(一)建议评估与管道用材料的相容性
在湿天然气管道系统的防腐管理中,使用缓蚀剂作为腐蚀控制合理有效的措施时,需要对缓蚀剂与所接触结构材料(管道用金属材料、非金属材料)的相容性进行有效的评价,并确定缓蚀剂有效(与材料相容性)的明确指标要求。北美某湿天然气管道现场腐蚀调查时发现:缓蚀剂实验室筛选评价时,采用静态失重法测试缓蚀剂与碳钢相容性(缓蚀剂缓蚀效率)时,其腐蚀速率<4mpy(1mpy = 0.0254mm/a),但现场应用时缓蚀剂现场注入点正下方到的腐蚀速率远远高于实验室筛选腐蚀速率(高一个数量级)。因此,为了更好地了解缓蚀剂与碳钢的相容性,采用转轮试验(Wheel Box Tests)、滴漏模拟试验(Drip Simulation Tests)、旋转笼反应釜试验(Rotating Cage Autoclave Tests)、黏结测试、双釜实验、起泡试验等方法依次研究缓蚀剂的应用效果,对比分析不同实验室评价方法和现场腐蚀速率的一致性。对用到的几个几个缓蚀剂评价方法介绍如下。
1. 高压转轮试验(High Pressure Wheel Box Tests)
通常情况下,会采用转轮法或其他失重法来评价药剂的相容性。一般采用常温常压下的玻璃瓶进行评价,本案例中通过使用小型的反应釜来代替玻璃瓶,实现了在一定温度和CO2压力下的评价需求。这种实验方法一次实验可同时筛选多种药剂,但还不能模拟剪切力对药剂效果的影响。
在高压转轮试验时,药剂充分混合,但试验中剪切力小。在环境温度下,利用预期的气体组分将反应釜增压到所需的压力,然后加热到所需的温度。尽管没有测量,但加热导致整体压力增加。为了模拟静滞或低速条件,这个测试是合适的,尽管这种情况是这个测试的极限。
在测试前,对金属样品进行称重,并将其暴露在特定条件下一段时间,根据重量损失计算腐蚀速率。该试验也可以用来研究气体组分对腐蚀速率的影响,如DO溶解氧是否会影响缓蚀剂的腐蚀速率。
2. 滴漏模拟试验(Drip Simulation Tests)
溶液中缓蚀剂的传质过程对腐蚀速率有显著影响,转轮试验中考虑了除传质外的其他重要参数,但未能准确地反应缓蚀剂滴到裸钢上这一传质过程对腐蚀的影响。为此设计了滴漏模拟试验,研究缓蚀剂直接滴到裸钢上的影响。本模拟实验选用了转轮试验中腐蚀速率最高的试验参数(温度、压力、CO2等)。在该测试中,缓蚀剂以与现场大致相同的流速滴到试片上,并使用缓蚀剂加注泵调节缓蚀剂的加注流量。在测试前后测试缓蚀剂的pH值,以确定测试期间缓蚀剂的腐蚀性是否发生变化。
3. 旋转笼试验(Rotating Cage Autoclave Tests)
在分析影响缓蚀剂在湿天然气管道系统中使用的各个因素时,转轮试验和滴漏试验中未能考虑流量的影响。旋转笼反应釜试验是利用旋转笼反应釜模拟现场条件与腐蚀传质过程,使用管壁剪切力来确定反应釜的转速。模拟湿天然气管道系统中流动效应最佳方法是计算缓蚀剂在接触管壁之前的速度,这与旋转笼反应釜转速相关(缓蚀剂动态腐蚀试验)。
参考文献: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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