緩蝕劑在天然氣管道的應(yīng)用

　　[摘 要]介紹了緩蝕劑的機理、分類，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)用效果評價。
　　[關(guān)鍵詞]天然氣 管道 緩蝕劑 加注
　　中圖分類號：S255 文獻標識碼：A 文章編號：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?shù)臐舛群托问酱嬖谟诃h(huán)境（介質(zhì)）中時，可以防止或減緩腐蝕的化學物質(zhì)或幾種化學物質(zhì)的混合物。一般來說，緩蝕劑是指那些用在金屬表面起防護作用的物質(zhì)，加入微量或少量這類化學物質(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。同時還能保持金屬材料原來的物理、力學性能不變。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、機理
　　1.1 緩蝕劑的分類
　　緩蝕劑有多種分類方法，從不同角度對緩蝕劑分類。按物質(zhì)化學組成劃分，緩蝕劑可分為無機緩蝕劑，有機緩蝕劑，聚合物類緩蝕劑；按電化學腐蝕的控制部位分類，分為陽極型緩蝕劑，陰極型緩蝕劑和混合型緩蝕劑；根據(jù)緩蝕劑形成的保護膜的類型，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)中常用此類緩蝕劑。
　　油溶性緩蝕劑：這類緩蝕劑可溶于礦物油，作為防銹油（脂）的主要添加劑。它們大多是有機緩蝕劑，分子中存在著極性基團（親金屬和水）和非極性基團（親油的碳氫鏈）。因此，這類緩蝕劑可在金屬/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)常用此類緩蝕劑。
　　1.2 緩蝕劑機理
　　無機緩蝕劑主要通過影響金屬的極化來阻滯腐蝕過程，有機緩蝕劑主要是通過在金屬表面形成吸附膜來阻止腐蝕的，有機緩蝕劑的極性基團的吸附可分為物理吸附和化學吸附。
　　物理吸附：物理吸附是具有緩蝕能力的有機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。物理吸附的特點是吸附作用力小、吸附熱小、活化能低、與溫度無關(guān)；吸附的可逆性大、易吸附、易脫附；對金屬無選擇性；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。
　　化學吸附：化學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。化學吸附的特點是吸附作用力大、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)實驗室和現(xiàn)場試驗結(jié)果，生產(chǎn)實踐經(jīng)驗和產(chǎn)品性能，來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)計要求
　　對需采用緩蝕劑的碳鋼和低合金鋼管道，設(shè)計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、加注方式能使整個管道都能得到充分的保護。
　　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，當有元素硫存在時，緩蝕劑評價包括硫的影響；緩蝕劑與管輸介質(zhì)及其他化學劑的配伍性；管道流體流整速變化對緩蝕劑性能的影響；具有良好的溶解性，無沉淀和相分離；不形成穩(wěn)定的乳化；具有適當?shù)某志眯裕ㄡ槍ν磕ㄓ镁徫g劑）；毒性要求，低毒；易于儲存、運輸、使用和注入；對下游工藝可能造成的有害影響；費用、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管道，最好的間歇處理方式是通過清管裝置，采用段塞形式對管道內(nèi)壁進行緩蝕劑涂抹處理。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)評價價確定的緩蝕劑保護濃度為基礎(chǔ)，通過現(xiàn)場試驗而定，并在今后管道的運行過程中根據(jù)腐蝕監(jiān)測結(jié)果進行調(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確定的，一般根據(jù)集輸系統(tǒng)的腐蝕程度和腐蝕劑的評價結(jié)果，按緩蝕劑的濃度為500mg/L來定。如果不能確定管線中水的含量，可根據(jù)輸氣量進行確定，即0.1L-0.66L/萬m3.考慮到實際操作過程存在損耗，需在計算量的基礎(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單的重力式加注裝置，也可用化學劑加注計量泵及文丘里或噴嘴加注。設(shè)計的噴嘴或文丘里管，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)測和緩蝕劑效果評定
　　在線腐蝕監(jiān)測。采用在線腐蝕監(jiān)測技術(shù)能評價輸送介質(zhì)的腐蝕性和加注緩蝕劑的保護效果，一般同時采用兩種以上的評定方法。常用的在線腐蝕監(jiān)測方法有失重掛片法、腐蝕測試短節(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)測設(shè)備。
　　管輸介質(zhì)監(jiān)測。定期對管輸介質(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。測定從過濾器和捕集器中清除出來的腐蝕產(chǎn)物的體積和重理的變化，并進行化學分析和拍照，可用于評定緩蝕劑防護效果。
　　智能清管檢測。采用漏磁、超聲波等智能檢測儀定期對管道和設(shè)備進行智能清管檢測，以確定管線的腐蝕程度，檢驗緩蝕劑實用效果。
　　固定和定期檢測。采用超聲波測厚、超聲波掃描等檢測技術(shù)定期對管道彎頭和可能有水沉積處等危險部分進行腐蝕檢測，選定的檢測位置做到固定，能長期連續(xù)使用，防止特殊部位易產(chǎn)生的點蝕風險。
　　3 結(jié)束語
　　針對越來越惡劣的油氣田生產(chǎn)環(huán)境和多元化的油氣田開發(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；二是開發(fā)多功能型緩蝕劑新品種。
　　參考文獻
　　[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)用與研究進展[J].全面腐蝕控制，2010，24（6）：26-30.
　　[2] 孫濤，蔣大風等，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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