石油机械的防腐技术分析

　　【摘 要】本文结合硫化物、氢、连多硫酸、环烷酸、氯化物等引起石油机械产生腐蚀的主要原因分析，有针对性的提出了注重应用防腐性原材料、注重采用防腐型涂料、注重应用电镀钨合金技术防腐防磨、注重应用缓蚀剂抑制腐蚀等防腐技术措施。
　　【关键词】石油机械；机械腐蚀；防腐技术
　　随着我国社会经济不断发展，对油气资源需求量不断增加，油气资源开采、储运和使用量也不断增加，特别是我国开发的原油资源中，含水、含硫等杂质较多，石油机械腐蚀问题比较严重，结合引发机械腐蚀的原因，采取有针对性的防腐技术和措施，有利于保障油气资源勘探开发正常运行。
　　一、石油机械腐蚀的主要诱因
　　1.1硫化物腐蚀
　　我国开发原油中含硫量普遍较高，高含硫原油开发量不断增加，对储存、运输原油的石油机械腐蚀不断加重。原油中含有的硫化氢多是湿硫化氢，对当前石油机械常用的碳钢等原材料材质会产生均匀腐蚀，特别是在温度升高情况下腐蚀加重。石油机械、储运设施中原油大多处于封闭环境和高温、高压状态下，并且原油中杂质较多可转化为催化剂，比如个别硫化物在超过100℃环境中能分解，非活性硫会转化为活性硫，同时硫化物会与原油中包含的氧化物、氮化物、氯化物、环烷酸、氰化物、二氧化碳、氯气等腐蚀性介质发生作用，形成多种含硫腐蚀性介质，诱发多种腐蚀形式，加剧腐蚀。
　　1.2氢腐蚀
　　在石油机械中，如果内部温度超过200℃、氢分压在0.5MPa以上，原油中的氢就会造成石油设备氢损伤，引发氢脆、氢鼓泡、表面脱碳等危害，造成氢腐蚀，氢腐蚀发生后会造成钢材脱碳，降低机械材质塑性、强度和断裂韧性等参数。
　　1.3连多硫酸腐蚀
　　石油机械内部会产生硫化物，而机械停工检修期会有外部水分和氧气进入，这些物质与硫化物发生化学反应会形成连多硫酸，配合机械运行拉伸应力，会产生作用引发机械腐蚀开裂。
　　1.4环烷酸腐蚀
　　原油中含有一定有机酸，这些有机酸是环烷酸，易与铁质材料发生反应诱发腐蚀，特别是与硫化铁反应后能生成可溶于油的环烷酸铁，诱发循环性腐蚀，特别是温度达到环烷酸沸点后腐蚀加剧，而温度进一步升高则腐蚀降低。
　　1.5氯化物腐蚀
　　原油蒸馏等机械中，盐水分解后会形成盐酸，硫化物会分解成为H2O、HC1、H2S等物质，在冷凝系统中会形成强酸性腐蚀环境，盐酸与硫化氢相互作用呈几何数量增加腐蚀速度。同时，产生钠盐虽不会水解，但温度超过300℃后，在含有环烷酸和某些金属元素环境中也会水解产生腐蚀。
　　二、石油机械防腐技术措施
　　2.1注重应用防腐性材料
　　石油机械制造材质应选择具备较强机械强度、简单抗微生物性以及良好电绝缘性、抗阴极剥离性、稳定性的材料，常用的有煤焦油瓷漆、聚乙烯包覆层、胶粘带及各类沥青等材质。如当前应用较好的纯固体聚氨酯防腐涂料，由多异氰酸酯溶液和多元醇溶液应用到材质表面发生化学反应形成聚氨酯涂层，不溶于任何其他物质，通过迅速化学聚合放热反应，能确保树脂涂料正常状态下为液体、涂覆后在规范条件下转为固体，且与钢材等机械材質粘附力和耐磨性较强，可广泛应用于芦苇地带等复杂困难施工地带；能增强抗材质弯曲性，特别是钢管弯头部位、断裂或磨损部位等，应用后可增强强度和抗性；这种材质形成的涂层抗阴极剥离性同样较强，对钢材等机械基体能增强耐剪切应力，且涂层能够长时间发挥作用；具备较强的抗水、抗渗性，基本抗渗、抗水汽渗透指标为4.08mg/cm2/24h，比常规防腐涂料性能更优；化学性质较为稳定，形成的固体的聚氨酯涂层，属于交联度较高的聚合体，化学性质稳定，不易受到化学腐蚀；抗冲击性和耐温性较强，纯固体聚氨酯防腐涂层可以在-40到-70℃的低温环境下精力30个以上循环冻融实验而不会出现明显性能变化；抗紫外线辐射性能较强，通过试验表明，该材质经历500h强紫外线光照老化试验后，可保持涂层不变色、无粉化状况，比当前较为常用的液体环氧树脂涂料和固体环氧粉末涂料及其他各类抗紫外线涂料性能都更优秀。同时，该材质形成的聚氨酯涂层除了具备常规防腐涂料基本防腐性能外，具有更易固化、固化速度更快、适用温度范围广的优点，便于提升施工速度，且材料中不包含煤焦油、胺、异氰酸盐单体等有毒有害物质，不包含各类其他有机挥发物和可燃性物质。
　　2.2注重采用防腐型涂料
　　要加强无机聚合物防腐涂料、环保耐酸防腐涂料等新型防腐型涂料应用，前者是利用防腐性较强的无机聚合物与活化分散后的金属及金属纳米材料、稀土超微粉体等生成的，可在腐蚀性环境中与物质表面的原子发生快速反应，产生化学和物理双重保护性能，生成具备特殊性能的化学键与材料的基体等形成牢固的化学结合体，提升无机聚合物防腐涂层性能，可作为钢铁等机械材质的理想保护涂料。该材质具有防腐蚀性能稳定、时间长、粘着力强不易脱落、施工快捷环保等优点，且可以根据施工机械实际和防腐性能要求，适当添加改性酚醛树脂、金红石钛白粉等物质以及润湿剂、溶剂油、消泡剂等试剂，提升防腐性能。
　　2.3注重应用电镀钨合金技术防腐防磨
　　电镀钨合金技术形成的镀层作为一种非晶态纳米晶结构，不仅防腐性较强，且耐温性、抗氧化性较强，在硫化氢和氯等腐蚀环境中防腐性、耐磨性比镀铬更好，因为是非晶态的结构，根据防腐需要可以进行热处理，将表面镀层的纳米硬度提升到950HV-1100HV（HRC68-71）范围内，提升石油机械在硫化氢、二氧化碳、氯化钠、氯化氢等腐蚀性介质和环境中的耐腐蚀性。同时，干摩擦和加油润滑情况下耐磨性也比较优异，摩擦后的磨损了比硬铬层磨损更小，温度和压力较高环境中也不易脱落，在600℃温度中镀层可保持1h，变色较为轻微。
　　2.4注重应用缓蚀剂抑制腐蚀
　　根据石油机械材质和腐蚀介质，基于吸附理论、成膜理论和电极过程抑制理论等基本理论，可通过在机械金属表面添加某种物质，发生理化反应后降低金属材质溶解速度的方式，有针对性的进行腐蚀抑制，添加的物质就是缓蚀剂，具有防腐缓蚀效率高、试剂添加量少、选择性较强的优点。比如，碳钢材料在中性介质中，可以用重铬酸钾加硫酸锌按照7：1的比例进行缓蚀保护；而重铬酸钾在酸性介质中可添加适量的若丁进行防腐。
　　三、结论
　　综上所述，通过对石油机械常见腐蚀诱因分析，有针对性的研究提出防腐技术措施，有利于降低石油机械腐蚀速度，保障石油机械可靠性和稳定性。
　　【参考文献】
　　[1]赵鑫.试论石油机械加工产业的现状及发展策略[J].化学工程与装备，2010（01）.
　　[2]张冠军，陈立人.我国石油机械制造业热处理的现状与展望[J].金属热处理，2010（03）.