输油管线硫化腐蚀研究

论文摘要

近年来,随着我国进口及国内开采含硫原油的增多,输油管线腐蚀加剧,穿孔现象时有发生,管线使用寿命严重缩短。输油管线的硫化腐蚀研究有助于评估管线的使用寿命、减少能源浪费和环境污染,具有较高的研究价值。本论文模拟管输含硫原油的现场工况条件,实验室运用高温高压反应釜,辅以失重法,测定不同典型含硫原油在不同输送条件下的16Mn钢管材试样的腐蚀速率,建立输送不同酸值、不同含硫量原油在不同输送温度、不同输送压力、不同流速条件下的管线腐蚀速率数据库。通过扫描电子显微镜(SEM)对试样腐蚀形貌进行观察,通过X射线荧光光谱对试样表面腐蚀产物进行成分鉴定,通过电化学方法结合挂片失重法对不同状况下的腐蚀产物膜进行定性评价,对比分析不同条件下腐蚀产物膜的成膜情况,结合测定的管材腐蚀速率,揭示含硫原油对输油管线的腐蚀规律。研究表明:硫含量和酸值是影响输油管线内腐蚀的主要因素,温度和流速是次要因素,压力对管线的腐蚀速率影响不大;实验条件范围内,原油的硫含量越大,其腐蚀性越强;随着原油酸值的增大,管材的腐蚀速率明显增强;温度越高腐蚀产物膜对试样的保护作用越强,同时各种腐蚀性物质在腐蚀产物膜中的扩散速率也越大,后一种作用强于前一种作用,管材试样表现出温度越高,腐蚀速率越大的腐蚀规律;动态原油比静态原油具有更强的腐蚀性,在特定的流速下管材的腐蚀速率存在最大值。在管线腐蚀速率数据库基础之上,运用BP神经网络开发管线剩余寿命预测软件;根据管线的修建、运营等相关费用,计算输送含硫原油相应的管线腐蚀经济损失,并开发软件的相应功能。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 管道工业的发展历史
• 1.2 管道腐蚀的危害
• 1.3 课题研究的背景
• 1.4 课题研究的意义
• 1.5 研究技术路线
• 1.6 课题的创新点
• 第二章 原油及管材分析
• 2.1 含硫原油概述
• 2.1.1 含硫原油的分布
• 2.1.2 含硫原油的分类
• 2.1.3 我国自产及进口含硫原油介绍
• 2.2 原油理化性质研究
• 2.2.1 原油的理化性质
• 2.2.2 硫含量测定原理及结果
• 2.2.3 活性硫含量的测定原理及结果
• 2.2.4 水含量测定原理及结果
• 2.2.5 酸值的测定原理及结果
• 2.2.6 金属元素的测定原理及结果
• 2.2.7 粘度的测定原理及结果
• 2.2.8 凝点的测定原理及结果
• 2.3 国内输油管线常用管材16Mn 化学成分及力学性能
• 第三章 含硫原油腐蚀性评价
• 3.1 研究采用的实验方法
• 3.1.1 挂片失重法
• 3.1.2 腐蚀产物膜的电化学方法表征
• 3.1.3 金相显微镜观察
• 3.1.4 X 射线荧光光谱分析法
• 3.1.5 扫描电子显微镜
• 3.2 压力对含硫原油的腐蚀性影响
• 3.3 温度对含硫原油的腐蚀性影响
• 3.4 流速对含硫原油的腐蚀性影响
• 3.5 酸值对含硫原油的腐蚀性影响
• 3.6 混合含硫原油对腐蚀性的影响规律
• 3.7 硫含量对含硫原油腐蚀性的影响
• 3.8 小结
• 第四章 输送含硫原油管线的剩余寿命预测研究
• 4.1 研究背景
• 4.2 人工神经网络概述
• 4.2.1 人工神经网络工作原理
• 4.2.2 BP 神经网络工作原理
• 4.2.3 BP 神经网络算法
• 4.3 BP 神经网络预测管线的剩余寿命和穿孔时间
• 4.3.1 管线内壁的三种典型腐蚀类型
• 4.3.2 管线腐蚀速率预测原理
• 4.3.3 管线的剩余寿命和穿孔时间预测原理
• 4.3.4 管线的损耗折算预测原理
• 4.4 含硫原油评价软件的设计与实现
• 4.4.1 软件的设计原理
• 4.4.2 软件界面及功能介绍
• 4.4.3 系统预测结果准确性评价
• 4.5 算例
• 结论
• 参考文献
• 附录A 管线硫化腐蚀评价软件源程序
• 攻读硕士学位期间取得的荣誉及学术成果
• 致谢