筆者認(rèn)為,要解決石油機(jī)械的防腐問(wèn)題,首先要對(duì)產(chǎn)生設(shè)備腐蝕的主要原因進(jìn)行系統(tǒng)的分析;其次要有針對(duì)性地研究石油機(jī)械防腐技術(shù),提出不同的防腐措施，
石油機(jī)械的防腐技術(shù)探析
。1 石油機(jī)械設(shè)備腐蝕的主要原因
我國(guó)石油機(jī)械設(shè)備產(chǎn)生腐蝕現(xiàn)象的原因有多種情況,但主要由于氯化物、硫化物、環(huán)烷酸、氫損輕、連多硫酸等化學(xué)物質(zhì)引起的腐蝕現(xiàn)象,加之我國(guó)現(xiàn)有的煉油設(shè)備多是針對(duì)中低度含硫的原油而設(shè)計(jì)的,結(jié)構(gòu)多為鋼鐵筑成,所以腐蝕現(xiàn)象較為嚴(yán)重。
1.1 是硫化物對(duì)石油機(jī)械設(shè)備的腐蝕。國(guó)內(nèi)的腐蝕調(diào)查數(shù)據(jù)顯示,隨著加工進(jìn)口原油數(shù)量的增加,原油的平均含硫量有逐步上升的趨勢(shì),濕硫化氫對(duì)碳鋼設(shè)備的均勻腐蝕,隨溫度的升高而加劇。而且,在原油中硫有多種存在形式,在原油加工過(guò)程中,由于高溫、高壓和催化劑的作用,有些硫化物在100攝氏度以上就可以進(jìn)行分解,一些非活性硫轉(zhuǎn)變?yōu)榛钚粤?而且硫化物與氧化物、氯化物、氮貨物、氰化物、環(huán)烷酸、二氧化碳、水分、氯氣等腐蝕性介質(zhì)相互作用,形成多種含硫腐蝕介質(zhì),出現(xiàn)多種腐蝕形式。
1.2 是氫對(duì)石油機(jī)械設(shè)備的腐蝕。氫可以使石油機(jī)械設(shè)備氫損傷、氫脆、氫鼓泡、表面脫碳、氫腐蝕等,氫腐蝕是指溫度在200攝氏度以上,氫分壓大于0.5MPa造成的腐蝕。氫腐蝕可致使鋼材的表面和內(nèi)部脫碳,造成鋼材的強(qiáng)度、塑性和斷裂韌性降低。
1.3 是連多硫酸對(duì)石油機(jī)械設(shè)備的腐蝕。裝置運(yùn)行期間受硫的腐蝕,在設(shè)備表成生成硫化物,裝置停工期間有氧和水進(jìn)入,與這些硫化物反應(yīng)生成連多硫酸,在連多硫酸和拉伸應(yīng)力的共同作用下,就有可能發(fā)生連多硫酸應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂。
1.4 是環(huán)烷酸對(duì)石油機(jī)械設(shè)備的腐蝕。原油中的有機(jī)酸總稱(chēng)為環(huán)烷酸,其與鐵物質(zhì)直接作用產(chǎn)生腐蝕,與Fes反應(yīng)生成可溶于油的環(huán)烷酸鐵以進(jìn)行反復(fù)的腐蝕,在環(huán)烷酸臨近沸點(diǎn)時(shí)的腐蝕性最強(qiáng),隨著溫度的升高而呈減弱趨勢(shì),但在350攝氏度時(shí),由于硫化氫的影響腐蝕垢下形成高濃度的酸性物質(zhì)。
1.5 是氯化物對(duì)石油機(jī)械設(shè)備的腐蝕。鹽水解后會(huì)生成鹽酸,對(duì)設(shè)備會(huì)產(chǎn)生腐蝕作用。在原油的蒸溜工藝過(guò)程中,受熱后原油中的鹽類(lèi)水解生成腐蝕性很強(qiáng)的HC1,原油中的硫化物則分解成H2O、HC1、H2S,并在冷凝冷卻系統(tǒng)中形成強(qiáng)酸性腐蝕環(huán)境,硫化氫與鹽酸交互作用,使腐蝕速度呈指數(shù)倍增加。而鈉鹽則不會(huì)水解,但是當(dāng)原油中環(huán)烷酸和某些金屬元素存在時(shí),溫度一旦達(dá)到300攝氏度左右就會(huì)水解成腐蝕物質(zhì)。
2 石油機(jī)械設(shè)備的防腐技術(shù)與措施
基于石油機(jī)械設(shè)備腐蝕的原因,石油機(jī)械設(shè)備的制造企業(yè),尤其是技術(shù)研發(fā)隊(duì)伍要從不同層面和多角度地研究防腐技術(shù),制定防腐措施,如材料防腐或工藝防腐等,以此來(lái)提升石油機(jī)械設(shè)備的性能和科技含量。
2.1 是采用防腐蝕材料。所選用材料的性能要具有良好的電絕緣性、抗陰極剝離性、足夠的機(jī)械強(qiáng)度、良好的穩(wěn)定性、簡(jiǎn)便的修補(bǔ)性和抗微生物性能好。常用外防腐層材料有石油瀝青、煤焦油瓷漆、環(huán)氧煤瀝青、膠粘帶、聚乙烯包覆層、環(huán)氧粉末涂層、三層防腐涂層。
當(dāng)前技術(shù)性能較好的為100%固體含量聚氨酯防腐涂料,它是由多異氰酸酯溶液和多元醇溶液通過(guò)化學(xué)反應(yīng)在被防腐界面上形成聚氨酯涂層,該過(guò)程是迅速的、放熱的化學(xué)聚合反應(yīng)過(guò)程。所謂100%固體含量是指涂料不用任何溶劑溶解、攜走或減少任何涂料樹(shù)脂,換句話說(shuō),就是樹(shù)脂正常情況下仍為液體狀態(tài),涂敷后100%轉(zhuǎn)換成固體涂層。主要性能一是附著力好,與鋼材、水泥、鑄鐵等多種材料有著極強(qiáng)的附著力;二是極強(qiáng)的耐磨性決定了它可以廣泛適用于亂石、蘆葦?shù)壤щy施工地帶;三是抗彎曲,對(duì)涂敷后的鋼管加工彎曲出現(xiàn)斷裂或其它機(jī)械損壞的抵抗能力較強(qiáng);四是抗陰極剝離,油氣管道工業(yè)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)證明,抗陰極剝離較好的涂層具有較好的耐腐蝕性能及耐用性能,對(duì)鋼基體具有良好防腐作用的涂層的其抗陰極剝離性能也較強(qiáng)，
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《石油機(jī)械的防腐技術(shù)探析》(http://clearvueentertainment.com)。如果涂層能很好地粘附于鋼基體之上,它往往能耐剪切應(yīng)力腐蝕破壞,涂層服務(wù)壽命將越長(zhǎng);五是.抗?jié)B,水汽滲透率指標(biāo)為4.08mg/cm2.24h,優(yōu)于普通防腐涂料;六是化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,100%固體含量聚氨酯防腐涂層是高交聯(lián)度的聚合體,因此它的化學(xué)性質(zhì)非常穩(wěn)定;七是抗沖擊;八是耐溫差變化,100%固體含量聚氨酯防腐涂層經(jīng)過(guò)30個(gè)循環(huán) (-40～-70℃)的凍融實(shí)驗(yàn)無(wú)變化;九是抗紫外線輻射,經(jīng)過(guò)500h的強(qiáng)紫外線光老化試驗(yàn),涂層不變色、無(wú)粉化,優(yōu)于目前廣泛采用的環(huán)氧粉末、液體環(huán)氧樹(shù)脂涂料及其它抗紫外線涂料。同時(shí),100%固體含量聚氨酯除具有普通防腐涂料的基本性能外,較其它工業(yè)防腐涂料固化速度快,施工便捷,噴涂效率高、溫度適應(yīng)性強(qiáng),且涂料不含有機(jī)揮發(fā)物,不含胺、煤焦油、異氰酸鹽單體等有害物質(zhì),不含可燃物,歷史使用壽命為30年。2.2 是采用防腐蝕涂料。如:無(wú)機(jī)聚合物防腐涂料、環(huán)保耐酸防腐涂料等對(duì)石油機(jī)械的腐蝕都起到一定的作用。首先需要說(shuō)明的是無(wú)機(jī)聚合物防腐涂料,它是由新型無(wú)機(jī)聚合物和經(jīng)過(guò)分散活化的金屬、金屬氧化物納米材料、稀土超微粉體組成的無(wú)機(jī)聚合物涂料,能與物體表面原子快速反應(yīng),生成具有物理、化學(xué)雙重保護(hù)作用,通過(guò)化學(xué)鍵與基體牢固結(jié)合可形成無(wú)機(jī)聚合物防腐涂層,當(dāng)前這種新型的無(wú)機(jī)聚合物防腐涂料已成為保護(hù)鋼鐵的理想涂料。其主要性能和特點(diǎn)是綠色環(huán)保、長(zhǎng)效防腐、附著力強(qiáng)、高效方便、使用方法靈活。其次是機(jī)械裝備環(huán)保耐酸防腐涂料,需要腰果酚改性酚醛樹(shù)脂520份、醇酸樹(shù)脂230份、金紅石鈦 160份、200號(hào)溶劑油73份、潤(rùn)濕劑8份、抗沉分散劑5份、消泡劑PerenolR2份、高效復(fù)合催干劑1.5份及防結(jié)皮劑0.5份。具有環(huán)保、耐酸及耐磨的特點(diǎn)。
2.3 是采用電鍍鎢合金防腐防粘扣管接箍。電鍍鎢合金鍍層為非晶納米晶結(jié)構(gòu),具有優(yōu)異的防腐耐磨耐高溫抗氧化性能。在含Cl、H2S等介質(zhì)中的耐腐蝕性、耐磨擦性優(yōu)于鍍鉻,可全面取代鍍鉻。其鍍層為非晶態(tài),經(jīng)過(guò)熱處理后鍍層變成為納米硬度為950HV-1100HV(HRC68-71),在含H2S、CO2、 NaCl、HCl等腐蝕性介質(zhì)具有很好的耐腐蝕性。在干摩擦和加油潤(rùn)滑情況下均有極佳的耐磨性。摩擦后的磨損量比硬鉻層的磨損量小很多,在高溫和高壓下鍍層無(wú)脫落現(xiàn)象,鍍層在600攝氏度可保溫1小時(shí),稍微變色,耐高溫抗氧化性遠(yuǎn)優(yōu)勝于鍍鉻層,可全面取代鍍鉻。
2.4 是采用緩蝕劑防腐。將少量物質(zhì)加入腐蝕環(huán)境中,借助該物質(zhì)在金屬表面上發(fā)生的物理、化學(xué)作用,降低金屬材料溶解速度的方法稱(chēng)為緩蝕劑防腐,所加物質(zhì)即緩蝕劑。緩蝕劑防腐具有緩蝕劑用量少、緩蝕效率高、高度的選擇性等特點(diǎn)。緩蝕劑的作用機(jī)理主要服從吸附理論、成膜理論和電極過(guò)程抑制理論。由于緩蝕劑具有協(xié)同效應(yīng),碳鋼材料在中性介質(zhì)中,以重鉻酸鉀加硫酸鋅,以7比1的重量比混合后保護(hù)效果最好,其次為重鉻酸鉀,在酸性介質(zhì)中,以若丁的緩蝕效果最好。
綜上所述,石油機(jī)械設(shè)備的防腐技術(shù)還需在實(shí)踐中不斷探索,只有大膽運(yùn)用新材料和新技術(shù)才能取得技術(shù)上的突破,為我國(guó)的石油機(jī)械設(shè)備的防腐蝕問(wèn)題做出貢獻(xiàn)。
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