抑制金属输送管道内壁腐蚀的方法
【技术领域】
[0001]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】
[0002]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。
[0003]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。
[0004]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】
[0005]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。
[0006]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:
[0007]Fe-2e- — Fe2+(I)
[0008]02+2H20+4e- — 40H(2)
[0009]总反应为:
[0010]2Fe+02+2H20 = 2Fe (OH) 2(3)
[0011]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。
[0012]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。
[0013]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。
[0014]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，
[0015]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；
[0016]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% ;
[0017]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。
[0018]本发明的效果如下:
[0019](I)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；
[0020](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；
[0021](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】
[0022]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，
[0023]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】
[0024]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I为电荷捕获器，附图标记2为金属输送管道的管壁。
[0025]金属输送管道的内径和外径分别为Φ90_和Φ 100mm，与储油罐和循环栗连接。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(300 μm)。
[0026]将200kg原油装入储油罐中，保持管道周围温度为25°C、湿度为90%，利用循环栗将原油以0.81/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。
[0027]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。
[0028]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。
【主权项】
1.一种抑制金属输送管道腐蚀的方法，其特征在于，所述方法包括在金属输送管道内部设置电荷捕获器，其中: A:电荷捕获器由失电子能力高于金属输送管道的金属和/或非金属材料构成； B:电荷捕获器为棒状、环状、网状或不规则形状中的一种或多种组合； C:电荷捕获器面对介质流动方向设置，且具有与流动介质接触的最大接触面积，其中，电荷捕获器至少布置在管道的入口、中部和出口处，电荷捕获器具有与管道内壁面直接或间接连接的部分。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，电荷捕获器的最大横截面积为金属输送管道的管壁横截面积的30% -90%，或者为管道通过面积的3% -10%。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，电荷捕获器通过金属固定在管道内壁上。
【专利摘要】提供了一种抑制金属输送管道内壁腐蚀的方法，所述方法包括在金属输送管道内壁垂直设置多组由金属材料制成的电子捕获器，以其吸附流体中的带电粒子，从而能够此降低金属输送管道的电化学腐蚀。根据本发明的抑制金属输送管道内壁腐蚀的方法具有投资小、易实施等优点，并且可以使管道腐蚀深度降低60％左右，且抑制金属输送管道的腐蚀效果显著。
【IPC分类】F16L58/00
【公开号】CN105135153
【申请号】CN201510631280
【发明人】于景坤, 侯星慧, 戴文斌
【申请人】东北大学
【公开日】2015年12月9日
【申请日】2015年9月28日