石油機(jī)械的防腐技術(shù)分析

楊艾

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

【關(guān)鍵詞】石油機(jī)械；機(jī)械腐蝕；防腐技術(shù)

隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，對(duì)油氣資源需求量不斷增加，油氣資源開采、儲(chǔ)運(yùn)和使用量也不斷增加，特別是我國(guó)開發(fā)的原油資源中，含水、含硫等雜質(zhì)較多，石油機(jī)械腐蝕問題比較嚴(yán)重，結(jié)合引發(fā)機(jī)械腐蝕的原因，采取有針對(duì)性的防腐技術(shù)和措施，有利于保障油氣資源勘探開發(fā)正常運(yùn)行。

一、石油機(jī)械腐蝕的主要誘因

1.1硫化物腐蝕

我國(guó)開發(fā)原油中含硫量普遍較高，高含硫原油開發(fā)量不斷增加，對(duì)儲(chǔ)存、運(yùn)輸原油的石油機(jī)械腐蝕不斷加重。原油中含有的硫化氫多是濕硫化氫，對(duì)當(dāng)前石油機(jī)械常用的碳鋼等原材料材質(zhì)會(huì)產(chǎn)生均勻腐蝕，特別是在溫度升高情況下腐蝕加重。石油機(jī)械、儲(chǔ)運(yùn)設(shè)施中原油大多處于封閉環(huán)境和高溫、高壓狀態(tài)下，并且原油中雜質(zhì)較多可轉(zhuǎn)化為催化劑，比如個(gè)別硫化物在超過100℃環(huán)境中能分解，非活性硫會(huì)轉(zhuǎn)化為活性硫，同時(shí)硫化物會(huì)與原油中包含的氧化物、氮化物、氯化物、環(huán)烷酸、氰化物、二氧化碳、氯氣等腐蝕性介質(zhì)發(fā)生作用，形成多種含硫腐蝕性介質(zhì)，誘發(fā)多種腐蝕形式，加劇腐蝕。

1.2氫腐蝕

在石油機(jī)械中，如果內(nèi)部溫度超過200℃、氫分壓在0.5MPa以上，原油中的氫就會(huì)造成石油設(shè)備氫損傷，引發(fā)氫脆、氫鼓泡、表面脫碳等危害，造成氫腐蝕，氫腐蝕發(fā)生后會(huì)造成鋼材脫碳，降低機(jī)械材質(zhì)塑性、強(qiáng)度和斷裂韌性等參數(shù)。

1.3連多硫酸腐蝕

石油機(jī)械內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生硫化物，而機(jī)械停工檢修期會(huì)有外部水分和氧氣進(jìn)入，這些物質(zhì)與硫化物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)會(huì)形成連多硫酸，配合機(jī)械運(yùn)行拉伸應(yīng)力，會(huì)產(chǎn)生作用引發(fā)機(jī)械腐蝕開裂。

1.4環(huán)烷酸腐蝕

原油中含有一定有機(jī)酸，這些有機(jī)酸是環(huán)烷酸，易與鐵質(zhì)材料發(fā)生反應(yīng)誘發(fā)腐蝕，特別是與硫化鐵反應(yīng)后能生成可溶于油的環(huán)烷酸鐵，誘發(fā)循環(huán)性腐蝕，特別是溫度達(dá)到環(huán)烷酸沸點(diǎn)后腐蝕加劇，而溫度進(jìn)一步升高則腐蝕降低。

1.5氯化物腐蝕

原油蒸餾等機(jī)械中，鹽水分解后會(huì)形成鹽酸，硫化物會(huì)分解成為H2O、HC1、H2S等物質(zhì)，在冷凝系統(tǒng)中會(huì)形成強(qiáng)酸性腐蝕環(huán)境，鹽酸與硫化氫相互作用呈幾何數(shù)量增加腐蝕速度。同時(shí)，產(chǎn)生鈉鹽雖不會(huì)水解，但溫度超過300℃后，在含有環(huán)烷酸和某些金屬元素環(huán)境中也會(huì)水解產(chǎn)生腐蝕。

二、石油機(jī)械防腐技術(shù)措施

2.1注重應(yīng)用防腐性材料

石油機(jī)械制造材質(zhì)應(yīng)選擇具備較強(qiáng)機(jī)械強(qiáng)度、簡(jiǎn)單抗微生物性以及良好電絕緣性、抗陰極剝離性、穩(wěn)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(zhì)。如當(dāng)前應(yīng)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(yīng)用到材質(zhì)表面發(fā)生化學(xué)反應(yīng)形成聚氨酯涂層，不溶于任何其他物質(zhì)，通過迅速化學(xué)聚合放熱反應(yīng)，能確保樹脂涂料正常狀態(tài)下為液體、涂覆后在規(guī)范條件下轉(zhuǎn)為固體，且與鋼材等機(jī)械材質(zhì)粘附力和耐磨性較強(qiáng)，可廣泛應(yīng)用于蘆葦?shù)貛У葟?fù)雜困難施工地帶；能增強(qiáng)抗材質(zhì)彎曲性，特別是鋼管彎頭部位、斷裂或磨損部位等，應(yīng)用后可增強(qiáng)強(qiáng)度和抗性；這種材質(zhì)形成的涂層抗陰極剝離性同樣較強(qiáng)，對(duì)鋼材等機(jī)械基體能增強(qiáng)耐剪切應(yīng)力，且涂層能夠長(zhǎng)時(shí)間發(fā)揮作用；具備較強(qiáng)的抗水、抗?jié)B性，基本抗?jié)B、抗水汽滲透指標(biāo)為4.08mg/cm2/24h，比常規(guī)防腐涂料性能更優(yōu)；化學(xué)性質(zhì)較為穩(wěn)定，形成的固體的聚氨酯涂層，屬于交聯(lián)度較高的聚合體，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，不易受到化學(xué)腐蝕；抗沖擊性和耐溫性較強(qiáng)，純固體聚氨酯防腐涂層可以在-40到-70℃的低溫環(huán)境下精力30個(gè)以上循環(huán)凍融實(shí)驗(yàn)而不會(huì)出現(xiàn)明顯性能變化；抗紫外線輻射性能較強(qiáng)，通過試驗(yàn)表明，該材質(zhì)經(jīng)歷500h強(qiáng)紫外線光照老化試驗(yàn)后，可保持涂層不變色、無(wú)粉化狀況，比當(dāng)前較為常用的液體環(huán)氧樹脂涂料和固體環(huán)氧粉末涂料及其他各類抗紫外線涂料性能都更優(yōu)秀。同時(shí)，該材質(zhì)形成的聚氨酯涂層除了具備常規(guī)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(yōu)點(diǎn)，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(zhì)，不包含各類其他有機(jī)揮發(fā)物和可燃性物質(zhì)。

2.2注重采用防腐型涂料

要加強(qiáng)無(wú)機(jī)聚合物防腐涂料、環(huán)保耐酸防腐涂料等新型防腐型涂料應(yīng)用，前者是利用防腐性較強(qiáng)的無(wú)機(jī)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(huán)境中與物質(zhì)表面的原子發(fā)生快速反應(yīng)，產(chǎn)生化學(xué)和物理雙重保護(hù)性能，生成具備特殊性能的化學(xué)鍵與材料的基體等形成牢固的化學(xué)結(jié)合體，提升無(wú)機(jī)聚合物防腐涂層性能，可作為鋼鐵等機(jī)械材質(zhì)的理想保護(hù)涂料。該材質(zhì)具有防腐蝕性能穩(wěn)定、時(shí)間長(zhǎng)、粘著力強(qiáng)不易脫落、施工快捷環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，且可以根據(jù)施工機(jī)械實(shí)際和防腐性能要求，適當(dāng)添加改性酚醛樹脂、金紅石鈦白粉等物質(zhì)以及潤(rùn)濕劑、溶劑油、消泡劑等試劑，提升防腐性能。

2.3注重應(yīng)用電鍍鎢合金技術(shù)防腐防磨

電鍍鎢合金技術(shù)形成的鍍層作為一種非晶態(tài)納米晶結(jié)構(gòu)，不僅防腐性較強(qiáng)，且耐溫性、抗氧化性較強(qiáng)，在硫化氫和氯等腐蝕環(huán)境中防腐性、耐磨性比鍍鉻更好，因?yàn)槭欠蔷B(tài)的結(jié)構(gòu)，根據(jù)防腐需要可以進(jìn)行熱處理，將表面鍍層的納米硬度提升到950HV-1100HV（HRC68-71）范圍內(nèi)，提升石油機(jī)械在硫化氫、二氧化碳、氯化鈉、氯化氫等腐蝕性介質(zhì)和環(huán)境中的耐腐蝕性。同時(shí)，干摩擦和加油潤(rùn)滑情況下耐磨性也比較優(yōu)異，摩擦后的磨損了比硬鉻層磨損更小，溫度和壓力較高環(huán)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(yīng)用緩蝕劑抑制腐蝕

根據(jù)石油機(jī)械材質(zhì)和腐蝕介質(zhì)，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(jī)械金屬表面添加某種物質(zhì)，發(fā)生理化反應(yīng)后降低金屬材質(zhì)溶解速度的方式，有針對(duì)性的進(jìn)行腐蝕抑制，添加的物質(zhì)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(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。比如，碳鋼材料在中性介質(zhì)中，可以用重鉻酸鉀加硫酸鋅按照7：1的比例進(jìn)行緩蝕保護(hù)；而重鉻酸鉀在酸性介質(zhì)中可添加適量的若丁進(jìn)行防腐。

三、結(jié)論

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

【參考文獻(xiàn)】

[1]趙鑫.試論石油機(jī)械加工產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀及發(fā)展策略[J].化學(xué)工程與裝備，2010（01）.

[2]張冠軍，陳立人.我國(guó)石油機(jī)械制造業(yè)熱處理的現(xiàn)狀與展望[J].金屬熱處理，2010（03）.