，緩蝕效果要好，才能使緩蝕防蝕具有經濟性。為提高緩蝕效果，往往采取多種緩蝕劑復配，這就是協同效應。緩蝕劑除緩蝕功能外，還應考慮到工業體系的總體效果，例如環保、阻垢、滅菌等。 第24頁，共34頁，2022年，5月20日，10點37分，星期二242、評價方法 緩蝕劑的緩蝕效果的評價、緩蝕劑的篩選和復配等均可采用經典的失重法、電化學方法及其他更先進的光譜法、表面譜法來評估。（

10、1）失重法 失重法是最常用的、最簡單的測定緩蝕劑緩蝕效果的方法。它可通過試驗室模擬緩蝕介質環境和現場試驗來進行。分別測取金屬在空白條件下（未加緩蝕劑）和加人緩蝕劑后的腐蝕介質中的腐蝕失重，從而確定其腐蝕速率，再比較緩蝕劑的緩蝕效果。也可進行緩蝕劑配方的篩選，緩蝕劑濃度的選用，用量、失效期的測定及復配物的選擇。第25頁，共34頁，2022年，5月20日，10點37分，星期二25（2）電化學法 采用電化學方法，可在實驗室條件下，快速便捷地測定金屬的腐蝕速率。因此也可用電化學方法來評估、篩選緩蝕劑。 電化學方法采用電化學極化手段，利用電化學動力學理論和測試手段，通過對緩蝕劑加人前后在腐蝕介質中金屬表

11、面的極化特征的研究，以及利用Tafel曲線外推法和極化電阻法對金屬腐蝕速率的測定，來評價金屬在緩蝕劑中的緩蝕性的優劣。第26頁，共34頁，2022年，5月20日，10點37分，星期二26（3）光譜法和表面譜法 隨著近年來物質結構測試儀器的普及，采用光譜法和表面譜法對添加緩蝕劑后金屬表面膜結構的作用和研究，已成為評價緩蝕劑的現代化手段和技術。例如利用吸收光譜、拉曼散射光膜、X線光電子能譜和俄歇電子能譜等技術。第27頁，共34頁，2022年，5月20日，10點37分，星期二273.5.5 緩蝕劑的研究現狀及其應用 理論，測試和計算方法的研究及進展 中國腐蝕與防護學會緩蝕劑專業委員會于1981年在武

12、漢成立，掛靠華中科技大學 1、緩蝕劑研究的新方法新技術 恒電位恒電流（PG）瞬態響應測量技術 光電化學方法研究緩蝕劑 諧被分析法研究緩蝕劑 載波器法研究油溶性緩蝕劑 穆斯爾譜方法研究緩蝕劑 MottSchottky ltulu圖方法研究緩蝕劑的電化學測試技術 第28頁，共34頁，2022年，5月20日，10點37分，星期二282、常用緩蝕劑介紹 酸性介質緩蝕劑 石油工業常遇到酸性腐蝕環境，如井下油管表面酸化處理，鍋爐的清洗除垢，集輸管道中的油氣由于含有H2S、H2O或CO2等物質。這些成分構成的酸性介質環境均可對管道設備等造成極大的威脅，采用緩蝕劑防護是切實可行的防護方法。第29頁，共34頁，

13、2022年，5月20日，10點37分，星期二29 中性介質緩蝕劑 冷卻水、鍋爐水、污水及中性鹽類水溶液（如海水等），均屬中性介質，有機溶液也屬中性介質。在中性介質水溶液中的腐蝕，大部分都是由溶解氧引起的腐蝕，常采用氧化膜型 和沉淀膜型緩蝕劑。常用的有鉻酸鹽類、聚磷酸鹽、硅酸鹽、鋅鹽、有機磷酸鹽、有機磷酸脂類等。第30頁，共34頁，2022年，5月20日，10點37分，星期二303、緩蝕劑在油氣管道中的應用 緩蝕劑在石油系統應用范圍十分廣泛，如油田集輸系統。注水系統、油氣處理裝置、工業循環水冷卻系統等。由于天然氣中含有H2S、CO2、H2O等有害成分，對管道內壁造成了嚴重的內腐蝕。我國輸氣干線曾

14、多次發生管道的爆炸、泄漏事故，造成巨大經濟損失。因此四川石油管理局十分重視在輸氣管道內部使用的緩蝕劑的開發與應用研究，并成功地應用于輸氣管道的防護。第31頁，共34頁，2022年，5月20日，10點37分，星期二31輸氣管道應用的緩蝕劑CT2-2緩蝕劑 CT2-2型緩蝕劑屬陰極成膜型有機緩蝕劑，棕褐色粘稠狀液體，有微胺味，溶于烴類，并能分散于水和鹽水中。經過現場試驗表明，CT2-2的緩蝕率在90以上，管道內壁的緩蝕速率由0.78mma降到0.069mma以下。 CT2-2不僅適用于輸氣于線，還適用于天然氣井、壓氣站等；對H2S、CO2等酸性氣體腐蝕有顯著緩蝕功能。第32頁，共34頁，2022年，5月20日，10點37分，星期二32GP-1緩蝕劑 GP-1型緩蝕劑是用于輸氣管道的酷胺型緩蝕劑，是一種同時阻滯陽極、陰極過程的混合型緩蝕劑。掛片失重和線性極化法試驗均證明了GP-l型緩蝕劑在NaCl-H2S-H2O介質中對管道鋼材具有較高的緩蝕功能，其緩蝕率可達 90以上。同時現場試驗證明其對點蝕和氫滲透的抑制能力較強，廣泛適用于含硫油氣井及合硫天然氣集輸管線 。第33頁，共34頁，202