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導(dǎo)致油氣管道出現(xiàn)腐蝕的因素大致分為兩種,原油中硫的成分越來越高,使得油氣管道內(nèi)出現(xiàn)了較多的硫沉淀化合物,再加之油氣管道底部的二氧化硫會和油氣管道材質(zhì)中的鐵元素發(fā)生化學(xué)反應(yīng),生成硫酸亞鐵化合物,該化合物又會水解成為游離酸以及其氧化物。同時游離酸也會和油氣管道中的鐵元素發(fā)生化學(xué)反應(yīng),形成新的硫酸亞鐵。此時,硫酸亞鐵又會發(fā)生水解反應(yīng)。從而直接加重油氣管道的腐蝕程度。原油里面通常都會包含水和氧氣,眾所周知,氧氣會和水中的輕負(fù)離子發(fā)生化學(xué)反應(yīng),形成氫氧根離子,而氫氧根離子也會和油氣管道材質(zhì)中的鐵元素發(fā)生化學(xué)反應(yīng),從而讓管道出現(xiàn)了腐蝕的現(xiàn)象。
當(dāng)油氣管道材質(zhì)中的鐵元素處于電解質(zhì)溶液當(dāng)中的時候,由于它表面存在著電化學(xué)的不均勻性,從而形成一個腐蝕原電池。該原電池當(dāng)中的陽極會發(fā)生腐蝕,放出電子,同時鐵離子進(jìn)入電解質(zhì)溶液當(dāng)中。陰極發(fā)生相應(yīng)的化學(xué)反應(yīng),析出氫氣以及鐵的化合物,但是鐵元素本身是不會發(fā)生腐蝕的。因此,為有效地防止油氣管道發(fā)生腐蝕,就可以利用某一種緩蝕劑,讓鐵元素的表面都處于陰極狀態(tài),從而讓其抑制原電池陽極上的鐵元素釋放出電子。
目前,在油氣管道當(dāng)中, 為常見的一種防腐技術(shù)是:強制電流陰極保護。它的工作原理是:在油氣管道的回路當(dāng)中接入一個直流電源,借助電源的陽極,把直流電通入油氣管道的金屬表面,進(jìn)而使被保護的金屬變成陰極,同時對該金屬進(jìn)行有效地保護。
由于我國大多數(shù)管道腐蝕原因是H2SCO2和Cl-的存在,目前陰極型緩蝕劑和混合型緩蝕劑應(yīng)用較廣泛。所謂的“陰極型緩蝕劑”,也就是:抑制電化學(xué)陰極反應(yīng)的一種化學(xué)藥劑,它包括:鋅的碳酸鹽、磷酸鹽等等。陰極型緩蝕劑在油氣管道中實現(xiàn)的原理是:與油氣管道中的水或者是鐵元素表面的陰極區(qū)發(fā)生化學(xué)反應(yīng),讓形成的沉淀化合物逐漸變?yōu)橐粚颖∧?,隨著緩蝕劑不斷的在陰極區(qū)發(fā)生化學(xué)反應(yīng),這種薄膜的厚度就會慢慢增加。當(dāng)膜的厚度達(dá)到一定程度的時候,就會阻擋陰極釋放出電子,從而防止管道腐蝕。
混合型緩蝕劑具有一定的活性,且分子當(dāng)中還存在著兩種性質(zhì)相反的極性基團,能夠吸附在油氣管道鐵元素的表面上形成單分子的陰極膜,阻止水和氧氣朝著油氣管道鐵元素的表面上擴散,從而對管道起到緩蝕的作用。
由此可以看出陰極保護和緩蝕劑作為具有高效力、低成本的管道防腐技術(shù),在油氣管道中的應(yīng)用,對我國油氣管道行業(yè)來說是非常重要的。同時,仍需廣大研究者吸收國外經(jīng)驗,改進(jìn)技術(shù),從而為我國的油氣管道行業(yè)做出更大的貢獻(xiàn)。