長(zhǎng)輸管道內(nèi)腐蝕與防護(hù)綜述

1、長(zhǎng)輸管道內(nèi)腐蝕與防護(hù)綜述摘要：本文簡(jiǎn)要綜述了CO2、H2S、O2腐蝕機(jī)理、內(nèi)腐蝕監(jiān)測(cè)與檢測(cè)技術(shù)、內(nèi)腐蝕防腐措施，通過(guò)對(duì)內(nèi)腐蝕的了解從而對(duì)其進(jìn)行研究和控制。在現(xiàn)有防腐措施的基礎(chǔ)上，通過(guò)合理的安全評(píng)估判斷，進(jìn)一步提高了長(zhǎng)輸管道的剩余壽命和運(yùn)行安全。關(guān)鍵詞：內(nèi)腐蝕、機(jī)理、檢測(cè)、監(jiān)測(cè)、防腐、長(zhǎng)輸管道Abstract:This paper briefly summarizes the CO2, H2S, O2 corrosion mechanism, corrosion monitoring and testing technology, internal corrosion and corrosion

2、 protection measures, through the understanding of internal corrosion and to study and control. On the basis of the existing corrosion protection measures, through the reasonable safety evaluation judgment, to further improve the long-distance pipeline residual life and operation safety.Key words:In

3、ternal corrosion, mechanism, detection, monitoring, anti-corrosion, long distance pipeline1、引言32、內(nèi)腐蝕42.1 內(nèi)腐蝕類(lèi)型42.2內(nèi)腐蝕機(jī)理42.2.1 H2S腐蝕42.2.2 CO2 腐蝕52.2.4 O2腐蝕63、內(nèi)腐蝕監(jiān)測(cè)技術(shù)73.1離線監(jiān)測(cè)73.1.1渦流法73.1.2漏磁法73.1.3超聲波測(cè)厚法73.1.4掛片法73.1.5氫探頭監(jiān)測(cè)技術(shù)83.1.6電化學(xué)阻抗譜83.1.7 光電化學(xué)方法技術(shù)83.1.8 拉曼光譜83.2 在線監(jiān)測(cè)方法93.2.1監(jiān)測(cè)孔法93.2.2電阻法93.2.3

4、線性極化法93.2.4 電位法93.2.5磁阻法93.2.6 電化學(xué)噪聲技術(shù)103.2.7薄層活化技術(shù)103.2.8場(chǎng)圖像技術(shù)103.2.9恒電量技術(shù)104內(nèi)腐蝕檢測(cè)技術(shù)124.1 漏磁法124.2超聲波法124.3 檢測(cè)技術(shù)應(yīng)與安全評(píng)價(jià)技術(shù)相結(jié)合135、內(nèi)腐蝕控制措施145.1添加緩蝕劑145.2內(nèi)涂層防護(hù)與襯里防腐技術(shù)145.3 復(fù)合管技術(shù)14參考文獻(xiàn)151、引言 腐蝕是引起埋地管道破壞和失效的主要原因之一，長(zhǎng)輸管道的腐蝕情況不能直接觀察到，發(fā)生泄漏等情況時(shí)不容易及時(shí)發(fā)現(xiàn)且不便維修，所以，如何防止管道的腐蝕破壞一直是管道工程中重要的環(huán)節(jié)。由于長(zhǎng)輸管道輸送的介質(zhì)不同從而導(dǎo)致管道的內(nèi)腐蝕，因此

5、，管道內(nèi)腐蝕機(jī)理和防護(hù)技術(shù)引起廣泛的關(guān)注。研究管道的腐蝕與防護(hù)技術(shù)，關(guān)系到管道可靠性和使用壽命的關(guān)鍵因素，對(duì)延長(zhǎng)管道的使用壽命以及保證工業(yè)生產(chǎn)的順利進(jìn)行具有重要意義。2、內(nèi)腐蝕 管道的內(nèi)腐蝕是由管道輸送的介質(zhì)含有腐蝕性成分引起的輸送的介質(zhì)不同，腐蝕的因素也就不同。目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)CO2或H2S單獨(dú)作用下腐蝕的研究比較充分，而對(duì)H2S、CO2共存體系中，尤其是高溫高壓條件下多相流動(dòng)介質(zhì)中H2S、CO2腐蝕的研究比較少，對(duì)于實(shí)際工況條件下有針對(duì)性的研究就更少，尚無(wú)法滿足實(shí)際防腐應(yīng)用的需要1。因此，對(duì)管道內(nèi)腐蝕的研究是具有很重要意義。2.1 內(nèi)腐蝕類(lèi)型基于油氣管道內(nèi)腐蝕環(huán)境的特點(diǎn)，油氣管道的內(nèi)腐蝕主要

6、包括溶解氧腐蝕、H2S腐蝕、CO2腐蝕、多相流沖刷腐蝕和硫酸鹽還原菌(SRB)腐蝕等幾種類(lèi)型。其中溶解氧腐蝕主要指對(duì)鉆柱系統(tǒng)的腐蝕，H2S腐蝕、CO2腐蝕、多相流沖刷腐蝕和SRB腐蝕則主要發(fā)生在油套管、集輸管線和長(zhǎng)輸管線上2。2.2內(nèi)腐蝕機(jī)理2.2.1 H2S腐蝕(1)硫化氫電化學(xué)腐蝕過(guò)程。 硫化氫在水中離解：H2S H+HS-HS- H+S2-陽(yáng)極反應(yīng)：FeFe2+2e陰極反應(yīng)：2H+2eH2H2S離解產(chǎn)物HS- , S2-吸附在金屬的表面，形成加速的吸附復(fù)合物離子Fe(HS)一。吸附HS- ,S2-使金屬的電位移向負(fù)值，促進(jìn)陰極放氫的加速，而氫原子為強(qiáng)去極化劑，易在陰極得到電子，同時(shí)使鐵原

7、子間金屬鍵的強(qiáng)度大大削弱，進(jìn)一步促進(jìn)陽(yáng)極溶解反應(yīng)而使鋼鐵腐蝕3。 (2)硫化氫導(dǎo)致氫脆過(guò)程。氫在鋼中的存在狀態(tài)而導(dǎo)致鋼基體開(kāi)裂的過(guò)程，至今還尚無(wú)統(tǒng)一的定論。但普遍認(rèn)為，萌生裂紋的部位必須富集足夠的氫。鋼材的缺陷處(晶界、相界)、位錯(cuò)、三維應(yīng)力區(qū)等，這些缺陷與氫的結(jié)合能力很強(qiáng)，可將氫捕捉，這些缺陷處便成為氫的富集區(qū)。通常把這些缺陷叫陷阱。當(dāng)氫在金屬內(nèi)部陷阱富集到一定程度，便會(huì)沉淀出氫氣。據(jù)估算這種氫氣的強(qiáng)度可達(dá)300MPa，于是促進(jìn)鋼材的脆化，局部區(qū)域發(fā)生塑性變形，萌生裂紋導(dǎo)致開(kāi)裂3。2.2.2 CO2 腐蝕CO2對(duì)碳鋼的腐蝕是一個(gè)不可低估的因素。鋼鐵在含CO2水溶液的溶解過(guò)程中有兩個(gè)不同的還原

8、過(guò)程。其一是HCO3-直接還原析出氫；其二是金屬表面的HC0 3-離子濃度極低時(shí)，H2O被還原析出氫。(1)CO2的腐蝕機(jī)理3。CO2(溶液)CO2(吸附)CO2(吸附)+H2O H2CO3(吸附)H2CO3(吸附)+e- H(吸附)+HCO3- (吸附)H2CO3(吸附)+H2O H3+O+HCO3-H3+O+e- H(吸附)+H2OHCO3-(吸附)+ H3+OH2CO3(吸附)+H2O腐蝕開(kāi)始時(shí)，金屬表面早已形成結(jié)合力較強(qiáng)的Fe(HCO3)2，該膜可發(fā)生變化：Fe ( HCO3 ) 2+Fe2FeCO3+ H2，從而形成和金屬基體結(jié)合力較差的FeCO3膜。該轉(zhuǎn)化過(guò)程中，F(xiàn)eCO3的體積較

9、Fe(HCO3)2的體積小，轉(zhuǎn)化過(guò)程中體積收縮，形成微孔的保護(hù)性較差的FeCO3膜，因而引發(fā)碳鋼的腐蝕(主要為點(diǎn)蝕)。所以，雖然碳鋼在較寬的pH值范圍內(nèi)、在飽和的CO2鹽溶液中可形成一層牢固的Fe( HCO3 )2膜，該膜對(duì)碳鋼有一定的保護(hù)作用，但隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，F(xiàn)e(HCO3 )2會(huì)逐漸轉(zhuǎn)化為與金屬結(jié)合力較差的FeCO3而失去保護(hù)作用。鋼鐵表面覆蓋的不同產(chǎn)物的區(qū)域和不同腐蝕產(chǎn)物的邊界處可能因?yàn)殡娕甲饔枚鴮?dǎo)致局部腐蝕。2.2.3 多相流腐蝕多相流按其腐蝕環(huán)境有以下幾種類(lèi)型：清潔環(huán)境(無(wú)固體、無(wú)腐蝕)；沖蝕環(huán)境(固體(沙)存在、無(wú)腐蝕)；腐蝕環(huán)境(無(wú)沙、有腐蝕)；沖蝕和腐蝕運(yùn)行(固體和腐蝕介質(zhì)都

10、存在)。流動(dòng)型態(tài)對(duì)腐蝕也有很大的影響。而流態(tài)與許多因素有關(guān)，如流速、流體粘度、介質(zhì)組成及含量、管子傾角等。對(duì)于油田油、氣、水多相流，按流態(tài)可分為分層流、波狀流、段塞流、環(huán)狀流和環(huán)霧流等類(lèi)型。在低的氣、液(相)速度下，常出現(xiàn)平滑的或波狀的層狀流，特別是在水平和稍微傾斜的管流中，由于重力的作用，相態(tài)趨于分層，水層常出現(xiàn)在管底，而油流在其上；當(dāng)氣相速度較低而液相速度較高時(shí)，會(huì)產(chǎn)生段塞流；當(dāng)氣相速度較高時(shí)，會(huì)觀察到段塞一種間歇流態(tài)。在段塞流的前面形成一個(gè)夾帶著氣體的高紊流混合區(qū)。研究表明，在各種多相流型態(tài)中，段塞流對(duì)管道腐蝕最嚴(yán)重。這是由于高速紊流造成管壁出現(xiàn)很高的剪應(yīng)力，在流體沖刷和剪切的共同作用下

11、，管壁表面膜(緩蝕劑膜和腐蝕沉積物)被損壞剝落，加劇了腐蝕及沖蝕效應(yīng)，使腐蝕顯著增大3。2.2.4 O2腐蝕 在含有氧氣的溶液中，電極表面將發(fā)生氧化還原反應(yīng)，其反應(yīng)機(jī)理十分復(fù)雜，通常有中間態(tài)粒子或氧化物形成，不同的溶液中其反應(yīng)機(jī)理也不一樣。 在酸性溶液中，氧化還原的總反應(yīng)為：O2+4H+ +4e 2H2O其可能的反應(yīng)機(jī)制由下列步驟組成：O2+e O2-O2-+H+HO2HO2+eHO2-在中性或堿性溶液中，氧還原的總反應(yīng)為：O2+2H2O+4e40H-其反應(yīng)機(jī)制為：O2+eO2-O2-+H2O+eHO2-+OH-HO2-+H2O+2e3OH- 以氧氣的還原反應(yīng)為陰極過(guò)程的腐蝕，叫做吸氧腐蝕。與

12、氫原子還原反應(yīng)相比，氧還原反應(yīng)可以在正得多的電位下進(jìn)行。大多數(shù)金屬在中性或堿性溶液中，以及少數(shù)電位較正的金屬在含氧氣的弱酸中的腐蝕都屬于吸氧腐蝕或氧去極化腐蝕4。 在油氣管道中，氧的去極化腐蝕反應(yīng)為：在陽(yáng)極：FeFe2+2e去極化：O2+2H2O+4e40H-Fe2+20H-Fe(OH)2腐蝕產(chǎn)物：4Fe(OH)2+ O2 +2H2O4Fe(OH)3總反應(yīng)式：4Fe+3O2+ 6H2O4Fe(OH)33、內(nèi)腐蝕監(jiān)測(cè)技術(shù)腐蝕監(jiān)測(cè)方法可以分為兩大類(lèi)，一是在設(shè)備運(yùn)行一定時(shí)期后檢測(cè)有無(wú)裂紋，有無(wú)局部腐蝕穿孔的危險(xiǎn)，剩余壁厚是多少，它主要是為了控制和防止突發(fā)事故。主要方法有超聲波法、漏磁法等；二是檢測(cè)腐

13、蝕速度，主要方法有掛片法、電阻探針?lè)ā㈦娀瘜W(xué)法、磁感法等。通常把前者稱作腐蝕的離線檢測(cè)，后者稱作腐蝕的在線監(jiān)測(cè)。3.1離線監(jiān)測(cè)3.1.1渦流法一種離線方法，監(jiān)測(cè)物件表面裂紋和孔蝕，不作為運(yùn)行中設(shè)備的內(nèi)部腐蝕探測(cè)手段。 3.1.2漏磁法漏磁法用于監(jiān)測(cè)表面裂紋和孔蝕的離線監(jiān)測(cè)，當(dāng)作為運(yùn)行中設(shè)備的內(nèi)部腐蝕探測(cè)手段時(shí)，腐蝕缺陷要足夠深。智能清管器是裝有測(cè)量?jī)x器并沿管線內(nèi)部前進(jìn)的運(yùn)行工具。將一強(qiáng)磁場(chǎng)加到測(cè)量管線上，沿管線表面檢查漏磁特性的各種異常情況。在具有均勻壁厚的管中，探測(cè)元件得不到任何響應(yīng)，但碰到金屬損失區(qū)域時(shí)，均勻的磁力線分布圖形受到了干擾，同時(shí)測(cè)到了信號(hào)。利用智能清管器可檢查管線內(nèi)、外表面的疵

14、病情況。 3.1.3超聲波測(cè)厚法也屬于離線方法，這種方法利用壓電換能器產(chǎn)生的高頻聲波穿過(guò)材料，測(cè)量回聲返回探頭的時(shí)間或記錄產(chǎn)生共鳴時(shí)聲波的振幅作為訊號(hào)，來(lái)監(jiān)測(cè)缺陷或測(cè)量壁厚。一般采用示波器或曲線記錄儀顯示接受到的訊號(hào)，比較先進(jìn)的儀器則可以直接顯示缺陷，或給出厚度的數(shù)值。超聲波法廣泛地用于監(jiān)測(cè)化工設(shè)備內(nèi)部的缺陷、腐蝕損傷以及測(cè)量設(shè)備和管道的壁厚。超聲波測(cè)厚法可以對(duì)運(yùn)轉(zhuǎn)中的設(shè)備反復(fù)進(jìn)行測(cè)量，但是難以獲得足夠的靈敏度來(lái)跟蹤記錄腐蝕速度的變化。 3.1.4掛片法掛片法也叫掛片失重法，它的出現(xiàn)，標(biāo)志著腐蝕監(jiān)測(cè)規(guī)范化的開(kāi)始，掛片監(jiān)測(cè)是腐蝕監(jiān)測(cè)最基本的方法之一，具有操作簡(jiǎn)單，數(shù)據(jù)可靠性高等特點(diǎn)，可作為設(shè)備和

15、管道選材的重要依據(jù)。它可以同時(shí)對(duì)幾種材料進(jìn)行試驗(yàn)，定量地測(cè)量出材料在工業(yè)介質(zhì)環(huán)境中的腐蝕速度。它作為最原始的方法之一，其原理簡(jiǎn)單，被大多數(shù)現(xiàn)場(chǎng)人員接受。適用各種介質(zhì)即電解質(zhì)和非電解質(zhì)，監(jiān)測(cè)周期一般一個(gè)月以上，目前還不能實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測(cè)。3.1.5氫探頭監(jiān)測(cè)技術(shù) 在酸性環(huán)境中，腐蝕的產(chǎn)生往往伴隨有原子氫，當(dāng)陰極反應(yīng)是析氫反應(yīng)的時(shí)候，可以用這個(gè)現(xiàn)象來(lái)測(cè)量腐蝕速度。此外，陰極反應(yīng)產(chǎn)生的氫本身能引起生產(chǎn)設(shè)備破壞。析氫產(chǎn)生的問(wèn)題包括氫脆、應(yīng)力破裂和氫鼓泡。這三種破壞都是由于吸收了腐蝕產(chǎn)生的原子氫或在高溫下吸收了工藝介質(zhì)中的氫原子。氫監(jiān)測(cè)所測(cè)量的是生成氫的滲入傾向，從而表明結(jié)構(gòu)材料的危險(xiǎn)趨勢(shì)。氫探針是一種中心

16、鉆有一小而深孔的金屬棒，當(dāng)它插人到腐蝕環(huán)境中后，氫原子滲過(guò)金屬棒在孔內(nèi)聚集，結(jié)合成氫分子，通過(guò)測(cè)量孔內(nèi)氫壓的變化情況可以監(jiān)測(cè)腐蝕速率及材料對(duì)氫脆的敏感性，主要是用于含硫化氫的環(huán)境。雖然原理是對(duì)的，但實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明這類(lèi)系統(tǒng)也不是沒(méi)有問(wèn)題的。3.1.6電化學(xué)阻抗譜電化學(xué)阻抗譜(EIS)優(yōu)于其它暫態(tài)技術(shù)的特點(diǎn)是只需對(duì)處于穩(wěn)態(tài)的體系施加一個(gè)無(wú)限小的正弦波擾動(dòng)，這對(duì)于研究電極上的薄膜，如修飾電極和電化學(xué)沉積膜的現(xiàn)場(chǎng)研究十分重要，因?yàn)檫@種測(cè)量不會(huì)導(dǎo)致膜結(jié)構(gòu)發(fā)生大的變化。EIS 的應(yīng)用頻率范圍廣(102105Hz)，可同時(shí)測(cè)量電極過(guò)程的動(dòng)力學(xué)參數(shù)和傳質(zhì)參數(shù)，并可通過(guò)詳細(xì)的理論模型或經(jīng)驗(yàn)的等效電路，即用理想元件

17、(如電阻和電容等)來(lái)表示體系的法拉第過(guò)程、空間電荷以及電子和離子的傳導(dǎo)過(guò)程，說(shuō)明非均態(tài)物質(zhì)的微觀性質(zhì)分布，EIS已成為研究電化學(xué)體系和腐蝕體系的一種有效的方法。該技術(shù)對(duì)于高阻電解液及范圍廣泛的許多介質(zhì)條件都具有較大可靠性，但由于在較寬的頻率范圍內(nèi)測(cè)量交流阻抗需時(shí)很長(zhǎng)，難做到實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)腐蝕速率，不適合現(xiàn)場(chǎng)腐蝕監(jiān)測(cè)。 3.1.7 光電化學(xué)方法技術(shù)光電化學(xué)方法是一種原位研究方法，對(duì)于表征鈍化膜的光學(xué)和電子性質(zhì)、分析金屬相合金表面層的組成和結(jié)構(gòu)以及研究金屬腐蝕過(guò)程均有很好的效果。作為一種在微米及納米尺度范圍內(nèi)研究光電活性材料及光誘導(dǎo)局部光電化學(xué)的新技術(shù)，激光掃描光電化學(xué)顯微技術(shù)的研究不僅豐富了人們從較微

18、觀的角度對(duì)金屬氧化膜電極、半導(dǎo)體電極表面修飾及腐蝕過(guò)程等的認(rèn)識(shí)，而且也促進(jìn)了光電化學(xué)理論的發(fā)展與完善，預(yù)期今后該技術(shù)將在金屬鈍化膜的孔蝕及其破壞過(guò)程研究中有廣闊的應(yīng)用前景。3.1.8 拉曼光譜激光拉曼光譜在過(guò)去的近二十年中越來(lái)越廣泛地在金屬腐蝕研究領(lǐng)域被運(yùn)用，主要包括用電化學(xué)調(diào)制的原位表面增強(qiáng)拉曼散射(SERS)對(duì)一些重要的緩蝕劑體系的研究和用電化學(xué)調(diào)制的 SERS、普通拉曼光譜以及其它的原位或準(zhǔn)原位拉曼光譜應(yīng)用形式對(duì)一些氧化或鈍化膜進(jìn)行表征和研究。近幾年，拉曼光譜已被用于漆膜下金屬腐蝕產(chǎn)物的研究，研究大氣腐蝕、局部腐蝕以及測(cè)量氧化膜應(yīng)力的工作也正在探索和進(jìn)行中。這些多屬于非電化學(xué)調(diào)制的原位或

19、準(zhǔn)原位的應(yīng)用形式。3.2 在線監(jiān)測(cè)方法3.2.1監(jiān)測(cè)孔法監(jiān)測(cè)孔法是最早的在線監(jiān)測(cè)手段，直接在設(shè)備外壁上操作，監(jiān)測(cè)周期為一年、二年或更長(zhǎng)。 3.2.2電阻法電阻法開(kāi)始于五十年代，利用金屬材料電阻與材料截面積得關(guān)系，應(yīng)用電子技術(shù)使連續(xù)在線監(jiān)測(cè)成為現(xiàn)實(shí)，該技術(shù)是掛片法的技術(shù)延伸和發(fā)展，適于各種介質(zhì)，可實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測(cè)。該法測(cè)定金屬腐蝕速度，是根據(jù)金屬試樣由于腐蝕作用使橫截面積減小導(dǎo)致電阻增大的原理。目前，已經(jīng)研制出較多的電阻探針用于監(jiān)測(cè)設(shè)備的腐蝕情況，是研究設(shè)備腐蝕的一種有效工具。運(yùn)用該法可以在設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中對(duì)其腐蝕狀況進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測(cè)，能準(zhǔn)確地反映出運(yùn)行階段的腐蝕率及變化，能適用于各種不同介質(zhì)，不受介質(zhì)導(dǎo)

20、電率的影響，其使用溫度僅受制作材料的限制；適合監(jiān)控腐蝕速度較大的設(shè)備的腐蝕。 3.2.3 線性極化法線性極化法對(duì)腐蝕情況變化響應(yīng)快，能獲得瞬間腐蝕速率，比較靈敏，可以及時(shí)地反映設(shè)備操作條件的變化，是一種非常適用于監(jiān)測(cè)的方法。線性極化法不適于在導(dǎo)電性差的介質(zhì)中應(yīng)用，這是由于當(dāng)設(shè)備表面有一層致密的氧化膜或鈍化膜，甚至堆積有腐蝕產(chǎn)物時(shí)，將產(chǎn)生假電容而引起很大的誤差，甚至無(wú)法測(cè)量。此外，由線性極化法得到腐蝕速率的技術(shù)基礎(chǔ)是基于穩(wěn)態(tài)條件，所測(cè)物體是均勻腐蝕或全面腐蝕，因此線性技術(shù)不能提供局部腐蝕信息，但可以在線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)腐蝕率。 3.2.4 電位法作為一種腐蝕監(jiān)測(cè)技術(shù)，電位監(jiān)測(cè)有其明顯優(yōu)點(diǎn)：可以在不改變金

21、屬表面狀態(tài)、不擾亂生產(chǎn)體系的條件下從生產(chǎn)裝置本身得到快速響應(yīng)，能測(cè)量插入生產(chǎn)裝置的試樣。電位法已在陰極保護(hù)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)中應(yīng)用多年，并被用于確定局部腐蝕發(fā)生的條件，但它不能反映腐蝕速率。與所有電化學(xué)測(cè)量技術(shù)一樣，它只適用于電解質(zhì)體系，且要求溶液中腐蝕性物質(zhì)有良好的分散能力，以探測(cè)到整體的全面電位狀態(tài)。電位法主要適用于陰極保護(hù)和陽(yáng)極保護(hù)、指示系統(tǒng)活化-鈍化行為、探測(cè)腐蝕初期過(guò)程及探測(cè)局部腐蝕等領(lǐng)域。 3.2.5磁阻法磁阻法即電感法，出現(xiàn)于九十年代，是通過(guò)監(jiān)測(cè)電磁場(chǎng)強(qiáng)度的變化來(lái)測(cè)試金屬試樣腐蝕減薄，該技術(shù)是掛片法的技術(shù)延伸和發(fā)展，其特點(diǎn)是測(cè)試敏感度高，適用于各種介質(zhì)，壽命較短，可以實(shí)現(xiàn)在線腐蝕監(jiān)測(cè)。 3

22、.2.6 電化學(xué)噪聲技術(shù)電化學(xué)噪聲(Electrohemical noise,簡(jiǎn)稱 ECN)是指電化學(xué)動(dòng)力系統(tǒng)中,其電化學(xué)狀態(tài)參量（如電極電位、外測(cè)電流密度等)的隨機(jī)非平衡波動(dòng)現(xiàn)象。這種噪聲產(chǎn)生于電化學(xué)系統(tǒng)的本身，而不是來(lái)源于控制儀器的噪音或是其它的外來(lái)干擾。自從腐蝕金屬電極的電位波動(dòng)現(xiàn)象在 1968 年被得到首次記錄以來(lái)，電化學(xué)噪聲技術(shù)作為一門(mén)新興的實(shí)驗(yàn)手段在腐蝕與防護(hù)科學(xué)領(lǐng)域得到了長(zhǎng)足的發(fā)展。該技術(shù)是一種原位無(wú)損的監(jiān)測(cè)技術(shù)，在測(cè)量過(guò)程中無(wú)須對(duì)被測(cè)電極施加可能改變腐蝕電極腐蝕過(guò)程的外界擾動(dòng)；該技術(shù)無(wú)須預(yù)先建立被測(cè)體系的電極過(guò)程模型：另外，該技術(shù)無(wú)須滿足阻納的3個(gè)基本條件，而且可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離監(jiān)

23、測(cè)。電化學(xué)噪聲技術(shù)可以監(jiān)測(cè)諸如均勻腐蝕、孔蝕、裂蝕、應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂多種類(lèi)型的腐蝕，并且能夠判斷金屬腐蝕的類(lèi)型。3.2.7薄層活化技術(shù)薄層活化技術(shù)是對(duì)于難以接觸到的被測(cè)表面或被測(cè)表面被重疊結(jié)構(gòu)遮蓋時(shí)，帶電粒子活化或中子活化等核反應(yīng)方法適用于監(jiān)測(cè)磨損腐蝕的有力工具。薄層活化方法(TLA)是一種先進(jìn)的磨損測(cè)量技術(shù)，在現(xiàn)代工業(yè)中的應(yīng)用越來(lái)越廣。 同常規(guī)的磨損測(cè)量方法相比，薄層活化法是非接觸式無(wú)損遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)磨損、腐蝕和沖蝕等材料表面的剝蝕，不需拆卸零件，可在線進(jìn)行磨損測(cè)量：可以同時(shí)測(cè)量一臺(tái)機(jī)器中幾個(gè)零部件表面的磨損量。該法靈敏度高、活化面積小、放射性活度很低，在使用時(shí)低于國(guó)家規(guī)定安全值;同時(shí)比常規(guī)方法所耗的

24、費(fèi)用低，試驗(yàn)時(shí)間明顯縮短，費(fèi)效比更合理。 3.2.8場(chǎng)圖像技術(shù)場(chǎng)圖像技術(shù)(FSM)也有譯成“電指紋法”。通過(guò)在給定范圍進(jìn)行相應(yīng)次數(shù)的電位測(cè)量，可對(duì)局部現(xiàn)象進(jìn)行監(jiān)測(cè)和定位。FSM 的獨(dú)特之處在于將所有測(cè)量的電位同監(jiān)測(cè)的初始值相比較，這些初始值代表了部件最初的幾何形狀，可以將它看成部件的“指紋”，電指紋法名稱即得名于此。與傳統(tǒng)的腐蝕監(jiān)測(cè)方法(探針?lè)?相比，F(xiàn)SM 在操作上沒(méi)有元件暴露在腐蝕、磨蝕、高溫和高壓環(huán)境中，不存在監(jiān)測(cè)部件損耗問(wèn)題，在進(jìn)行裝配或發(fā)生誤操作時(shí)沒(méi)有泄漏的危鹼。運(yùn)用該法對(duì)腐蝕速度測(cè)量是在管道、罐或容器壁上進(jìn)行，而不用小探針或試片測(cè)試。該技術(shù)敏感性和靈活性要比多數(shù)非破壞性試驗(yàn)(NDT

25、)好，可以對(duì)不能觸及部位進(jìn)行監(jiān)測(cè)，例如對(duì)具有輻射危害的核能發(fā)電廠設(shè)備危險(xiǎn)區(qū)域裂紋的監(jiān)測(cè)等。 3.2.9恒電量技術(shù)恒電量技術(shù)作為一種研究和評(píng)價(jià)鋼筋腐蝕的方法，在某些方面比傳統(tǒng)的方法具有優(yōu)勢(shì)，它有著快速、擾動(dòng)小、無(wú)損監(jiān)測(cè)和結(jié)果定量等特點(diǎn)，而且可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)在線測(cè)量，因此是一種極具應(yīng)用潛力的腐蝕監(jiān)測(cè)方法。 除以上方法之外，還有一些處在基礎(chǔ)研究中的腐蝕監(jiān)測(cè)技術(shù)，例如：著眼于金屬鈍化膜的孔蝕及其破壞過(guò)程研究的光電化學(xué)方法技術(shù)、被用于漆膜下金屬腐蝕產(chǎn)物研究的拉曼光譜技術(shù)等等，這些都為對(duì)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用技術(shù)的選擇提供了一定范圍的指導(dǎo)，對(duì)各種方法的適用性有了較為深刻的認(rèn)識(shí)。這些腐蝕監(jiān)測(cè)技術(shù)中，有的早已成熟，有的正在應(yīng)用

26、，還有些則處于研究階段。實(shí)際應(yīng)用中，要通過(guò)對(duì)腐蝕監(jiān)測(cè)技術(shù)的原理、使用特點(diǎn)進(jìn)行比較，以便選擇適合現(xiàn)場(chǎng)腐蝕特點(diǎn)的有效的技術(shù)和方法。4內(nèi)腐蝕檢測(cè)技術(shù)管道發(fā)生腐蝕后, 通常表現(xiàn)為管道的管壁變薄, 出現(xiàn)局部的凹坑和麻點(diǎn)。 管道內(nèi)腐蝕檢測(cè)技術(shù)主要是針對(duì)管壁的變化來(lái)進(jìn)行測(cè)量和分析的。 在沒(méi)有開(kāi)挖的情況下進(jìn)行的管道內(nèi)腐蝕檢測(cè), 一般采用漏磁通法、超聲波法、渦流檢測(cè)法、激光檢測(cè)法和電視測(cè)量法等。 其中, 激光檢測(cè)法和電視測(cè)量法需和其他方法配合，才能得出有效準(zhǔn)確的腐蝕數(shù)據(jù)。 而渦流檢測(cè)法雖然可適用于多種黑色金屬和有色金屬, 例如探測(cè)蝕孔、裂紋、全面腐蝕和局部腐蝕，但渦流對(duì)于鐵磁材料的穿透力很弱，只能用來(lái)檢查表面腐

27、蝕。 而且，如果在金屬表面的腐蝕產(chǎn)物中有磁性垢層或存在磁性氧化物，就可能給測(cè)量結(jié)果帶來(lái)誤差5。 另外，由于渦流法的檢測(cè)結(jié)果與被測(cè)金屬的電導(dǎo)率有密切關(guān)系，為了提高測(cè)量精度, 還要求被測(cè)體系最好保持恒溫。 所以，現(xiàn)在國(guó)內(nèi)外使用較為廣泛的管道腐蝕檢測(cè)方法是漏磁法和超聲波檢測(cè)法6。4.1 漏磁法漏磁法腐蝕檢測(cè)具有以下特點(diǎn)7：( 1) 受管道幾何形狀和缺陷形狀的影響；( 2) 受管徑和壁厚以及被檢測(cè)管道材質(zhì)的影響；( 3) 信號(hào)大小與缺陷之間缺乏準(zhǔn)確的對(duì)應(yīng)關(guān)系，檢測(cè)精度受到限制；( 4) 如采用線圈式傳感器，檢測(cè)結(jié)果受速度的影響；( 5) 可以用于不同介質(zhì)，受介質(zhì)內(nèi)雜質(zhì)影響不大，適應(yīng)性強(qiáng)；( 6) 耗電

28、量低，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；( 7) 能測(cè)到很深的缺陷直至穿孔。4.2超聲波法超聲波法腐蝕檢測(cè)具有以下特點(diǎn)7：( 1) 受輸送介質(zhì)限制，難以用于氣管道檢測(cè)；( 2) 存在檢測(cè)盲區(qū), 無(wú)法檢測(cè)到即將穿孔的缺陷；( 3) 對(duì)管壁表面平整度要求高，檢測(cè)結(jié)果受管內(nèi)雜質(zhì)特別是蠟層影響大；( 4) 每個(gè)探頭要提供高頻、高壓脈沖，因此耗電量比漏磁法大；( 5) 檢測(cè)精度高, 在其可測(cè)的厚度范圍內(nèi)可達(dá)0.1mm( 6) 可得到定量的檢測(cè)結(jié)果，可直接分辨內(nèi)、外腐蝕；( 7) 不同的管道材質(zhì)對(duì)檢測(cè)結(jié)果基本無(wú)影響。4.3 檢測(cè)技術(shù)應(yīng)與安全評(píng)價(jià)技術(shù)相結(jié)合長(zhǎng)輸管道安全評(píng)價(jià)可以分為安全預(yù)評(píng)價(jià)、安全驗(yàn)收評(píng)價(jià)、安全現(xiàn)狀評(píng)價(jià)，安全專項(xiàng)評(píng)價(jià)

29、。管線的安全性評(píng)價(jià)主要包括剩余強(qiáng)度、剩余壽命和經(jīng)濟(jì)性評(píng)估三方而的內(nèi)容。只有將管線的檢測(cè)技術(shù)與安全評(píng)價(jià)技術(shù)有機(jī)的結(jié)合，才能充分發(fā)揮技術(shù)檢測(cè)的功效，檢測(cè)只是手段，安全性評(píng)價(jià)才是檢測(cè)的最終目的6。通過(guò)檢測(cè)技術(shù)與安全評(píng)價(jià)技術(shù)相結(jié)合能夠更好地實(shí)現(xiàn)對(duì)長(zhǎng)輸管道的控制和防護(hù)，從而保證管道的安全運(yùn)行，節(jié)省經(jīng)濟(jì)支出，提高管道的可靠性和運(yùn)行效率。5、內(nèi)腐蝕控制措施5.1添加緩蝕劑 投加緩蝕劑是一種經(jīng)濟(jì)有效的防腐措施。李勃在室內(nèi)復(fù)配篩選實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行了端點(diǎn)加藥試驗(yàn)。經(jīng)監(jiān)測(cè)，加緩蝕劑后殺菌率達(dá)95%以上，緩蝕率達(dá)75%以上，取得了較好的防護(hù)效果1。使用緩蝕劑有以下明顯的優(yōu)點(diǎn)3 ： (1)基本上不改變腐蝕環(huán)境，就可獲得良好的防腐蝕效果；(2)可基本不增加設(shè)備投資，操作簡(jiǎn)便，見(jiàn)效快； (3)對(duì)于腐蝕環(huán)境變化，可通過(guò)相應(yīng)改變緩蝕劑的種類(lèi)或濃度來(lái)保證防腐蝕效果；(4)同一配方的緩蝕劑組分有時(shí)可以同時(shí)防止多種金屬在不同腐蝕環(huán)境中的腐蝕破壞。5.2內(nèi)涂層防護(hù)與襯里防腐技術(shù)在管道內(nèi)采用內(nèi)涂層技術(shù)可以有