法律状态公告日
法律状态信息
法律状态
2018-01-02
授权
授权
2016-01-06
实质审查的生效 IPC(主分类):F16L58/00 申请日:20150928
实质审查的生效
2015-12-09
公开
公开
技术领域
本项发明属于金属表面防腐技术领域,具体涉及一种抑制金属输送管道 内壁腐蚀的方法
背景技术
金属输送管道是一种用于长距离输送液体和气体的工具,通常用来输送 石油、天然气、煤气以及化学和化工产品等。由于使用金属管道的输送方式 具有运量大、连续、快速、经济、安全、可靠、平稳以及占地少、费用低等 一系列优点,因此,目前已经成为输送石油、天然气、煤气以及化学和化工 产品等的重要手段。另外,城市供水管网和燃气供应也都采用金属管道的输 送方式。
由于金属输送管道多埋设于地下或海底,因此,管道腐蚀是影响金属管 道使用寿命的主要因素。因此,防止和减少金属管道腐蚀是管道工程和管道 使用过程中的必须充分思考的课题。
目前金属所述管道防腐措施多发生在使用之前,在金属管道表面涂覆防 锈漆等,但一旦投入使用以后,金属管道内层的防腐问题几乎没有任何措施 可用。本项发明的目的是为了填补这样的技术空白,使得即便在金属管道使 用过程中也能依据电化学原理采取一定的措施对其管道的内壁进行防腐。
发明内容
按腐蚀机理来说,管道腐蚀可分为化学腐蚀和电化学腐蚀两种。其中, 电化学腐蚀是指金属表面与离子导电的介质发生电化学反应而使金属表面产 生破坏,这被认为是引起管道损坏的主要因素。
在电化学反应过程中,Fe原子失去电子以离子状态转移到介质当中,这 一过程称之为阳极氧化过程;介质中的物质(亦称去极剂)吸收来自阳极的 电子,称为阴极还原过程。上述两个过程一般用下面的式子来表示:
Fe-2e-→Fe2+(1)
O2+2H2O+4e-→4OH-(2)
总反应为:
2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2(3)
由上面的式子可见,有利于Fe原子失去电子的因素,就会促进Fe氧化 反应的发生,继而促进管道腐蚀的进行。反之,如果可以有效地抑制Fe原子 失去电子,那么就可以降低管道的腐蚀速度。
根据摩擦原理,金属输送管道内壁和输送介质由于彼此间的摩擦可以相 互带电。由于输送介质是绝缘的,加之不断流动,因此,摩擦产生的正负电 荷可以相互分离。留在管道壁面的正电荷通过式(2)与输送介质或环境中的 水和氧反应,从而使得管道锈蚀;进入输送介质中的负电荷随介质流动并存 在于介质中。
根据上述原理中描述的管道摩擦产生电荷以及正负电荷的分布特点,本 发明通过在管道内设置电荷捕获器,并利用导电材料使之与金属管道内壁面 相连接的方法,使存在于流动介质中的负电荷回流至管道内壁并中和滞留在 管壁处的正电荷,从而能够有效抑制Fe原子失去电子,达到降低管道腐蚀速 度的目的。
根据本发明的抑制金属输送管道腐蚀的方法包括在管道内设置电荷捕获 器,其中,
A:制作电荷捕获器的材料可以选择失电子能力高于金属输送管道的导 电材料,并且可以包括金属材料或非金属材料,如钢、铝、铜、钼、钨、铂 或者碳素中的一种,也可以由前述中的多种材料组合到一起进行使用;
B:电荷捕获器的形状可以为棒状、环状、网状和不规则形状中的一种或 多种组合,为了使电荷捕获器的寿命与管道一致且保证管道中流体的通过性, 电荷捕获器的最大横截面积可以为输送管道管壁横截面积的30%-90%,或者 可以为管道通过面积的3%-10%;
C:电荷捕获器可以正对着介质流动方向、与流动介质以最大接触面积的 方式来安装,且至少布置在金属输送管道的入口、中部和出口处。电荷捕获 器至少有一处或一处以上与管道内壁面相连接,即可以通过金属固定在管道 内壁上。
本发明的效果如下:
(1)降低金属输送管道的腐蚀速度效果显著:通过在金属输送管道内设 置电荷捕获器,并同管道内壁连接,有效抑制了Fe原子失去电子,进而降低 管道的腐蚀速度,提高管道使用寿命60%以上;
(2)抑制金属输送管道腐蚀方法简单方便:只需在管道内设置电荷捕获 器并使之与管道内壁连接,不需外加电源即可抑制管道发生电化学反应的速 度,因此,抑制输送管道腐蚀方法简单方便,且无需额外费用;
(3)电子捕获器与钢管寿命一致,仅需铺装管道时安装,无需后期保养维 护。
附图说明
通过结合下面的附图的具体实施方式的以下描述,本发明的其它方面和 优点将更加明显,在附图中,
图1示出为根据本发明的示例性实施例的网状电荷捕获器及其安装位置 的示意图。
具体实施方式
以石油管线钢X60为实施对象,实施过程如图1所示,其中,附图标记 1为电荷捕获器,附图标记2为金属输送管道的管壁。
金属输送管道的内径和外径分别为Φ90mm和Φ100mm,与储油罐和循 环泵连接。其中,用于考察腐蚀的部分的长度为1000mm,并埋于地下500mm 的深处。根据本发明的实施例所使用的金属输送管道内有五处设置有用锌合 金线编制成的网状电荷捕获器1,并与管壁2连接。电荷捕获器的网孔孔径 为50目(300μm)。
将200kg原油装入储油罐中,保持管道周围温度为25℃、湿度为90%, 利用循环泵将原油以0.8l/s的流量在管道内连续流动4800小时。然后从地下 取出管道,清洗干净后从中间切断,测量管道内外壁的腐蚀深度。
结果表明,在管道内部设置电荷捕获器时,管道的内外腐蚀深度分别为 0.032mm和0.061mm,而没有设置电荷捕获器时,管道的内外腐蚀深度分别 为0.079mm和0.152mm。
可见,采用本发明的电荷捕获器及其设置方法,可以使管道腐蚀深度降 低60%左右,抑制管道腐蚀效果显著。
机译: 输送腐蚀性流体(如湿气)的管道内壁的腐蚀抑制包括使用配备旋转装置的刮刀将流体液相和腐蚀抑制液的混合物喷射到壁上
机译: 聚羧酸水溶液的金属腐蚀抑制剂,聚羧酸水溶液的金属腐蚀抑制剂和聚羧酸溶液的金属腐蚀抑制方法
机译: 聚羧酸水溶液的金属腐蚀抑制剂,聚羧酸水溶液的金属腐蚀抑制剂和聚羧酸溶液的金属腐蚀抑制方法