專利名稱：抑制絕緣管道外部腐蝕方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的領(lǐng)域本發(fā)明涉及通過將堿性材料同涂布于管道的涂層材料摻合來抑制絕緣管道外部腐蝕的方法。還公開了一種抗腐蝕的涂布的管道。
本發(fā)明的背景在許多工業(yè)應(yīng)用中，使用管道將流體從一處轉(zhuǎn)移到另一處。這些管道不斷發(fā)生的問題是各種形式的腐蝕，并能使管道故障處變脆弱。最普遍的腐蝕形式之一是作為運輸?shù)闹饕牧匣蜃鳛閹廴静牧线\輸?shù)母g而從管子內(nèi)部產(chǎn)生的腐蝕。在許多情況下，這種腐蝕在管子中形成針孔，如果在發(fā)現(xiàn)之前這種腐蝕特別嚴重的話，最終會造成流體從針孔泄漏或更大的故障。這些故障一般主要造成運輸物質(zhì)的損失以及對環(huán)境的污染等。
這些管道常覆蓋以涂層材料。這些涂層材料也起絕緣材料的作用。這些涂層可以是有機的或無機的纖維材料、聚合物泡沫體等。當這些材料用于涂布管子的外表面時，可能存在涂層材料中積集有水，尤其是外殼用絕緣材料絕緣的管道。這些材料常用外殼加以保護，使絕緣材料免于受到氣候的影響。當在這些絕緣材料有水并同管子(一般是碳鋼)的外表面接觸時，水會腐蝕管子。這種方式對管線的腐蝕造成相當大面積的外表面的腐蝕，當出現(xiàn)增加壓力等時，會造成管子的災(zāi)難性的故障。因為許多這些絕緣材料是閉孔，如果留有水，不能只通過在外殼的底部排水除去這種水。另外，這種絕緣材料可以由密封的聚合物材料等的整個外殼形成?；蛘咄鈿た梢杂杀〗饘俨牧先珏冧\鋼板形成。在任何情況下，這種原因造成的管子故障在工業(yè)都是嚴重的問題。這些管子常用在石油生產(chǎn)操作、煉油操作、化學、操作以及各種希望運輸流體(尤其是溫度高于常溫的流體)的其它應(yīng)用中。
由于在涂層材料中存在水而導(dǎo)致外管道腐蝕的許多管子的故障，已經(jīng)要求找到方法消除這些故障。
本發(fā)明的概要本發(fā)明提供了對包括管子和管子周圍的涂層材料的絕緣管道抑制外部腐蝕的方法。此法主要是將堿性材料和涂層材料摻合涂布管子，堿性材料的含量應(yīng)足以使涂層材料中的水的pH約為8-12。
本發(fā)明還包括一種腐蝕得到抑制的管道，所述管道包括具有外表面的管子、含堿性材料的涂層材料(堿性材料的含量應(yīng)足以使涂層材料的水的pH達到8-12)以及具有內(nèi)表面的外殼，涂層材料基本上是充滿管子外表面和外殼的內(nèi)側(cè)之間的環(huán)形空間。
附圖的簡單說明

圖1是具有下面截面的管道的示意圖。
圖2是管子各截面的連接點的示意圖。
優(yōu)選的具體實施方案的說明在許多情況下，聚合物泡沫體材料、無機纖維材料、有機纖維材料等可用于涂布管道的外表面以絕緣或保護輸送流體的管道。這些材料由作為覆蓋材料的一部分的基本上防水的外表面形成或它們可以被包入涂布涂層材料的殼內(nèi)以阻止水的進入損害涂層材料等。在所有這些情況下，在水與管道外表面接觸的的區(qū)域內(nèi)，電勢的存在將水積累在涂層材料內(nèi)。長期的水同管子的接觸造成管道外部的腐蝕，在管道廣泛區(qū)域造成故障。由于管道一般由碳鋼制造，所以難以經(jīng)受同水接觸的腐蝕，特別是在pH低于約8.0下同水的接觸。
按照本發(fā)明，將堿性材料摻合或作為一部分或置于涂層材料內(nèi)。堿性材料的量應(yīng)足以使涂層材料的水的pH達到8.0-12.0。當碳鋼用作管線材料時希望pH為9.5。
以1升的水飽和的涂層材料的摩爾數(shù)計算，堿性材料存在于涂布內(nèi)材料的量希望為0.001-1.0摩爾。
可使涂層材料中的水達到所希望的pH的任何堿性材料都是適宜的，條件是這種堿性材料不妨礙涂層材料的涂布或造成涂層材料的降解或在涂層材料中產(chǎn)生不希望的效果。某些適宜的堿性材料是氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸鈉、氫氧化銨、氫氧化鋰、氫氧化鋰水合物、硫化鈉一水合物、正磷酸三鈉、磷酸氫二鈉、硅酸鈉、正磷酸鉀、硫化鉀1-5水合物以及它們的摻合物。優(yōu)選的堿性材料是正磷酸三鈉(tribasic sodium orthophosphate)。
堿性材料可以以各種方法加入到涂層材料中。例如，當使用聚合物泡沫體時，堿性材料可以同一種或所有的形成聚合物泡沫體的聚合物材料摻合，在涂于管子等等之前，堿性材料可以在與涂層摻合的纖維涂層材料內(nèi)形成，也可以與其結(jié)合。
在一特別優(yōu)選的具體實施方案中，堿性材料同用于涂布管道的聚合物泡沫體摻合。
優(yōu)選的聚合物泡沫體是聚氨酯泡沫體。聚氨酯泡沫體對熟悉該技術(shù)領(lǐng)域的人來說象其它涂層材料一樣是眾所周知的材料。聚氨酯泡沫體公開在McGraw-Hill Encyclopedia of Science and Technology，6th Ed.，McGraw-Hi11 Book Co.，1987，pp.168中。
本發(fā)明的優(yōu)選具體實施方案的一說明示于圖1和2。在圖1中示出管道10的絕緣截面。管道10包括管子12、殼14、管子周圍12的絕緣體16，殼14用在圖1中所示的下面截面18包圍著絕緣材料16。在示于圖1類型的管道中，要求殼14是基本上是防水的。因此，管道10可以如圖2中所示形成，圖2中示出第二截面10’。每一截面10和10’有管線末端部分20或20’，它們在各自的管線截面延伸超過絕緣16或16’。這些末端截面在焊縫22相交。為了接合殼14和殼14的外表面，有接頭24。用于涂布截面10和10’的一般同類型的絕緣材料經(jīng)口26注入，以絕緣焊縫區(qū)，在絕緣材料注入后安裝插塞28以封閉口26。
所示的系統(tǒng)特別適于使用聚氨酯或其它的聚合物泡沫體作為絕緣材料，其中將形成聚氨酯泡沫體必須的成分注入到管子12的外表面和殼14的內(nèi)側(cè)之間的環(huán)狀空間以就地形成絕緣泡沫體。堿性材料按需要加到用于形成聚氨酯泡沫體的一種或所有的成分中。類似地，堿性材料用于在上述焊縫區(qū)周圍形成的聚氨酯泡沫體的成分中。
盡管本發(fā)明已經(jīng)在具體以聚氨酯泡沫體為對象的這一優(yōu)選的具體實施方案中討論過，但是應(yīng)該理解，各種泡沫體和其它涂層材料能用于覆蓋管子12。這些涂層材料可以用或不用殼14。希望在這些涂層材料中包括堿性材料，上述堿性材料的含量應(yīng)足以提供在涂層材料中水的所要求的pH。在涂層材料中的水的適宜的pH約為8-12，希望約為9.5。因為擔心由于應(yīng)力腐蝕破裂會損傷管子，希望pH不高于12。結(jié)果，當使用高堿性材料時，希望用對該領(lǐng)域的熟悉人員熟知的緩沖化合物控制pH在所要求的限制內(nèi)。
以在1升水飽和的涂層材料中堿性材料的摩爾數(shù)計，堿性材料的含量約為0.001-1.0摩爾。當用正磷酸三鈉作為堿性材料時，則正磷酸三鈉的量約為0.005-0.10摩爾。
適用于本發(fā)明的許多聚合物泡沫體是閉孔泡沫體。這些泡沫體一般認為在各孔之間幾乎沒有或根本沒有流體交流，因此是相對不透水的。而且，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，長時間蒸汽擴散或未能搞清楚的其它方法，使得在這些閉孔泡沫體中常含有水。當在這些閉孔泡沫體中含有水時，水能接觸管子并能腐蝕管子。然而，因為這種水不能從涂層自由流動，所以不能從這些涂層中排除這種水。殼和該涂層的滲透將只能就在滲透處附近除去少量水。所以，必須除去這種水以減少它的腐蝕。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，堿性材料可以以足可使涂層材料中的水的pH達到所要求的范圍內(nèi)的量加入到絕緣和涂層材料中而不會影響這些材料。這會大大延長在這些應(yīng)用中管子的使用壽命。在許多這些應(yīng)用中，如果它能持續(xù)到整個操作期間，則管子的壽命已足矣。換言之，如果這種管子用于從油井生產(chǎn)石油，管子能持續(xù)到油井生產(chǎn)的完成，則管子可以最終會除去。相同的考慮可以用到其它應(yīng)用中。由于使用本發(fā)明，管子的壽命可以比使用傳統(tǒng)涂層材料的管子延長十倍。
實施例1制備含有表1所示的堿性材料的許多泡沫體樣品。將這些樣品截斷并在每一截面上置一碳鋼試件。將樣品在常溫下置于水中三個月并觀察產(chǎn)生的腐蝕。泡沫體樣品置于足以提供表1所示的摩爾濃度的體積水中。
表1
在氫氧化鈉從泡沫體瀝濾出一定程度得到所要求的pH后，觀察到用氫氧化鈉的試驗在試驗的很早就出現(xiàn)生銹。據(jù)認為，在此試驗中，在低pH下開始生銹后抑制了腐蝕。
實施例2制備含定量堿性材料的一些聚氨酯泡沫體并加以細粉碎。將此材料置于水中并觀察pH。pH迅速升高到很高水平，表明當水存在下堿性材料從聚氨酯泡沫體材料中被有效地除去。
上述的實施例和討論中可以清楚地認為，在用于管子的涂層材料(特別是聚合物泡沫體和無機和有機纖維材料)中包括堿性材料可以有效地防止在涂層材料中水的積累或存在引起的對管子的外部腐蝕。
已經(jīng)參考某些優(yōu)選的具體實施方案討論過本發(fā)明，應(yīng)該指出，在本發(fā)明的范圍內(nèi)可以有許多改變和改進。對于該領(lǐng)域熟練的人員來說，基于優(yōu)選的具體實施方案的綜述，許多這些改變和改進可以認為是顯而易見的和所希望的。
已經(jīng)討論了本發(fā)明后，我們提出下面的
權(quán)利要求
權(quán)利要求
1.一種抑制包括管子和管子周圍的涂層材料的管道外部腐蝕的方法，此法包括將堿性材料同管道周圍的涂層材料摻合，堿性材料的量足以使涂層材料中的水的pH達到約8.0-12.0。
2.權(quán)利要求1的方法，其中pH約為9.5。
3.權(quán)利要求1的方法，其中以1升的水飽和的涂層材料中的摩爾數(shù)計，堿性材料的含量約為0.001-1.0摩爾，。
4.權(quán)利要求3的方法，其中堿性材料選自氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸鈉、氫氧化銨、氫氧化鋰、氫氧化鋰水合物、硫化鈉一水合物、正磷酸三鈉、磷酸氫二鈉、硅酸鈉、正磷酸鉀、硫化鉀1-5水合物、以及它們的摻合物。
5.權(quán)利要求4的方法，其中堿性材料是正磷酸三鈉。
6.權(quán)利要求5的方法，其中正磷酸三鈉的含量約為0.005-0.10摩爾。
7.權(quán)利要求4的方法，其中有緩沖材料存在以維持涂層材料中水的pH約為8.0-12.0。
8.權(quán)利要求7的方法，其中pH約為9.5。
9.權(quán)利要求1的方法，其中有涂層材料是聚合物泡沫體絕緣材料。
10.權(quán)利要求1的方法，其中有泡沫體絕緣材料是聚氨酯泡沫體。
11.權(quán)利要求1的方法，其中涂層材料是聚氨酯泡沫體材料，此泡沫體是在管子外表面和和殼的內(nèi)側(cè)之間的環(huán)形空間通過摻合并注入聚氨酯各成分到該環(huán)形空間使幾乎充滿該環(huán)形空間而就地形成的，殼用于限定管子外表面和殼的內(nèi)側(cè)的環(huán)形空間，形成含堿性材料的聚氨酯泡沫體，堿性材料的含量應(yīng)使泡沫體絕緣材料中的水pH達到約8.0-12。
12.權(quán)利要求1的方法，其中涂層材料是纖維絕緣材料。
13.一種抑制腐蝕的管道，該管道包括有外表面的管子和含足以使涂層材料中的水的pH達到約8.0-12.0的堿性材料的涂層材料，涂層材料位于管子外表面和外殼的周圍，外殼用于限定管子的外表面周圍并有內(nèi)側(cè)，涂層材料幾乎充滿管子的外表面和外殼的內(nèi)側(cè)之間的環(huán)形空間。
14.權(quán)利要求13的管道，其中堿性材料的含量足以產(chǎn)生pH約9.5。
15.權(quán)利要求13的管道，其中堿性材料的含量以1升的水飽和的涂層材料中摩爾數(shù)計算約為0.001-1.0摩爾。
16.權(quán)利要求13的管道，其中堿性材料選自氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸鈉、氫氧化銨、氫氧化鋰、氫氧化鋰水合物、硫化鈉一水合物、正磷酸三鈉、磷酸氫二鈉、硅酸鈉、正磷酸鉀、硫化鉀1-5水合物、以及它們的摻合物。
17.權(quán)利要求16的方法，其中堿性材料是正磷酸三鈉。
18.權(quán)利要求13的方法，其中緩沖材料存在在于泡沫體絕緣材料中，以維持pH為約8.0-12.0。
19.權(quán)利要求13的管道，其中涂層材料是聚合物泡沫體絕緣材料。
20.權(quán)利要求13的管道，其中涂層材料是纖維絕緣材料。
全文摘要
一種通過將堿性材料置于涂層材料中，使包括管子和管子周圍的涂層材料的絕緣管道可以抑制外部腐蝕的方法。
文檔編號F16L9/14GK1439085SQ01811675
公開日2003年8月27日 申請日期2001年5月16日 優(yōu)先權(quán)日2001年5月16日
發(fā)明者W·M·波翰, G·R·魯沙奧 申請人:菲利浦石油公司