油气管道的内腐蚀防护技术主要有:选用耐腐蚀金属材料或非金属材料、加注缓蚀剂、使用内涂层或衬里、改变环境介质成分等。
常用的耐腐蚀非金属管材有以下3种:(1)挤压热塑性管 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)。其中应用最广的是PVC。 (2)玻璃纤维增强热固塑料管(FRP) 通常使用的有两种:①玻璃纤维增强环氧树脂;②玻璃纤维增强聚酯。玻璃纤维增强环氧树脂,是强度最高的非金属管材,也是最贵的。 (3)水泥石棉 水泥石棉由普通水泥、石棉纤维和石英组成,是三种非金属材料中最老的一种。这种材料的最大工作压力可达1035kPa,而且相对易碎,必须小心使用。 非金属管具有耐水腐蚀、质量轻、易于连接和安装、不需外部防护、流体模差损失小等优点。但它也有工作温度极限低、不抗振动和冲击、施工难度大等缺点。 缓蚀剂的选择通常要按照下述步骤来进行:(1)确定腐蚀原因和腐蚀类型。这是选择腐蚀控制方法的第一步,当然也是选择缓蚀剂的第一步。这通常需要测定溶解气体的类型和含量,分析腐蚀产物等。 (2)如果已经清楚腐蚀问题所在,缓蚀剂销售商通常可以帮助进行缓蚀剂选择。也可以利用实验室和现场试验来进行缓蚀剂的初步选择。 (3)缓蚀剂的初步选择完成后,便可进行现场试验,利用不间断的观察,确定缓蚀剂的保护效果。当确定缓蚀剂及加注浓度后,还需继续监测,因为系统的腐蚀性会随时间而变化。 (1)塑料涂层 在涂层和衬里上使用的有两类塑料:热塑性塑料和热固性塑料。热塑性塑料在加热时变软,但它可以在冷却后重新获得它原来的物理性能,例如PVC和聚乙烯。热固性塑料加热时变得更硬和更脆,冷却时不能恢复原来状态,例如,酚醛塑料和环氧树脂。 (2)水泥衬里 最广泛使用的衬里的成分是水泥和砂子。管子用离心浇注法将衬里做到平均厚度6.35~9.5mm,具体厚度取决于管子的尺寸。所用普通水泥中三钙铝酸盐的含量应不大于3%,以便它可以抵抗水中的硫酸盐离子的侵蚀。三钙铝酸盐和硫酸盐离子之间的反应会导致水泥膨胀和开裂。 水泥衬里的优点是:价格低;新旧管材都可用;即使有一定量的裂纹也具有腐蚀保护作用,这是因为管壁的pH值通常足够高,从而可以防止一定侵蚀。 水泥衬里的缺点是:水泥衬里会增加管子重量和减小管子内径;不能通过水泥衬里对管材进行酸化,因为酸会熔解水泥;难以进行焊接连接,但可用石棉垫片和水硬性水泥进行连接;过分的压力波动会导致衬里严重开裂甚至失效。 (3)塑料衬里 塑料管可以插进管道内以提供内腐蚀保护。常用的塑料衬里主要有以下3种: ①水泥灌浆衬里。塑料管插入被保护管线内,并将普通水泥泵入两个管之间的环形空间,典型的塑料衬管为PVC和FBE。较长的塑料管插入实际运行的管线并可用普通水泥浇灌,诸如1000m长的PVC和聚乙烯热塑性管已经流行使用,这种工序通常用来维修已严重腐蚀的管道。较短长度的玻璃纤维管也已作为衬里使用,玻璃纤维除增加玻璃纤维/水泥浆/钢复合系统的强度外,还增加其爆破压力。 ②膨胀衬里。比聚乙烯具有更高韧性和延展性的高相对分子质量、高密度聚乙烯塑料制造的衬管在管线中已得到广泛使用。这种衬管通常以762~1524m的长度插入管线,被衬里的管段用特种法兰连接,对衬里施压使塑料衬里膨胀直到衬里贴紧钢管的内壁,其最大操作温度可达82℃。 ③黏接衬里。用热固黏结剂将PVC黏结到管体上的方法来施加衬里。黏结剂施加在油管内表面和PVC衬里的外表面,并使其晾干。然后将衬里插入管体,加热、加压,被热软化的塑料膨胀并黏结到管道的内壁。 (1)避免缝隙 缝隙容易导致腐蚀,因此在管道设计与安装过程中,需尽量避免人为制造缝隙。 (2)避免低流速区 过低的流速会导致固体和淤渣在低流速区沉淀出来,从而促进浓差电池的形成,并成为细菌生长的理想部位。管道内介质的流速不应低于0.9m/s。 (3)避免高流速区 过高的流速将导致漏流,特别是存在悬浮颗粒和气泡时,将加速腐蚀,而且冲击腐蚀和冲蚀腐蚀也会发生。当经济可行时,建议流速维持在0.9~2.1m/s的范围内。 有时应用大曲率半径弯管代替弯头,弯管曲率半径最好不小于管径的5倍。用两个45°弯管代替一个90°弯管在减轻流体方向突变造成腐蚀方面也非常有效。
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