緩蝕劑在天然氣管道的應(yīng)用

　　[摘 要]介紹了緩蝕劑的機(jī)理、分類(lèi)，天然氣行業(yè)中緩蝕劑的應(yīng)用，天然氣集輸管道中緩蝕劑加注方法和應(yīng)用效果評(píng)價(jià)。
　　[關(guān)鍵詞]天然氣 管道 緩蝕劑 加注
　　中圖分類(lèi)號(hào)：S255 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2018）24-0183-01
　　前言
　　緩蝕劑又稱腐蝕抑制阻抑劑，是一種以適當(dāng)?shù)臐舛群托问酱嬖谟诃h(huán)境（介質(zhì)）中時(shí)，可以防止或減緩腐蝕的化學(xué)物質(zhì)或幾種化學(xué)物質(zhì)的混合物。一般來(lái)說(shuō)，緩蝕劑是指那些用在金屬表面起防護(hù)作用的物質(zhì)，加入微量或少量這類(lèi)化學(xué)物質(zhì)可使金屬材料在該介質(zhì)中的腐蝕速度明顯降低直至為零。同時(shí)還能保持金屬材料原來(lái)的物理、力學(xué)性能不變。合理使用緩蝕劑是防止金屬及其合金在環(huán)境介質(zhì)中發(fā)生腐蝕的有效方法。緩蝕劑技術(shù)由于具有良好的效果和較高的經(jīng)濟(jì)效益，已成為防腐蝕技術(shù)中應(yīng)用最廣泛的方法之一。
　　1 緩蝕劑的分類(lèi)、機(jī)理
　　1.1 緩蝕劑的分類(lèi)
　　緩蝕劑有多種分類(lèi)方法，從不同角度對(duì)緩蝕劑分類(lèi)。按物質(zhì)化學(xué)組成劃分，緩蝕劑可分為無(wú)機(jī)緩蝕劑，有機(jī)緩蝕劑，聚合物類(lèi)緩蝕劑；按電化學(xué)腐蝕的控制部位分類(lèi)，分為陽(yáng)極型緩蝕劑，陰極型緩蝕劑和混合型緩蝕劑；根據(jù)緩蝕劑形成的保護(hù)膜的類(lèi)型，緩蝕劑可分為氧化膜型、沉積膜型和吸附膜型緩蝕劑。按物理性質(zhì)可分為水溶性、油溶性、氣相緩蝕劑。
　　水溶性緩蝕劑：它們可溶于水溶液中，通常作為酸、鹽水溶液及冷卻水的緩蝕劑。油田生產(chǎn)的含水系統(tǒng)中常用此類(lèi)緩蝕劑。
　　油溶性緩蝕劑：這類(lèi)緩蝕劑可溶于礦物油，作為防銹油（脂）的主要添加劑。它們大多是有機(jī)緩蝕劑，分子中存在著極性基團(tuán)（親金屬和水）和非極性基團(tuán)（親油的碳?xì)滏湥Ｒ虼�，這類(lèi)緩蝕劑可在金屬/油的界面上發(fā)生定向吸附，構(gòu)成緊密的吸附膜，阻擋水分和腐蝕性物質(zhì)接近金屬。油田生產(chǎn)中油外輸系統(tǒng)常用此類(lèi)緩蝕劑。
　　氣相緩蝕劑：是在常溫一下能揮發(fā)成氣體的金屬緩蝕劑。此類(lèi)緩蝕劑若為固體，必須能夠升華；若是液體，必須具有足夠大的蒸氣壓。此類(lèi)緩蝕劑必須在有限的空間內(nèi)使用，如特定容器或包裝箱內(nèi)。油田生產(chǎn)中天然氣系統(tǒng)常用此類(lèi)緩蝕劑。
　　1.2 緩蝕劑機(jī)理
　　無(wú)機(jī)緩蝕劑主要通過(guò)影響金屬的極化來(lái)阻滯腐蝕過(guò)程，有機(jī)緩蝕劑主要是通過(guò)在金屬表面形成吸附膜來(lái)阻止腐蝕的，有機(jī)緩蝕劑的極性基團(tuán)的吸附可分為物理吸附和化學(xué)吸附。
　　物理吸附：物理吸附是具有緩蝕能力的有機(jī)離子或偶極子與帶電的金屬表面靜電引力和范德華引力的結(jié)果。物理吸附的特點(diǎn)是吸附作用力小、吸附熱小、活化能低、與溫度無(wú)關(guān)；吸附的可逆性大、易吸附、易脫附；對(duì)金屬無(wú)選擇性；既可以是單分子吸附，也可能是多分子吸附；物理吸附是一種非接觸式吸附。
　　化學(xué)吸附：化學(xué)吸附是緩蝕劑在金屬表面發(fā)生的一種不完全可逆的、直接接觸的特性吸附�；瘜W(xué)吸附的特點(diǎn)是吸附作用力大、吸附熱高、活化能高、與溫度有關(guān)；吸附不可逆、吸附速度慢；對(duì)金屬具有選擇性；只形成單分子吸附層；是直接接觸觸式吸附。
　　2 緩蝕劑在天然氣管道應(yīng)用
　　通常根據(jù)實(shí)驗(yàn)室和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)結(jié)果，生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和產(chǎn)品性能，來(lái)確定緩蝕劑的緩蝕效果，溶解性、配伍性，加注濃度及加注量要求，為提高緩蝕劑的緩蝕效果，建議聯(lián)合使用其他減緩腐蝕的措施如清管、脫水等。
　　2.1 設(shè)計(jì)要求
　　對(duì)需采用緩蝕劑的碳鋼和低合金鋼管道，設(shè)計(jì)管道緩蝕劑加注系統(tǒng)。緩蝕劑的注入位置、加注量、加注周期、加注方式能使整個(gè)管道都能得到充分的保護(hù)。
　　2.2 緩蝕劑選擇要求和考慮的影響因素
　　緩蝕劑的緩蝕效率，當(dāng)有元素硫存在時(shí)，緩蝕劑評(píng)價(jià)包括硫的影響；緩蝕劑與管輸介質(zhì)及其他化學(xué)劑的配伍性；管道流體流整速變化對(duì)緩蝕劑性能的影響；具有良好的溶解性，無(wú)沉淀和相分離；不形成穩(wěn)定的乳化；具有適當(dāng)?shù)某志眯裕ㄡ槍?duì)涂抹用緩蝕劑）；毒性要求，低毒；易于儲(chǔ)存、運(yùn)輸、使用和注入；對(duì)下游工藝可能造成的有害影響；費(fèi)用、效果。
　　2.3 緩蝕劑的加注方式
　　天然氣管道緩蝕劑可以采用連續(xù)加注、間歇加注或連續(xù)與間歇加注相結(jié)合的方式。一般要求間歇加注的緩蝕劑都覆蓋整個(gè)管道，最好的間歇處理方式是通過(guò)清管裝置，采用段塞形式對(duì)管道內(nèi)壁進(jìn)行緩蝕劑涂抹處理。連續(xù)加注緩蝕劑則要求加入與管道介質(zhì)成一定比例量的緩蝕劑。
　　2.4 緩蝕劑的加注量
　　緩蝕劑正常加注的加注量根據(jù)緩蝕劑的特性、生產(chǎn)情況、加注設(shè)備、防腐要求等，以室內(nèi)評(píng)價(jià)價(jià)確定的緩蝕劑保護(hù)濃度為基礎(chǔ)，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)而定，并在今后管道的運(yùn)行過(guò)程中根據(jù)腐蝕監(jiān)測(cè)結(jié)果進(jìn)行調(diào)整。
　　連續(xù)中注緩蝕劑的量通常是以輸送流體中的含水量來(lái)確定的，一般根據(jù)集輸系統(tǒng)的腐蝕程度和腐蝕劑的評(píng)價(jià)結(jié)果，按緩蝕劑的濃度為500mg/L來(lái)定。如果不能確定管線中水的含量，可根據(jù)輸氣量進(jìn)行確定，即0.1L-0.66L/萬(wàn)m3.考慮到實(shí)際操作過(guò)程存在損耗，需在計(jì)算量的基礎(chǔ)上增加10%左右的富裕量。
　　2.5 緩蝕劑加注裝置
　　連續(xù)加注的緩蝕劑加注裝置可采用簡(jiǎn)單的重力式加注裝置，也可用化學(xué)劑加注計(jì)量泵及文丘里或噴嘴加注。設(shè)計(jì)的噴嘴或文丘里管，能使注入管道中的緩蝕劑的緩蝕劑霧化成霧狀。加注裝置的材質(zhì)可以選擇普通碳鋼或不銹鋼。對(duì)小口徑的管道可以考慮采用不銹鋼，還要注意非金屬密封件及填料與緩蝕劑組分的兼容性。
　　2.6 管線腐蝕監(jiān)測(cè)和緩蝕劑效果評(píng)定
　　在線腐蝕監(jiān)測(cè)。采用在線腐蝕監(jiān)測(cè)技術(shù)能評(píng)價(jià)輸送介質(zhì)的腐蝕性和加注緩蝕劑的保護(hù)效果，一般同時(shí)采用兩種以上的評(píng)定方法。常用的在線腐蝕監(jiān)測(cè)方法有失重掛片法、腐蝕測(cè)試短節(jié)、電阻法、線性極化電阻法、電感法等。根據(jù)不同的操作環(huán)境、操作方式及安裝技術(shù)，選用不同的在線腐蝕監(jiān)測(cè)設(shè)備。
　　管輸介質(zhì)監(jiān)測(cè)。定期對(duì)管輸介質(zhì)中的鐵離子、PH值、腐蝕性介質(zhì)組分及其含量進(jìn)行分析，以調(diào)整緩蝕劑用量和配比組成。
　　管道腐蝕產(chǎn)物分析。測(cè)定從過(guò)濾器和捕集器中清除出來(lái)的腐蝕產(chǎn)物的體積和重理的變化，并進(jìn)行化學(xué)分析和拍照，可用于評(píng)定緩蝕劑防護(hù)效果。
　　智能清管檢測(cè)。采用漏磁、超聲波等智能檢測(cè)儀定期對(duì)管道和設(shè)備進(jìn)行智能清管檢測(cè)，以確定管線的腐蝕程度，檢驗(yàn)緩蝕劑實(shí)用效果。
　　固定和定期檢測(cè)。采用超聲波測(cè)厚、超聲波掃描等檢測(cè)技術(shù)定期對(duì)管道彎頭和可能有水沉積處等危險(xiǎn)部分進(jìn)行腐蝕檢測(cè)，選定的檢測(cè)位置做到固定，能長(zhǎng)期連續(xù)使用，防止特殊部位易產(chǎn)生的點(diǎn)蝕風(fēng)險(xiǎn)。
　　3 結(jié)束語(yǔ)
　　針對(duì)越來(lái)越惡劣的油氣田生產(chǎn)環(huán)境和多元化的油氣田開(kāi)發(fā)技術(shù)，緩蝕劑的研究也不斷深入，今后研究的主要方向：一是要求提供對(duì)生態(tài)環(huán)境不構(gòu)成破壞作用的新型緩蝕劑有效成分；二是開(kāi)發(fā)多功能型緩蝕劑新品種。
　　參考文獻(xiàn)
　　[1] 段永鋒，于鳳昌，崔新安，緩蝕劑在油氣田集輸系統(tǒng)的應(yīng)用與研究進(jìn)展[J].全面腐蝕控制，2010，24（6）：26-30.
　　[2] 孫濤，蔣大風(fēng)等，某天然氣壓氣站管道防腐緩蝕劑注入系統(tǒng)設(shè)置.石油與天然氣化工，2010，6.

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