雙金屬復合管是由兩種金屬管道組合而成的一種新型管道,其外管是普通的碳鋼管,承受管道系統(tǒng)的工作壓力;內(nèi)管是耐蝕合金管,具有優(yōu)異的耐蝕性能。雙金屬復合管改變了傳統(tǒng)金屬材料的單一性和局限性,通過碳鋼基體保證管道的整體強度和機械指標,使管道的使用壽命大大提高,使用成本降低,因而雙金屬復合管具有廣泛的應用前景。
雙金屬復合管的工藝流程
雙金屬復合管分為機械復合和冶金復合,其中以機械復合居多,即將碳鋼基管和不銹鋼管穿在一起采用水壓、爆炸及旋壓等方法生產(chǎn),工藝流程如圖1所示。
圖1 工藝流程
雙金屬復合管常見問題及原因分析
目前酸性氣田存在大量的H2S或CO2,由于服役環(huán)境惡劣,輸送管材必須具有較好的抗H2S,CO2,Cl-腐蝕性,管道輸送介質(zhì)為氣液混合介質(zhì),H2S或CO2溶于水形成弱酸,會造成碳鋼管道的嚴重腐蝕。其中H2S腐蝕為電化學腐蝕、氫致開裂和硫化物應力腐蝕開裂,典型特征是局部腐蝕;CO2腐蝕主要是電偶腐蝕和電化學腐蝕,典型特征是局部腐蝕和均勻腐蝕。此外,Cl-促進局部腐蝕,使腐蝕向管材基體縱深發(fā)展而形成氯化物點蝕,最終導致管道穿孔。
檢查雙金屬復合管時發(fā)現(xiàn)其部分內(nèi)壁存在較大范圍的銹跡,也有一部分雙金屬復合管內(nèi)壁存在水銹。
雙金屬復合管發(fā)生電偶腐蝕的基理
(1)管帽密封不嚴,存在破損,雙金屬復合管進廠管端沒有用膠帶密封,運輸過程中進入鐵屑等污染物,并且堆場多雨空氣濕度大。
(2)噴砂除銹管端密封不嚴,吹掃設備未能將進入雙金屬復合管內(nèi)壁鋼砂吹掃干凈;手工除銹時,鐵屑通過破損管帽進入管中。
雙金屬復合管316L襯管表面發(fā)生鐵污染,鐵損傷導致鈍化膜破損,引起破損點和鈍化膜保護區(qū)的大陰極小陽極的電偶腐蝕。316L不銹鋼耐蝕的原因是表面形成致密、穩(wěn)定牢固的氧化膜,如圖3所示。
圖3 不銹鋼表面形成鈍化膜Cr2O3示意
雙金屬復合管發(fā)生電偶腐蝕原理:腐蝕電位較低的金屬和電位較高的金屬接觸而形成腐蝕原電池,其結(jié)果是電位較高的金屬發(fā)生陰極反應,導致其腐蝕過程受到抑制;電位較低的金屬發(fā)生陽極反應,導致其腐蝕過程加速,如圖4所示。
圖4 電偶腐蝕示意
雙金屬復合管形成電偶腐蝕的原因
(1)材料表面條件不同(劃傷、摩擦、焊接)。
(2)一般情況下,隨著陰陽極面積比值的增加,作為陽極的金屬腐蝕速率也增加。
(3)海水等電導率高的介質(zhì),電偶電流可分散到離接觸點較遠的陽極表面,陽極所受腐蝕較為均勻。但如果在軟水或普通大氣等電導率較低的介質(zhì)中,腐蝕會集中在離接觸點較近的陽極表面,相當于陽極的有效面積減少,增加了陽極局部表面的溶解速率。
措施及建議
(1)避免異種金屬合金的相互接觸。
(2)切忌形成大陰極-小陽極的不利于防腐蝕的面積比。
(3)不同腐蝕電位的金屬接觸面采取絕緣措施。
(4) 如發(fā)現(xiàn)鐵污染等使316L表面鈍化膜損壞的情況,可對銹蝕位置拋光,去除浮銹,拋光后需符合最小壁厚要求,用不銹鋼酸洗鈍化膏均勻覆蓋在拋光位置,與未拋光位置至少搭接50 mm,用自來水(水中Cl-質(zhì)量濃度不能超過30 mg/L)對鈍化位置沖洗或用清潔濕抹布擦除鈍化膏,使其形成鈍化膜。對316L不銹鋼酸洗鈍化后,用內(nèi)窺鏡質(zhì)量檢驗合格。
結(jié)語
高酸性油氣田腐蝕環(huán)境惡劣,碳鋼難以滿足要求,加入緩蝕劑能起到一定的效果,但穩(wěn)定性不夠,耐蝕合金價格昂貴。雙金屬復合管具有良好的綜合性能,對強腐蝕環(huán)境的油氣田,其性價比優(yōu)勢明顯。為保證雙金屬復合管的服役周期,防止鐵污染和抑制電偶腐蝕尤為重要,可以在雙金屬復合管的管口處放置吸潮包,同時采用密封性好的管帽密封后,用無痕膠帶纏好。保證雙金屬復合管的質(zhì)量,以便應對強腐蝕環(huán)境的油氣田,延長雙金屬復合管道的使用壽命。
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