Phân tích khoa học về nước ăn mòn trong các đường ống 5L bằng thép carbon được lót bên trong với các mối hàn

Cơ chế ăn mòn trong đường ống API 5L với nước ăn mòn

Đường ống thép carbon, chẳng hạn như những người đáp ứng tiêu chuẩn API 5L (ví dụ., Lớp X42, X52, X70), được sử dụng rộng rãi để vận chuyển nước nhưng dễ bị sự ăn mòn Khi tiếp xúc với nước ăn mòn, đặc trưng bởi hàm lượng clorua cao, pH thấp, oxy hòa tan, hoặc hoạt động của vi sinh vật. Sự ăn mòn bên trong xảy ra thông qua các phản ứng điện hóa, nơi nước hoạt động như một chất điện phân, Thép đóng vai trò là cực dương, và oxy hòa tan hoặc các chất oxy hóa khác điều khiển các phản ứng catốt. Ví dụ:, trong nước axit (pH < 6), sắt oxy hóa thành Fe²⁺, Phát hành electron, Trong khi khử oxy tạo thành các ion hydroxit, dẫn đến rỉ sét (Fe₂O₃·nH₂O). Clorua tăng tốc rỗ, thâm nhập vào bề mặt thép và gây mất vật liệu cục bộ. Ăn mòn do vi sinh vật (MIC), Thường từ vi khuẩn giảm sunfat (TSGTKS), Sản xuất hydro sunfua, tiếp tục làm suy giảm thép. Api 5l Ống, với hàm lượng carbon ≤0,28% và mangan ≤1,4%, Cung cấp sức mạnh vừa phải (ví dụ., X70: 483 Năng suất MPA) Nhưng thiếu khả năng chống ăn mòn vốn có. Lớp lót bên trong, chẳng hạn như epoxy, polyethylene, hoặc xi măng-n-entar, tạo ra một rào cản, Giảm tiếp xúc giữa nước ăn mòn và thép. Tuy nhiên, Khớp hàn vẫn dễ bị tổn thương, Vì nhiệt từ hàn có thể làm hỏng lớp lót, lộ thép để ăn mòn.

Vai trò và hiệu suất của lớp lót bên trong

Lớp lót bên trong rất quan trọng để bảo vệ các đường ống thép carbon API 5L khỏi nước ăn mòn. Các lớp lót phổ biến bao gồm epoxy liên kết hợp nhất (FBE), epoxy lỏng, polyethylene (PE), và Xi măng-Thortar, từng được chọn dựa trên hóa học nước, nhiệt độ, và điều kiện dòng chảy. FBE, áp dụng ở 200-250 ° C., hình thành a 250-500 Rào cản dày, Chống pH 3-10 và nhiệt độ lên đến 80 ° C, mỗi tiêu chuẩn như AWWA C213. Lớp lót xi măng, mỗi AWWA C205, Excel trong High-ph, Nước mài mòn, Cung cấp một dày (6-12 mm) hàng rào nhưng có thể bị nứt dưới căng thẳng nhiệt hoặc cơ học. Lớp lót PE cung cấp khả năng kháng hóa chất với clorua và axit nhưng được giới hạn ở nhiệt độ thấp hơn (<60° C). Những lớp lót này làm giảm tốc độ ăn mòn, thường từ 1-5 mm/năm bằng thép không có dây buộc <0.1 mm/năm, mở rộng đường ống dẫn cuộc sống xa hơn 20-30 năm. Mối hàn, Tuy nhiên, đặt ra những thách thức: Vùng bị ảnh hưởng bởi nhiệt (MAKE) từ hàn có thể làm suy giảm lớp lót, tạo pholes hoặc vết nứt. Nghiên cứu cho thấy tốc độ ăn mòn tại các khớp có thể tăng đột biến 2-3 mm/năm nếu lớp lót thất bại. Sửa chữa lớp lót sau hàn, chẳng hạn như epoxy được áp dụng bằng bàn chải, giảm thiểu điều này, Nhưng độ bám dính và tính đồng nhất vẫn còn quan trọng đối với bảo vệ lâu dài.

Khớp hàn và thách thức toàn vẹn

Các mối hàn trong đường ống API 5L, thường được hình thành thông qua hàn hồ quang kim loại được che chắn (SMAW) hoặc hàn hồ quang kim loại khí (GMAW), là điểm yếu quan trọng trong các hệ thống nước ăn mòn. Hàn làm nóng thép đến 1.400-1.500 ° C, thay đổi cấu trúc vi mô trong haz, tăng độ cứng, và giảm độ dẻo dai, có thể dẫn đến nứt ăn mòn căng thẳng (SCC) trong nước giàu clorua. Tính nhạy cảm của HAZ, được kết hợp bởi thiệt hại lót: Nhiệt làm suy giảm epoxy hoặc PE, phơi thép với nước ăn mòn. Cho đường ống x70, sức mạnh năng suất (483 MPa) có thể giảm 10-15% trong Haz, và ứng suất dư từ việc làm mát làm tăng nguy cơ crack. Tiêu chuẩn như API 1104 Đảm bảo chất lượng mối hàn, Nhưng sự không hoàn hảo của độ xốp, không hoàn chỉnh hợp nhất, hoặc xỉ - hoạt động như các vị trí bắt đầu ăn mòn. Mic phát triển mạnh tại các mối hàn, với SRB tăng tốc độ rỗ để 1-2 mm/năm. Các biện pháp bảo vệ bao gồm điều trị nhiệt sau hàn (PWHT) để giảm căng thẳng, Lớp lót tay áo bên trong, và các chất ức chế ăn mòn (ví dụ., phốt phát) để vô hiệu hóa hóa học nước. Kiểm tra thường xuyên thông qua kiểm tra siêu âm hoặc lợn thông minh là điều cần thiết để theo dõi tính toàn vẹn của mối hàn và điều kiện lót.

Phân tích so sánh và các chiến lược trong tương lai

Các ống API 5L được lót bên trong vượt trội so với thép carbon không có dây buộc trong nước ăn mòn, giảm tốc độ ăn mòn từ 1-5 mm/năm đến <0.1 mm/năm, Nhưng các mối hàn vẫn là một giới hạn. Lớp lót FBE xuất sắc trong điều kiện vừa phải, Trong khi xi măng-netar phù hợp với mài mòn, Nước cao; Lớp lót PE chống lại axit nhưng chùn bước ở nhiệt độ cao. So với thép không gỉ, Thép carbon lót có hiệu quả về chi phí (20-30% rẻ hơn) nhưng ít bền hơn trong ăn mòn cực độ. X52 và x70 Sức mạnh cân bằng cấp độ (414-570 MPA kéo) và chi phí, mỗi lửa 5l, nhưng đòi hỏi phải lót mạnh mẽ và bảo vệ khớp. Các chiến lược trong tương lai bao gồm các lớp lót nâng cao (ví dụ., Lớp phủ dựa trên graphene) cho độ bám dính vượt trội, Sửa chữa hàn robot cho ứng dụng lót đồng đều, và các chất ức chế ăn mòn phù hợp với hóa học nước (ví dụ., Bicarbonates để kiểm soát pH). Cảm biến thông minh và máy học học máy hứa hẹn theo dõi ăn mòn thời gian thực, Tối ưu hóa bảo trì. Giao hàng tận nơi (ở trong 30 Ngày) và thanh toán (TT, LC, OA, D / P) Hỗ trợ triển khai.

Hiệu suất lót trong nước ăn mòn

Các lớp API 5L và tính chất cơ học