(一)建議評估與管道用材料的相容性
在濕天然氣管道系統的防腐管理中,使用緩蝕劑作為腐蝕控制合理有效的措施時,需要對緩蝕劑與所接觸結構材料(管道用金屬材料、非金屬材料)的相容性進行有效的評價,并確定緩蝕劑有效(與材料相容性)的明確指標要求。北美某濕天然氣管道現場腐蝕調查時發現:緩蝕劑實驗室篩選評價時,采用靜態失重法測試緩蝕劑與碳鋼相容性(緩蝕劑緩蝕效率)時,其腐蝕速率<4mpy(1mpy = 0.0254mm/a),但現場應用時緩蝕劑現場注入點正下方到的腐蝕速率遠遠高于實驗室篩選腐蝕速率(高一個數量級)。因此,為了更好地了解緩蝕劑與碳鋼的相容性,采用轉輪試驗(Wheel Box Tests)、滴漏模擬試驗(Drip Simulation Tests)、旋轉籠反應釜試驗(Rotating Cage Autoclave Tests)、黏結測試、雙釜實驗、起泡試驗等方法依次研究緩蝕劑的應用效果,對比分析不同實驗室評價方法和現場腐蝕速率的一致性。對用到的幾個幾個緩蝕劑評價方法介紹如下。
1. 高壓轉輪試驗(High Pressure Wheel Box Tests)
通常情況下,會采用轉輪法或其他失重法來評價藥劑的相容性。一般采用常溫常壓下的玻璃瓶進行評價,本案例中通過使用小型的反應釜來代替玻璃瓶,實現了在一定溫度和CO2壓力下的評價需求。這種實驗方法一次實驗可同時篩選多種藥劑,但還不能模擬剪切力對藥劑效果的影響。
在高壓轉輪試驗時,藥劑充分混合,但試驗中剪切力小。在環境溫度下,利用預期的氣體組分將反應釜增壓到所需的壓力,然后加熱到所需的溫度。盡管沒有測量,但加熱導致整體壓力增加。為了模擬靜滯或低速條件,這個測試是合適的,盡管這種情況是這個測試的極限。
在測試前,對金屬樣品進行稱重,并將其暴露在特定條件下一段時間,根據重量損失計算腐蝕速率。該試驗也可以用來研究氣體組分對腐蝕速率的影響,如DO溶解氧是否會影響緩蝕劑的腐蝕速率。
2. 滴漏模擬試驗(Drip Simulation Tests)
溶液中緩蝕劑的傳質過程對腐蝕速率有顯著影響,轉輪試驗中考慮了除傳質外的其他重要參數,但未能準確地反應緩蝕劑滴到裸鋼上這一傳質過程對腐蝕的影響。為此設計了滴漏模擬試驗,研究緩蝕劑直接滴到裸鋼上的影響。本模擬實驗選用了轉輪試驗中腐蝕速率最高的試驗參數(溫度、壓力、CO2等)。在該測試中,緩蝕劑以與現場大致相同的流速滴到試片上,并使用緩蝕劑加注泵調節緩蝕劑的加注流量。在測試前后測試緩蝕劑的pH值,以確定測試期間緩蝕劑的腐蝕性是否發生變化。
3. 旋轉籠試驗(Rotating Cage Autoclave Tests)
在分析影響緩蝕劑在濕天然氣管道系統中使用的各個因素時,轉輪試驗和滴漏試驗中未能考慮流量的影響。旋轉籠反應釜試驗是利用旋轉籠反應釜模擬現場條件與腐蝕傳質過程,使用管壁剪切力來確定反應釜的轉速。模擬濕天然氣管道系統中流動效應最佳方法是計算緩蝕劑在接觸管壁之前的速度,這與旋轉籠反應釜轉速相關(緩蝕劑動態腐蝕試驗)。
參考文獻:Jeffery Caleb Clark, Boyd A Laurent, Joshua F Addis, et al. Development of Application Friendly Products for Wet Gas Corroison Inhibition.
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