陶瓷材料在石油管道防腐方面的應(yīng)用

摘要：本文介紹了石油管道的內(nèi)壁腐蝕因素。同時(shí)分析了復(fù)合陶瓷材料可以作為石油管道防腐蝕的保護(hù)涂層的可行性。

關(guān)鍵詞：石油管道;腐蝕現(xiàn)象;氧化鋯復(fù)合陶瓷材料;防腐應(yīng)用

引言：廣泛接受的材料腐蝕的定義是：“材料腐蝕是材料受環(huán)境介質(zhì)的化學(xué)、電化學(xué)或物理作用破壞的現(xiàn)象” 。金屬腐蝕是金屬在周?chē)镔|(zhì)的化學(xué)、電化學(xué)作用下所引起的一種破壞。腐蝕問(wèn)題在各行各業(yè)中基本存在。腐蝕導(dǎo)致的最直接后果就是巨大的經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡。毫不例外，它是影響是石油管道系統(tǒng)壽命以及可靠性的重要因素。隨著社會(huì)和工業(yè)的發(fā)展，人們對(duì)石油的需求量也越來(lái)越大。因此，開(kāi)發(fā)的新油田的地理位置會(huì)越來(lái)越極端，油田所處的環(huán)境越來(lái)越惡劣。國(guó)家的標(biāo)準(zhǔn)和惡劣的環(huán)境對(duì)管道的防腐技術(shù)提出了更嚴(yán)苛的要求。

1.石油運(yùn)輸管道的腐蝕因素

石油管道的腐蝕是分很多種的。按照不同的分類(lèi)方法有不同的結(jié)果。對(duì)于石油的運(yùn)輸管道而言，可分為內(nèi)壁腐蝕和外壁腐蝕 。本文對(duì)內(nèi)壁腐蝕進(jìn)行分析。原油中含有多種腐蝕源，含量雖然少但是危害卻很大。它含有多種腐蝕源。例如：硫化物，氮化物，無(wú)機(jī)鹽，水分等。其中H2S特別危險(xiǎn)。它會(huì)導(dǎo)致硫化物應(yīng)力開(kāi)裂（SSC），氫鼓泡（HB），甚至氫致開(kāi)裂（HIC），造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡。干H2S沒(méi)有腐蝕性。因此，水起到了很大的作用。H2S溶于水，進(jìn)行電離，從而促進(jìn)了陽(yáng)極鐵的溶解。

防止管道內(nèi)壁腐蝕方法之一就管的內(nèi)壁涂有防腐蝕涂層，延長(zhǎng)管道的使用壽命。陶瓷材料是一類(lèi)無(wú)機(jī)非金屬材料的由形成，并在使用天然或合成化合物高溫?zé)Y(jié)形成的。它具有耐腐蝕，耐磨損，抗氧化和化學(xué)穩(wěn)定性等優(yōu)點(diǎn)。因此，可以應(yīng)用于石油管道防腐方面。

本文對(duì)于此現(xiàn)象提出一種新型應(yīng)用于石油管道內(nèi)腐蝕的防腐材料。

2.復(fù)合陶瓷材料的性質(zhì)以及優(yōu)勢(shì)

影響陶瓷腐蝕的因素有溫度、PH值、組成成分、表面狀況。因?yàn)殇X和氧之間存在的鍵合力很強(qiáng)。因此，氧化鋁陶瓷具有非常穩(wěn)定的化學(xué)和耐腐蝕性強(qiáng)。然而，氧化鋁陶瓷是易碎的。氧化鋯具有好的斷裂韌性。因此，氧化鋯的添加可通過(guò)相變?cè)鲰g提高陶瓷材料的力學(xué)性能，避免了氧化鋁陶瓷的斷裂韌度差，脆性大的缺點(diǎn)。

由于腐蝕的速率和孔隙率有比例的關(guān)系。孔隙率增大則陶瓷涂層與原油的接觸面積增大，腐蝕的程度也就越嚴(yán)重，因此，致密性良好則防腐效果好。同時(shí)孔隙率和相對(duì)密度有關(guān)。相對(duì)密度隨3Y-TZP含量的變化與抗彎強(qiáng)度的變化相一致。抗彎強(qiáng)度可通過(guò)調(diào)節(jié)3Y-TZP的含量拉進(jìn)行調(diào)節(jié)。在AI2O3加入納米級(jí)3Y-TZP，其在AI2O3晶粒間產(chǎn)生了細(xì)晶結(jié)構(gòu)，晶粒結(jié)構(gòu)可以提高其抗彎強(qiáng)度。 因此，3Y-TZP的加入提高了涂層的致密性.

此外，陶瓷涂層可以采用乙炔熱噴涂的方式進(jìn)行噴涂。

3.結(jié)束語(yǔ)

石油管道主要是埋在地下，并且在該環(huán)境下陶瓷基本上不與原油中的腐蝕因素進(jìn)行反應(yīng)。因此，在石油管道的腐蝕防護(hù)方面可以合理采用復(fù)合陶瓷材料。

注釋?zhuān)?/p>

①肖紀(jì)美編著.中國(guó)腐蝕與防護(hù)學(xué)會(huì)主編.腐蝕總論.化學(xué)工業(yè)出版社，1994

②姚申.石油化工企業(yè)工藝管道的腐蝕問(wèn)題探析【J】.山東工業(yè)技術(shù).2019：90

③鄧茂盛.氧化鋯增韌氧化鋁復(fù)合陶瓷制備及性能研究【J】.陶瓷，2018.10：30-35

作者簡(jiǎn)介：劉鵬（1999-），女，民族：漢，籍貫：河北省邢臺(tái)市，單位：燕山大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，學(xué)歷：本科，職稱(chēng)：在讀學(xué)生，方向：陶瓷材料在石油管道的防腐應(yīng)用。