抑制金屬輸送管道內(nèi)壁腐蝕的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本項發(fā)明屬于金屬表面防腐技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種抑制金屬輸送管道內(nèi)壁腐蝕的方法
【背景技術(shù)】
[0002]金屬輸送管道是一種用于長距離輸送液體和氣體的工具，通常用來輸送石油、天然氣、煤氣以及化學(xué)和化工產(chǎn)品等。由于使用金屬管道的輸送方式具有運量大、連續(xù)、快速、經(jīng)濟、安全、可靠、平穩(wěn)以及占地少、費用低等一系列優(yōu)點，因此，目前已經(jīng)成為輸送石油、天然氣、煤氣以及化學(xué)和化工產(chǎn)品等的重要手段。另外，城市供水管網(wǎng)和燃氣供應(yīng)也都采用金屬管道的輸送方式。
[0003]由于金屬輸送管道多埋設(shè)于地下或海底，因此，管道腐蝕是影響金屬管道使用壽命的主要因素。因此，防止和減少金屬管道腐蝕是管道工程和管道使用過程中的必須充分思考的課題。
[0004]目前金屬所述管道防腐措施多發(fā)生在使用之前，在金屬管道表面涂覆防銹漆等，但一旦投入使用以后，金屬管道內(nèi)層的防腐問題幾乎沒有任何措施可用。本項發(fā)明的目的是為了填補這樣的技術(shù)空白，使得即便在金屬管道使用過程中也能依據(jù)電化學(xué)原理采取一定的措施對其管道的內(nèi)壁進行防腐。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]按腐蝕機理來說，管道腐蝕可分為化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕兩種。其中，電化學(xué)腐蝕是指金屬表面與離子導(dǎo)電的介質(zhì)發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)而使金屬表面產(chǎn)生破壞，這被認為是引起管道損壞的主要因素。
[0006]在電化學(xué)反應(yīng)過程中，F(xiàn)e原子失去電子以離子狀態(tài)轉(zhuǎn)移到介質(zhì)當(dāng)中，這一過程稱之為陽極氧化過程；介質(zhì)中的物質(zhì)(亦稱去極劑)吸收來自陽極的電子，稱為陰極還原過程。上述兩個過程一般用下面的式子來表示:
[0007]Fe-2e- — Fe2+(I)
[0008]02+2H20+4e- — 40H(2)
[0009]總反應(yīng)為:
[0010]2Fe+02+2H20 = 2Fe (OH) 2(3)
[0011]由上面的式子可見，有利于Fe原子失去電子的因素，就會促進Fe氧化反應(yīng)的發(fā)生，繼而促進管道腐蝕的進行。反之，如果可以有效地抑制Fe原子失去電子，那么就可以降低管道的腐蝕速度。
[0012]根據(jù)摩擦原理，金屬輸送管道內(nèi)壁和輸送介質(zhì)由于彼此間的摩擦可以相互帶電。由于輸送介質(zhì)是絕緣的，加之不斷流動，因此，摩擦產(chǎn)生的正負電荷可以相互分離。留在管道壁面的正電荷通過式(2)與輸送介質(zhì)或環(huán)境中的水和氧反應(yīng)，從而使得管道銹蝕；進入輸送介質(zhì)中的負電荷隨介質(zhì)流動并存在于介質(zhì)中。
[0013]根據(jù)上述原理中描述的管道摩擦產(chǎn)生電荷以及正負電荷的分布特點，本發(fā)明通過在管道內(nèi)設(shè)置電荷捕獲器，并利用導(dǎo)電材料使之與金屬管道內(nèi)壁面相連接的方法，使存在于流動介質(zhì)中的負電荷回流至管道內(nèi)壁并中和滯留在管壁處的正電荷，從而能夠有效抑制Fe原子失去電子，達到降低管道腐蝕速度的目的。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的抑制金屬輸送管道腐蝕的方法包括在管道內(nèi)設(shè)置電荷捕獲器，其中，
[0015]A:制作電荷捕獲器的材料可以選擇失電子能力高于金屬輸送管道的導(dǎo)電材料，并且可以包括金屬材料或非金屬材料，如鋼、鋁、銅、鉬、鎢、鉑或者碳素中的一種，也可以由前述中的多種材料組合到一起進行使用；
[0016]B:電荷捕獲器的形狀可以為棒狀、環(huán)狀、網(wǎng)狀和不規(guī)則形狀中的一種或多種組合，為了使電荷捕獲器的壽命與管道一致且保證管道中流體的通過性，電荷捕獲器的最大橫截面積可以為輸送管道管壁橫截面積的30% -90%，或者可以為管道通過面積的3% -10% ;
[0017]C:電荷捕獲器可以正對著介質(zhì)流動方向、與流動介質(zhì)以最大接觸面積的方式來安裝，且至少布置在金屬輸送管道的入口、中部和出口處。電荷捕獲器至少有一處或一處以上與管道內(nèi)壁面相連接，即可以通過金屬固定在管道內(nèi)壁上。
[0018]本發(fā)明的效果如下:
[0019](I)降低金屬輸送管道的腐蝕速度效果顯著:通過在金屬輸送管道內(nèi)設(shè)置電荷捕獲器，并同管道內(nèi)壁連接，有效抑制了 Fe原子失去電子，進而降低管道的腐蝕速度，提高管道使用壽命60%以上；
[0020](2)抑制金屬輸送管道腐蝕方法簡單方便:只需在管道內(nèi)設(shè)置電荷捕獲器并使之與管道內(nèi)壁連接，不需外加電源即可抑制管道發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)的速度，因此，抑制輸送管道腐蝕方法簡單方便，且無需額外費用；
[0021](3)電子捕獲器與鋼管壽命一致，僅需鋪裝管道時安裝，無需后期保養(yǎng)維護。
【附圖說明】
[0022]通過結(jié)合下面的附圖的【具體實施方式】的以下描述，本發(fā)明的其它方面和優(yōu)點將更加明顯，在附圖中，
[0023]圖1示出為根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的網(wǎng)狀電荷捕獲器及其安裝位置的示意圖。
【具體實施方式】
[0024]以石油管線鋼X60為實施對象，實施過程如圖1所示，其中，附圖標記I為電荷捕獲器，附圖標記2為金屬輸送管道的管壁。
[0025]金屬輸送管道的內(nèi)徑和外徑分別為Φ90_和Φ 100mm，與儲油罐和循環(huán)栗連接。其中，用于考察腐蝕的部分的長度為1000mm，并埋于地下500mm的深處。根據(jù)本發(fā)明的實施例所使用的金屬輸送管道內(nèi)有五處設(shè)置有用鋅合金線編制成的網(wǎng)狀電荷捕獲器1，并與管壁2連接。電荷捕獲器的網(wǎng)孔孔徑為50目(300 μm)。
[0026]將200kg原油裝入儲油罐中，保持管道周圍溫度為25°C、濕度為90%，利用循環(huán)栗將原油以0.81/s的流量在管道內(nèi)連續(xù)流動4800小時。然后從地下取出管道，清洗干凈后從中間切斷，測量管道內(nèi)外壁的腐蝕深度。
[0027]結(jié)果表明，在管道內(nèi)部設(shè)置電荷捕獲器時，管道的內(nèi)外腐蝕深度分別為0.032mm和0.061mm，而沒有設(shè)置電荷捕獲器時，管道的內(nèi)外腐蝕深度分別為0.079mm和0.152mm。
[0028]可見，采用本發(fā)明的電荷捕獲器及其設(shè)置方法，可以使管道腐蝕深度降低60%左右，抑制管道腐蝕效果顯著。
【主權(quán)項】
1.一種抑制金屬輸送管道腐蝕的方法，其特征在于，所述方法包括在金屬輸送管道內(nèi)部設(shè)置電荷捕獲器，其中: A:電荷捕獲器由失電子能力高于金屬輸送管道的金屬和/或非金屬材料構(gòu)成； B:電荷捕獲器為棒狀、環(huán)狀、網(wǎng)狀或不規(guī)則形狀中的一種或多種組合； C:電荷捕獲器面對介質(zhì)流動方向設(shè)置，且具有與流動介質(zhì)接觸的最大接觸面積，其中，電荷捕獲器至少布置在管道的入口、中部和出口處，電荷捕獲器具有與管道內(nèi)壁面直接或間接連接的部分。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，電荷捕獲器的最大橫截面積為金屬輸送管道的管壁橫截面積的30% -90%，或者為管道通過面積的3% -10%。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，電荷捕獲器通過金屬固定在管道內(nèi)壁上。
【專利摘要】提供了一種抑制金屬輸送管道內(nèi)壁腐蝕的方法，所述方法包括在金屬輸送管道內(nèi)壁垂直設(shè)置多組由金屬材料制成的電子捕獲器，以其吸附流體中的帶電粒子，從而能夠此降低金屬輸送管道的電化學(xué)腐蝕。根據(jù)本發(fā)明的抑制金屬輸送管道內(nèi)壁腐蝕的方法具有投資小、易實施等優(yōu)點，并且可以使管道腐蝕深度降低60％左右，且抑制金屬輸送管道的腐蝕效果顯著。
【IPC分類】F16L58/00
【公開號】CN105135153
【申請?zhí)枴緾N201510631280
【發(fā)明人】于景坤, 侯星慧, 戴文斌
【申請人】東北大學(xué)
【公開日】2015年12月9日
【申請日】2015年9月28日