概 述

目前在役海底管道主要以碳鋼材質(zhì)為主，管道的腐蝕過程中鐵會失電子轉(zhuǎn)化為Fe2+、Fe3+，因此，通過監(jiān)控海管出入口介質(zhì)的鐵離子濃度差，可以較直觀地反應(yīng)出該管道的內(nèi)腐蝕情況、防腐措施的有效性等。

然而，由于海管內(nèi)部溫度、壓力、流速、其它介質(zhì)組分等條件的復(fù)雜性，造成腐蝕掉的鐵會以各種化學(xué)和物理形態(tài)組合存在（例如二價(jià)、三價(jià)或者兩者均有，懸浮的、膠體的、不溶解的等），這使得其檢測過程復(fù)雜化，并造成結(jié)果的偏差。

本文根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)提煉，嘗試對海管介質(zhì)組分的鐵離子檢測進(jìn)行綜述，以期能提供一定的幫助和建議。

檢測方法與標(biāo)準(zhǔn)

一 鐵離子檢測方法

測定海底管道介質(zhì)中鐵離子的濃度有很多種方法，然而都大多數(shù)方法存在著受其它離子干擾的問題。

目前，國內(nèi)外石油行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中推薦的方法有原子吸收光譜法（AAS）、電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法（ICP）、鄰菲啰啉分光光度法等。海洋油氣田由于受到實(shí)驗(yàn)條件、物流時(shí)間等限制一般采用鄰菲啰啉分光光度法進(jìn)行鐵離子濃度的現(xiàn)場測試。

二 鄰菲啰啉分光光度法參照標(biāo)準(zhǔn)

●  SY/T5523-2016 《油田水分析方法》

●  HJ/T345-2007《水質(zhì)  鐵的測定  鄰菲啰啉分光光度法（試行）》

●  ASTM  D1068-15《Standard Test Methods for Iron In Water》

影響檢測精度的因素

在還原條件下，鐵離子以亞鐵態(tài)存在。當(dāng)不存在形成絡(luò)合物的物質(zhì)時(shí)，除pH值很低，否則三價(jià)鐵的溶解度很小。暴露于大氣或加入氧化劑后，二價(jià)鐵易被氧化成三價(jià)鐵，并且水解成不溶的水合氧化鐵。鐵離子的存在狀態(tài)很不穩(wěn)定，以下幾種因素均可對檢測精度造成影響。

一 樣品采集和存放

    采集方法

●  樣品采集過程可能暴露于空氣，形成不溶物質(zhì)；

●  取樣時(shí)未沖出取樣點(diǎn)的死水，造成數(shù)據(jù)偏高。

     采集位置

●  取樣位置在管道的不同點(diǎn)鐘方向，會測得不同的數(shù)據(jù)；

●  同一條管道在水平段、爬坡立管、下坡立管段取樣，會測得不同的數(shù)據(jù)。

     存放時(shí)間和環(huán)境

●  樣品超過最長存放時(shí)間未檢測；

●  樣品未按照標(biāo)準(zhǔn)要求加酸存放、暴曬等。

二 樣品油水分離

樣品采用離心機(jī)或電脫等方法進(jìn)行油水分離時(shí)可能暴露于空氣。

三 檢測溫度

檢測溫度較低，將不能除去氰化物和硝酸鹽的干擾。

四 樣品pH值

pH值偏中性只能測到游離態(tài)的鐵離子，pH值過低又會亞鐵離子與鄰菲啰啉螯合。

五 檢測設(shè)備

不合格或未經(jīng)標(biāo)定的檢測設(shè)備、試劑。

六 檢測流程

消解、過濾、煮沸等方法未按照標(biāo)準(zhǔn)或順序顛倒。

鐵離子現(xiàn)場檢測操作方法和注意事項(xiàng)

一 取樣

●  取樣前打開取樣點(diǎn)，液體高速流動3min；

●  使用不銹鋼或特制玻璃樹脂等容器取樣，連接取樣口前對取樣容器內(nèi)通入氮?dú)饣蚱渌栊詺怏w置換出取樣容器內(nèi)部的空氣；

●  保證取樣容器和海管取樣點(diǎn)連接處密封；

●  海底管道入口和出口的取樣時(shí)間間隔為海管長度除以流速；

●  出入口取樣位置最好同為水平段的5~7點(diǎn)鐘方向。

二 分離

●  分離盡量和取樣在一個(gè)容器內(nèi)完成，避免轉(zhuǎn)移過程中暴露空氣；

●  現(xiàn)場可選擇的分離方式為靜置、離心、電脫等，但靜置時(shí)間不宜太長避免陽光直射，離心和電脫需盡量絕氧，如無絕氧條件，需要在操作前將樣品pH調(diào)至2以下。

三 消解（酸化）

用HCl或HNO3將分離水的pH值調(diào)至2以下，并將樣煮沸（如有條件）。

四 調(diào)節(jié)pH值

鄰菲啰啉分光光度法的合適螯合pH值為3~5，檢測前需將酸化消解的樣品pH值調(diào)至3~5之間。

五 過濾

用0.45μm膜過濾紙進(jìn)行過濾，過濾后的樣品需清澈無懸浮物和沉淀物，過濾過程要盡可能絕氧。

六 檢測

按照選用分光光度計(jì)的說明書進(jìn)行檢測作業(yè)，需注意該方法的檢測范圍0.03mg/L~5mg/L，超過此范圍需用去離子水對樣品進(jìn)行稀釋。

END