天然氣中水形成的水合物及部分雜質(zhì)集結(jié)在設(shè)備和管道中，易于結(jié)垢堵塞管道和設(shè)備，且由于從地下開采出的天然氣中所含的水一般是礦化水且含有溶解氧，易在系統(tǒng)內(nèi)部設(shè)備或管道表面形成水膜，對設(shè)備和管道也具有一定的腐蝕性，易使其設(shè)備和管道發(fā)生局部的電化學(xué)腐蝕而且又不易發(fā)覺，甚至因此而穿孔造成氣體泄漏事故，在線腐蝕監(jiān)測技術(shù)能實時監(jiān)測輸氣管道內(nèi)壁的腐蝕狀況，本文對西南分公司川北采輸處雙龍站管道內(nèi)腐蝕速度進(jìn)行了有效評價和監(jiān)測。
多種在線腐蝕監(jiān)測技術(shù)
目前，在線腐蝕監(jiān)測技術(shù)包括線性極化電阻法(LPR)、電阻法(ER)、滲氫監(jiān)測法、線性極化法、失重法(COU-PON)等。
電阻法 在腐蝕性介質(zhì)中，作為測量元件的金屬絲被腐蝕后，金屬絲長度不變、直徑減小，電阻增大，通過測試電阻的變化來換算出金屬絲的腐蝕減薄量。當(dāng)所用金屬絲的材質(zhì)與所測量的設(shè)備材質(zhì)相同時，就可用金屬絲的腐蝕率近似地代表設(shè)備的腐蝕率。基本測量原理為，屬材料在某一溫度下電阻值即：R=ρ×L/S(ρ為材料的電阻率L、為材料的長度S、為材料的截面積)。據(jù)此，長度一定的金屬材料在腐蝕減薄后其截面積減少，電阻值增大，我們只要測得其電阻的變化值，即可算出其減薄量。由于金屬材料電阻率是隨溫度變化的，為避免因介質(zhì)溫度變化引起的測量誤差，在探頭桿內(nèi)置入溫度補(bǔ)償元件，并與測量元件串連在電路中，溫度的影響可完全消除。在測量時利用腐蝕前和腐蝕后被測量元件與溫度補(bǔ)償元件電阻比值來推算腐蝕減薄量，也可以把腐蝕前和腐蝕后的電阻比值看成是第一次測量和第二測量的電阻比值。
滲氫監(jiān)測法 在酸性環(huán)境中，腐蝕的產(chǎn)生往往伴隨有原子氫，當(dāng)陰極反應(yīng)是析氫反應(yīng)時，可以用這個現(xiàn)象來測量腐蝕速度。此外，陰極反應(yīng)產(chǎn)生的氫本身能引起生產(chǎn)設(shè)備的破壞，析氫產(chǎn)生的問題包括氫脆、應(yīng)力破裂和氫鼓泡，在集輸管線以及某些化工過程裝置會發(fā)生這類問題，這三種破壞都是由于鋼構(gòu)件吸收了腐蝕產(chǎn)生的原子氫或在高溫下吸收了工藝介質(zhì)中的氫原子。氫監(jiān)測所測量的是生成氫的滲入傾向，從而表明結(jié)構(gòu)材料的危險趨勢。
常見的氫探針是金屬棒，其中心鉆有一個小而深的孔，把這個金屬棒插入設(shè)備中，氫原子滲過金屬棒壁，進(jìn)入圓形空間，在這里形成氫分子，連接在這個圓形空間的壓力表反映了此空間的氫氣壓力變化情況，氫氣壓力變化速度反映了材料對滲氫的敏感性和腐蝕反應(yīng)的劇烈程度。
線性極化法 線性極化法是根據(jù)腐蝕電化學(xué)原理而發(fā)展起來的一種測量金屬腐蝕速度的方法。通過在探針電極加載一低電壓，使探針的電極電位發(fā)生偏移，測量其電流而計算腐蝕速度。此方法和電阻法類似，也需將所測定的金屬制成電極探頭，裝入設(shè)備內(nèi)，而且只適合于在電解液中發(fā)生電化學(xué)腐蝕的場合，基本上還只能測定全面腐蝕，但它能測定瞬時腐蝕速度，較其他方法更有效。
電感探針 圖1為電磁感應(yīng)測量原理圖，當(dāng)交流信號加至線圈兩端時，在線圈周圍就會產(chǎn)生電磁場。而置于其中的金屬導(dǎo)磁材料就會影響磁場強(qiáng)度，間接影響線圈電感量⊿L。金屬試樣厚度及材質(zhì)不同，對磁場強(qiáng)度影響也不同，帶來的線圈電感量⊿L也不同。
所以，將金屬試片置于測試線圈所產(chǎn)生的磁場中，當(dāng)金屬試片腐蝕減薄時，會影響測試線圈的等效電感及感抗，通過檢測電感變化量⊿L，就可推算出金屬試片的腐蝕減薄量。
腐蝕監(jiān)測技術(shù)在雙龍站的應(yīng)用
監(jiān)測位置和儀器的選用見表1。
腐蝕監(jiān)測數(shù)據(jù)及分析 對雙龍站管線進(jìn)行了半年的腐蝕監(jiān)測，部分?jǐn)?shù)據(jù)如圖2、圖 3，腐蝕速率在0.00242～0.00512 mm/a之間，系統(tǒng)運(yùn)行平穩(wěn)。
腐蝕掛片數(shù)據(jù) 在41#、43#、47#管線分離器出口和匯管處分別進(jìn)行了掛片，腐蝕速率如表2。
天然氣經(jīng)過脫水處理后，水含量已經(jīng)降到相當(dāng)?shù)偷某潭龋烊粴庵懈鞣N腐蝕性組分的作用與濕度和水膜形成的速度有很大關(guān)系，如果沒有水，天然氣則沒有腐蝕性。當(dāng)微量的水在試片表面形成肉眼不可見的水膜時，天然氣中二氧化碳、氧氣等腐蝕性組分充當(dāng)去極化劑，試樣發(fā)生電化學(xué)腐蝕。腐蝕初期試樣為新鮮表面，因此腐蝕速率相對較高，隨著腐蝕的進(jìn)行，試樣表面生成了腐蝕產(chǎn)物，產(chǎn)物逐漸堆積在試樣表面，形成產(chǎn)物膜，阻止了腐蝕的進(jìn)一步進(jìn)行，腐蝕速率變小。
應(yīng)用的結(jié)果顯示，采用在線腐蝕監(jiān)測技術(shù)對管道內(nèi)腐蝕狀況進(jìn)行監(jiān)測更為有效和及時，而采用腐蝕掛片法對管道內(nèi)腐蝕進(jìn)行監(jiān)測，準(zhǔn)確度高但周期長，具有滯后性。采用兩種方法進(jìn)行監(jiān)測所得的數(shù)據(jù)基本吻合，其腐蝕速率在0.00242～0.00512 mm/a之間，為管道內(nèi)腐蝕進(jìn)行防腐蝕技術(shù)評價提供了科學(xué)的依據(jù)。
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