石油機械的防腐技術分析

楊艾

【摘 要】本文結合硫化物、氫、連多硫酸、環烷酸、氯化物等引起石油機械產生腐蝕的主要原因分析，有針對性的提出了注重應用防腐性原材料、注重采用防腐型涂料、注重應用電鍍鎢合金技術防腐防磨、注重應用緩蝕劑抑制腐蝕等防腐技術措施。

【關鍵詞】石油機械；機械腐蝕；防腐技術

隨著我國社會經濟不斷發展，對油氣資源需求量不斷增加，油氣資源開采、儲運和使用量也不斷增加，特別是我國開發的原油資源中，含水、含硫等雜質較多，石油機械腐蝕問題比較嚴重，結合引發機械腐蝕的原因，采取有針對性的防腐技術和措施，有利于保障油氣資源勘探開發正常運行。

一、石油機械腐蝕的主要誘因

1.1硫化物腐蝕

我國開發原油中含硫量普遍較高，高含硫原油開發量不斷增加，對儲存、運輸原油的石油機械腐蝕不斷加重。原油中含有的硫化氫多是濕硫化氫，對當前石油機械常用的碳鋼等原材料材質會產生均勻腐蝕，特別是在溫度升高情況下腐蝕加重。石油機械、儲運設施中原油大多處于封閉環境和高溫、高壓狀態下，并且原油中雜質較多可轉化為催化劑，比如個別硫化物在超過100℃環境中能分解，非活性硫會轉化為活性硫，同時硫化物會與原油中包含的氧化物、氮化物、氯化物、環烷酸、氰化物、二氧化碳、氯氣等腐蝕性介質發生作用，形成多種含硫腐蝕性介質，誘發多種腐蝕形式，加劇腐蝕。

1.2氫腐蝕

在石油機械中，如果內部溫度超過200℃、氫分壓在0.5MPa以上，原油中的氫就會造成石油設備氫損傷，引發氫脆、氫鼓泡、表面脫碳等危害，造成氫腐蝕，氫腐蝕發生后會造成鋼材脫碳，降低機械材質塑性、強度和斷裂韌性等參數。

1.3連多硫酸腐蝕

石油機械內部會產生硫化物，而機械停工檢修期會有外部水分和氧氣進入，這些物質與硫化物發生化學反應會形成連多硫酸，配合機械運行拉伸應力，會產生作用引發機械腐蝕開裂。

1.4環烷酸腐蝕

原油中含有一定有機酸，這些有機酸是環烷酸，易與鐵質材料發生反應誘發腐蝕，特別是與硫化鐵反應后能生成可溶于油的環烷酸鐵，誘發循環性腐蝕，特別是溫度達到環烷酸沸點后腐蝕加劇，而溫度進一步升高則腐蝕降低。

1.5氯化物腐蝕

原油蒸餾等機械中，鹽水分解后會形成鹽酸，硫化物會分解成為H2O、HC1、H2S等物質，在冷凝系統中會形成強酸性腐蝕環境，鹽酸與硫化氫相互作用呈幾何數量增加腐蝕速度。同時，產生鈉鹽雖不會水解，但溫度超過300℃后，在含有環烷酸和某些金屬元素環境中也會水解產生腐蝕。

二、石油機械防腐技術措施

2.1注重應用防腐性材料

石油機械制造材質應選擇具備較強機械強度、簡單抗微生物性以及良好電絕緣性、抗陰極剝離性、穩定性的材料，常用的有煤焦油瓷漆、聚乙烯包覆層、膠粘帶及各類瀝青等材質。如當前應用較好的純固體聚氨酯防腐涂料，由多異氰酸酯溶液和多元醇溶液應用到材質表面發生化學反應形成聚氨酯涂層，不溶于任何其他物質，通過迅速化學聚合放熱反應，能確保樹脂涂料正常狀態下為液體、涂覆后在規范條件下轉為固體，且與鋼材等機械材質粘附力和耐磨性較強，可廣泛應用于蘆葦地帶等復雜困難施工地帶；能增強抗材質彎曲性，特別是鋼管彎頭部位、斷裂或磨損部位等，應用后可增強強度和抗性；這種材質形成的涂層抗陰極剝離性同樣較強，對鋼材等機械基體能增強耐剪切應力，且涂層能夠長時間發揮作用；具備較強的抗水、抗滲性，基本抗滲、抗水汽滲透指標為4.08mg/cm2/24h，比常規防腐涂料性能更優；化學性質較為穩定，形成的固體的聚氨酯涂層，屬于交聯度較高的聚合體，化學性質穩定，不易受到化學腐蝕；抗沖擊性和耐溫性較強，純固體聚氨酯防腐涂層可以在-40到-70℃的低溫環境下精力30個以上循環凍融實驗而不會出現明顯性能變化；抗紫外線輻射性能較強，通過試驗表明，該材質經歷500h強紫外線光照老化試驗后，可保持涂層不變色、無粉化狀況，比當前較為常用的液體環氧樹脂涂料和固體環氧粉末涂料及其他各類抗紫外線涂料性能都更優秀。同時，該材質形成的聚氨酯涂層除了具備常規防腐涂料基本防腐性能外，具有更易固化、固化速度更快、適用溫度范圍廣的優點，便于提升施工速度，且材料中不包含煤焦油、胺、異氰酸鹽單體等有毒有害物質，不包含各類其他有機揮發物和可燃性物質。

2.2注重采用防腐型涂料

要加強無機聚合物防腐涂料、環保耐酸防腐涂料等新型防腐型涂料應用，前者是利用防腐性較強的無機聚合物與活化分散后的金屬及金屬納米材料、稀土超微粉體等生成的，可在腐蝕性環境中與物質表面的原子發生快速反應，產生化學和物理雙重保護性能，生成具備特殊性能的化學鍵與材料的基體等形成牢固的化學結合體，提升無機聚合物防腐涂層性能，可作為鋼鐵等機械材質的理想保護涂料。該材質具有防腐蝕性能穩定、時間長、粘著力強不易脫落、施工快捷環保等優點，且可以根據施工機械實際和防腐性能要求，適當添加改性酚醛樹脂、金紅石鈦白粉等物質以及潤濕劑、溶劑油、消泡劑等試劑，提升防腐性能。

2.3注重應用電鍍鎢合金技術防腐防磨

電鍍鎢合金技術形成的鍍層作為一種非晶態納米晶結構，不僅防腐性較強，且耐溫性、抗氧化性較強，在硫化氫和氯等腐蝕環境中防腐性、耐磨性比鍍鉻更好，因為是非晶態的結構，根據防腐需要可以進行熱處理，將表面鍍層的納米硬度提升到950HV-1100HV（HRC68-71）范圍內，提升石油機械在硫化氫、二氧化碳、氯化鈉、氯化氫等腐蝕性介質和環境中的耐腐蝕性。同時，干摩擦和加油潤滑情況下耐磨性也比較優異，摩擦后的磨損了比硬鉻層磨損更小，溫度和壓力較高環境中也不易脫落，在600℃溫度中鍍層可保持1h，變色較為輕微。

2.4注重應用緩蝕劑抑制腐蝕

根據石油機械材質和腐蝕介質，基于吸附理論、成膜理論和電極過程抑制理論等基本理論，可通過在機械金屬表面添加某種物質，發生理化反應后降低金屬材質溶解速度的方式，有針對性的進行腐蝕抑制，添加的物質就是緩蝕劑，具有防腐緩蝕效率高、試劑添加量少、選擇性較強的優點。比如，碳鋼材料在中性介質中，可以用重鉻酸鉀加硫酸鋅按照7：1的比例進行緩蝕保護；而重鉻酸鉀在酸性介質中可添加適量的若丁進行防腐。

三、結論

綜上所述，通過對石油機械常見腐蝕誘因分析，有針對性的研究提出防腐技術措施，有利于降低石油機械腐蝕速度，保障石油機械可靠性和穩定性。

【參考文獻】

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