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X80钢在在酸雨中,油田采出水中的腐蚀与其他环境中的腐蚀

2022-05-25

在酸雨中的腐蚀

近些年,随着我国工业的迅速发展,由SO2、NO2排放过多导致的酸雨现象频现,这对生态环境和社会经济都造成了不利影响。在服役期间,酸雨侵害会加剧作为石油输送管线主要材料的X80钢的腐蚀程度,但目前关于酸雨对X80管线钢影响的报道不多。

王战辉等研究发现,随着pH的增大和试验时间的延长,X80钢在酸雨中的自腐蚀电流逐渐减小,耐腐蚀性能提高;同时随着腐蚀介质中SO42-、Cl-和NO3-含量的增加,腐蚀速率提高。

王帅星等以经过酸雨作用后的红壤为腐蚀介质,研究了X80钢的腐蚀行为。结果表明:在含水率为15%~37%酸雨红壤中,随着含水率的增加,X80钢的腐蚀状态由局部腐蚀向全面腐蚀发展,当红壤含水率达饱和时(37%),X80钢的腐蚀状态呈溃疡状;含水率为15%时,腐蚀产物有Fe3O4和γ-FeO(OH),含水率为25%时,腐蚀产物中新增了少量Fe2O3和CaCO3,含水率为37%时,腐蚀产物主要为γ-FeO(OH)。

酸雨会降低土壤pH,增加土壤湿度,且酸雨中含有大量的SO42-、Cl-和NO3-,这些因素均会导致X80钢腐蚀加剧。目前,酸雨现象仍普遍存在,尤其在我国南方地区,所以关于酸雨对X80钢腐蚀影响的研究仍应得到关注。



在油田采出水中的腐蚀

作为石油管线的首选钢,X80钢的腐蚀行为同时受到管线外环境和内环境的影响,管线内输送的油田采出水成分不同会导致内腐蚀环境发生变化,因此油田采出水同样对钢材的腐蚀行为有着重要影响。

张骁勇等采用了失重法针对X80钢在油田采出水中的腐蚀行为进行了评估,结果表明:随着采出水中含水率和CO2分压增大,X80钢的腐蚀速率加快,当CO2分压为2.5 MPa时,腐蚀速率达到峰值,而当CO2分压一定时,总压对腐蚀速率的影响不明显。

张萌等研究发现,随着油田混合物矿化度的减小,X80钢的腐蚀速率增大,腐蚀产物膜厚度变薄,当矿化度达到20 g/L时,X80钢的腐蚀速率达到最快。

吕亚林等通过电化学手段在含有铁氧化菌的油田采出水中研究了X80钢的腐蚀行为。结果表明:前期阶段,在有微生物和无微生物的介质中X80钢的腐蚀速率均下降;后期阶段,X80钢在两种介质中的腐蚀速率均开始上升,但在含有微生物的介质中腐蚀速率要远高于无微生物介质中,并且在含有微生物的介质中,铁氧化菌形成的生物膜比较疏松。

LIU等针对CO2饱和油田采出水中SRB生物膜对X80钢腐蚀的影响进行了研究。结果表明:X80钢的腐蚀速率随SRB生物膜培养时间的延长而加快;当存在SRB生物膜时,X80钢腐蚀主要为CO2腐蚀和SRB诱导的微生物腐蚀,当SRB生物膜失活后,X80钢腐蚀主要为CO2腐蚀,SRB不再对X80钢腐蚀产生影响。

油田采出水中CO2分压、含水率、矿化度和微生物等均会对X80钢腐蚀产生不利的影响,但在输送过程中无法对油田采出水进行处理,所以只能从钢管内表面防腐蚀措施方面着手降低油田采出水对X80钢的腐蚀。



在其他环境中的腐蚀

X80钢用途广泛,其腐蚀影响因素也较多,除了上述几种腐蚀环境外,在天然气凝析液、雪水等环境中X80钢也会发生腐蚀,以下对X80钢在其他环境中的腐蚀行为进行了总结和分析:

黄珊等以抚顺实地采集的雪水、雨水和土壤作为腐蚀介质,利用动电位极化法等手段探究了X80钢在这3种腐蚀介质中的腐蚀行为。结果表明:在雪水中,X80钢的耐腐蚀性能最好,其次是在雨水中,在土壤中的耐腐蚀性能最差;同时,在同种腐蚀介质中,母材的耐腐蚀性能不及焊缝的耐腐蚀性能。

陈芳等配制了含5.0% NaCl和0.5% HAc的溶液用来模拟天然气凝析液,通过电化学测试和正交试验等手段研究了HAc、Cl-、乙二醇(MEG)等物质的含量和温度对X80钢在天然气凝析液中腐蚀行为的影响。他们发现,HAc对其影响最深,其次是温度,随着温度和HAc含量的上升,X80钢的腐蚀加剧;Cl-含量和MEG含量对X80钢腐蚀的影响较小,但Cl-含量的影响程度要大于MEG含量的影响程度;X80钢腐蚀后的产物为FeCO3和Fe(Ac)2,Fe(Ac)2结构疏松,致密性差,不足以对基体起到保护作用。

相对于土壤、油田采出水等环境,X80钢在雪水、天然气等环境中腐蚀的研究报道较少。鉴于X80钢在天然气输送上发挥着重要作用,应重视其在这些环境中的腐蚀研究。


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