油氣管道的內腐蝕防護技術主要有:選用耐腐蝕金屬材料或非金屬材料、加注緩蝕劑、使用內涂層或襯里、改變環境介質成分等。
常用的耐腐蝕非金屬管材有以下3種:(1)擠壓熱塑性管 主要包括:①聚氯乙烯(PVC);②氯化聚氯乙烯(CPVC);③聚乙烯;④聚丙烯;⑤丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)。其中應用最廣的是PVC。 (2)玻璃纖維增強熱固塑料管(FRP) 通常使用的有兩種:①玻璃纖維增強環氧樹脂;②玻璃纖維增強聚酯。玻璃纖維增強環氧樹脂,是強度最高的非金屬管材,也是最貴的。 (3)水泥石棉 水泥石棉由普通水泥、石棉纖維和石英組成,是三種非金屬材料中最老的一種。這種材料的最大工作壓力可達1035kPa,而且相對易碎,必須小心使用。 非金屬管具有耐水腐蝕、質量輕、易于連接和安裝、不需外部防護、流體模差損失小等優點。但它也有工作溫度極限低、不抗振動和沖擊、施工難度大等缺點。 緩蝕劑的選擇通常要按照下述步驟來進行:(1)確定腐蝕原因和腐蝕類型。這是選擇腐蝕控制方法的第一步,當然也是選擇緩蝕劑的第一步。這通常需要測定溶解氣體的類型和含量,分析腐蝕產物等。 (2)如果已經清楚腐蝕問題所在,緩蝕劑銷售商通常可以幫助進行緩蝕劑選擇。也可以利用實驗室和現場試驗來進行緩蝕劑的初步選擇。 (3)緩蝕劑的初步選擇完成后,便可進行現場試驗,利用不間斷的觀察,確定緩蝕劑的保護效果。當確定緩蝕劑及加注濃度后,還需繼續監測,因為系統的腐蝕性會隨時間而變化。 (1)塑料涂層 在涂層和襯里上使用的有兩類塑料:熱塑性塑料和熱固性塑料。熱塑性塑料在加熱時變軟,但它可以在冷卻后重新獲得它原來的物理性能,例如PVC和聚乙烯。熱固性塑料加熱時變得更硬和更脆,冷卻時不能恢復原來狀態,例如,酚醛塑料和環氧樹脂。 (2)水泥襯里 最廣泛使用的襯里的成分是水泥和砂子。管子用離心澆注法將襯里做到平均厚度6.35~9.5mm,具體厚度取決于管子的尺寸。所用普通水泥中三鈣鋁酸鹽的含量應不大于3%,以便它可以抵抗水中的硫酸鹽離子的侵蝕。三鈣鋁酸鹽和硫酸鹽離子之間的反應會導致水泥膨脹和開裂。 水泥襯里的優點是:價格低;新舊管材都可用;即使有一定量的裂紋也具有腐蝕保護作用,這是因為管壁的pH值通常足夠高,從而可以防止一定侵蝕。 水泥襯里的缺點是:水泥襯里會增加管子重量和減小管子內徑;不能通過水泥襯里對管材進行酸化,因為酸會熔解水泥;難以進行焊接連接,但可用石棉墊片和水硬性水泥進行連接;過分的壓力波動會導致襯里嚴重開裂甚至失效。 (3)塑料襯里 塑料管可以插進管道內以提供內腐蝕保護。常用的塑料襯里主要有以下3種: ①水泥灌漿襯里。塑料管插入被保護管線內,并將普通水泥泵入兩個管之間的環形空間,典型的塑料襯管為PVC和FBE。較長的塑料管插入實際運行的管線并可用普通水泥澆灌,諸如1000m長的PVC和聚乙烯熱塑性管已經流行使用,這種工序通常用來維修已嚴重腐蝕的管道。較短長度的玻璃纖維管也已作為襯里使用,玻璃纖維除增加玻璃纖維/水泥漿/鋼復合系統的強度外,還增加其爆破壓力。 ②膨脹襯里。比聚乙烯具有更高韌性和延展性的高相對分子質量、高密度聚乙烯塑料制造的襯管在管線中已得到廣泛使用。這種襯管通常以762~1524m的長度插入管線,被襯里的管段用特種法蘭連接,對襯里施壓使塑料襯里膨脹直到襯里貼緊鋼管的內壁,其最大操作溫度可達82℃。 ③黏接襯里。用熱固黏結劑將PVC黏結到管體上的方法來施加襯里。黏結劑施加在油管內表面和PVC襯里的外表面,并使其晾干。然后將襯里插入管體,加熱、加壓,被熱軟化的塑料膨脹并黏結到管道的內壁。 (1)避免縫隙 縫隙容易導致腐蝕,因此在管道設計與安裝過程中,需盡量避免人為制造縫隙。 (2)避免低流速區 過低的流速會導致固體和淤渣在低流速區沉淀出來,從而促進濃差電池的形成,并成為細菌生長的理想部位。管道內介質的流速不應低于0.9m/s。 (3)避免高流速區 過高的流速將導致漏流,特別是存在懸浮顆粒和氣泡時,將加速腐蝕,而且沖擊腐蝕和沖蝕腐蝕也會發生。當經濟可行時,建議流速維持在0.9~2.1m/s的范圍內。 有時應用大曲率半徑彎管代替彎頭,彎管曲率半徑最好不小于管徑的5倍。用兩個45°彎管代替一個90°彎管在減輕流體方向突變造成腐蝕方面也非常有效。
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