碳钢在CO2环境中无机垢下腐蚀研究进展

垢下腐蚀(UDC)是油气管道失效的重要原因之一。垢层下腐蚀环境区别于无垢层覆盖区域,可能产生严重的局部腐蚀,甚至引起管道穿孔。针对CO2环境下的无机物垢层,对油气管道中碳钢的垢下腐蚀研究进展进行了综述,简述了垢下腐蚀的作用机理、影响因素和控制方法。由于化学成分和环境的多样性,垢下腐蚀的作用机制并不唯一,发现在CO2环境下电偶腐蚀机理被普遍讨论,根据阴阳极的分布情况,从3个方面对电偶腐蚀机理进行了概括。垢下腐蚀速率主要与垢层性质和介质环境有关,总结了无机物垢层性质、pH值和不同工况条件对碳钢垢下腐蚀的影响。概述了垢下腐蚀的主要控制方法,着重介绍了缓蚀剂的作用机理,发现缓蚀剂的效果很大程度上受到垢层性质的影响。最后,对垢下腐蚀未来的研究方向及发展趋势进行了展望,为进一步揭示无机盐与CO2腐蚀产物混合层的保护性,有必要从半导体电子微观的角度进行分析。同时,在高浓度CO2环境下探讨垢下腐蚀的作用机制与影响规律,也是未来的研究方向之一。     

垢下细菌的监测与腐蚀规律

为更好地控制垢下细菌腐蚀,本文通过研究在初始细菌含量条件下,垢下细菌的生长速率和腐蚀情况。实验结果表明,起始细菌含量2000个/mL以内,细菌含量随着初始细菌含量的增加而持续显著上升,但垢下的细菌含量一直处于较低的浓度水平。起始细菌含量大于2,000个/mL以上时,垢下细菌含量剧增;对于碳钢,垢下细菌腐蚀主要为局部的小孔腐蚀破坏;对于1Cr钢,细菌浓度较低时,其垢下细菌腐蚀主要为局部的小孔腐蚀破坏;高细菌浓度的情况下,局部小孔腐蚀反而降低。     

316L不锈钢CO2输送管线的垢下腐蚀行为

为明确316L不锈钢CO₂输送管线的垢下腐蚀行为,在模拟垢下腐蚀环境中对316L不锈钢进行了电化学测试及高温高压浸泡试验。结果表明：砂垢和碳酸钙垢均会增加316L不锈钢的垢下腐蚀敏感性,削弱其再钝化能力,砂垢会导致亚稳态点蚀发生,较厚的碳酸钙垢会降低该不锈钢的自腐蚀电位;在100℃、5 MPa CO₂环境中,316L不锈钢对垢下腐蚀具有较好的耐受度,但是,当沉积垢与材料形成合适的狭缝时,其具有一定的垢下腐蚀风险。对于高温高含CO₂的316L不锈钢管线需注意防垢、除垢问题。     

Q235钢在油田污水处理系统中的垢下腐蚀行为

采用人造岩心模拟垢层,利用电化学测试及腐蚀形貌分析,研究了不同渗透率垢层覆盖下Q235钢在模拟生产水中的垢下腐蚀行为。结果表明:覆盖在Q235钢表面的垢层对基体的腐蚀反应有抑制作用,且垢层的渗透率越小,其抑制作用越强,随着腐蚀时间的延长,垢层对腐蚀反应的抑制作用先增大后减小;垢层覆盖下,Q235钢的均匀腐蚀减缓,但局部腐蚀发生的概率大大增加。     

注水海底管道穿孔原因分析

采用宏、微观形貌观察,化学成分、腐蚀产物分析等方法对某油田平台注水穿孔海底管道的穿孔原因进行了分析。结果表明:穿孔弯管段碳含量超标,管道内壁疏松的腐蚀产物为Fe_2O_3和Fe_3O_4,是氧腐蚀产物;弯管段穿孔由冲蚀和垢下腐蚀共同作用引起,垢层下的穿孔则是由于垢下腐蚀导致的。     

电化学测试技术在垢下腐蚀中的应用

针对垢下腐蚀进行了简要分析,着重介绍了电化学测试技术在垢下腐蚀研究领域中的应用现状,并进一步展望了垢下腐蚀研究中电化学测试技术今后的发展方向。目前,线性极化、电化学阻抗谱(EIS)、电化学噪声分析(EN)与丝束电极(WBE)技术是研究垢下腐蚀行为的最优选择。为了弥补采用单一电化学测试技术的不足,两种及以上电化学测试技术联合运用将会成为垢下腐蚀电化学测试技术的主流方向。     

春晓油气田混输海管清管腐蚀研究

结合清管作业研究了C平台至CEP平台混输海管的内腐蚀情况。C平台至CEP平台海管腐蚀为中度腐蚀,微生物腐蚀(MIC)和"垢下"腐蚀是腐蚀防护重点;清管能有效清除管壁沉积物,破坏硫酸盐还原菌(SRB)的生长环境,化学药剂抑制了硫酸盐还原菌(SRB)的繁殖;垢样分析知主要腐蚀产物为Fe2O3和FeS;海管入口处存在H2S,应对H2S腐蚀采取相应措施。清管作业可清除管壁结垢、降低微生物腐蚀(MIC)和"垢下"腐蚀。清管加药剂的处理模式,可确保海管内腐蚀控制效果。     

流速对垢下腐蚀的影响及其腐蚀机理

采用宏、微观形貌观察,化学成分分析等方法对输油管线穿孔原因进行了分析,并通过室内失重试验和FLUENT软件模拟研究了腐蚀机理。结果表明:管道穿孔主要是冲刷和垢下腐蚀共同作用的结果;当介质流速从0增加到2.5m/s时,试样表面的垢层沉积率先增大后趋于平缓;流体的切应力导致垢层堆积不均,穿孔严重,这是由Cl-和氧气在环境中引起的。通过FLUENT软件模拟找到实际生产中较易发生垢下腐蚀的区域——在管道弯曲处及管径减小处,这是因为在这些区域,已形成的腐蚀垢层被较高的剪切力剥离并被流体带走,介质更容易透过疏松的产物层与基体反应,因此垢下腐蚀严重,此外,在管道出口处,内弧侧发生明显细湍流,容易造成水垢堆积,使垢层覆盖不均,构成浓差电池,加剧腐蚀。     

电站锅炉水冷壁管泄漏原因分析及处理

某电站锅炉水冷壁管发生了严重的腐蚀,形成泄漏。对泄漏管段取样,通过宏观检验、化学成分检测、金相分析和XRD检测,分析了水冷壁管的泄漏原因。分析认为,焊缝的焊接质量较差,导致汽水循环不通顺,炉水通过时产生涡流,水垢在此处沉积后,炉水进一步在垢下浓缩,形成垢下腐蚀,导致金属内壁不断腐蚀减薄,直至泄漏,泄漏原因为局部垢下碱性腐蚀。根据其特点,提出了相应的整改措施和建议。     

某油田掺输管网腐蚀原因分析及防护对策研究

某油田采油厂掺输管网腐蚀严重,通过对其水质和腐蚀产物进行分析,查明了该掺输管网的腐蚀原因.认为结垢及垢下局部腐蚀是该管网腐蚀的主要特征,高氯离子、SRB和硫化氢是诱发垢下局部腐蚀的主要因素.同时还提出了防护对策.     

蒸汽发生器汽包内壁缺陷分析

对蒸汽发生器汽包内壁产生的缺陷进行金相、扫描电镜等分析,认为缺陷产生的主要原因为焊接质量问题及焊后表面处理不过关,凹坑、沟槽等缺陷为高温氧腐蚀提供了条件,氧化铁垢又导致了垢下的缝隙腐蚀和点腐蚀,所谓"裂纹"是由这些腐蚀沟坑相连而成的.     

某海底管道腐蚀的原因

采用腐蚀模拟试验、腐蚀产物分析、宏观分析等方法分析了某海底管道的腐蚀原因。结果表明:引起海底管道腐蚀失效的主要原因为垢下腐蚀。     

卫58块油井结垢腐蚀因素分析及防护措施

油田开发到中后期,含水率高,油井结垢及垢下腐蚀加重。通过结垢腐蚀原因分析,规律研究,制定防护方案,有针对性地解决油井结垢及垢下腐蚀问题。并以中原油田卫58块为例,通过投加缓蚀阻垢剂及加药工艺优化控制结垢腐蚀问题。现场监测表明,油井结垢腐蚀程度明显减弱,结垢腐蚀速率降低60%以上,采出液总铁含量降低超过70%,且波动减小。     

海上某油田海底管线的腐蚀失效原因

利用SEM、EDS、XRD分析了海上某油田海底管道腐蚀穿孔失效原因,并利用高压釜挂片试验模拟了不同海底工况条件下影响管线腐蚀的因素。结果表明,海底管道内部垢样主要由CaCO3、BaSO4等组成,并形成了"垢下"腐蚀环境,最终导致管线由内至外腐蚀穿孔;在高压釜模拟试验中,硫酸盐还原菌(SRB)+细砂+碳酸钙硫酸钡垢层最符合海底管线现场工况。并根据研究结果提出针对性防腐蚀措施。     

大型氨冷凝换热器腐蚀失效分析与预防措施

某大型氨冷凝换热器投料试车时换热管发生穿孔导致氨泄漏。通过对循环水、腐蚀垢层和换热管材质等方面进行腐蚀失效原因分析,结果表明垢下缝隙腐蚀是导致换热管腐蚀失效的主要原因。同时,结合工程实际应用经验提出了有效的预防措施,对避免类似事故的发生具有一定的借鉴意义。     

NaCl溶液中N80钢锈垢形成过程的电化学行为

利用线性极化、电化学阻抗谱及表面分析技术研究了N80钢在NaCl溶液中腐蚀锈垢形成过程的电化学行为。结果表明,随着锈垢的形成,腐蚀过程由电化学控制转变为扩散控制,电荷传递电阻及扩散电阻减小,阻抗扩散部分直线与实轴夹角逐渐减小。提出了试样表面锈垢的物理模型,解释了锈垢层疏松多孔特性与阻抗谱特征之间的相关性。腐蚀锈垢分为两...     

凝汽器结垢和腐蚀原因及应对措施

国内某600MW超临界机组由于实施节水减排,导致凝汽器不锈钢管发生了结垢和腐蚀现象。从循环水运行水质情况、不锈钢换热管在循环水中电化学腐蚀行为和材料性能等方面进行了研究分析。结果表明:循环水水质恶化导致凝汽器换热管结垢,垢下闭塞区氯离子发生富集,形成酸性环境诱发点蚀,同时垢下湿热环境中厌氧型细菌繁殖以及缓蚀性离子SO42-缺失等因素,促进了点蚀的发展,最终导致凝汽器换热管腐蚀穿孔发生泄漏。     

低温多效海水淡化铝合金换热管的化学清洗

目的研究低温多效海水淡化系统铝合金换热管的化学清洗技术及现场应用。方法利用X射线荧光光谱分析现场铝合金换热管垢样成分,采用旋转挂片腐蚀模拟试验对5052铝合金试样在不同清洗介质下的腐蚀速率进行测试,并对不同浓度下的缓蚀剂性能进行评价。在现场应用中,通过监测系统pH值、钙镁离子浓度、铝合金试样现场腐蚀速率以及铝合金换热管表面形貌,对清洗过程进行控制,评价清洗效果。结果现场铝合金换热管结垢主要成分为Ca CO3及Ca SO4。所选清洗介质中,铝合金在盐酸中的腐蚀速率最大,在柠檬酸中的腐蚀速率最小,结合腐蚀性及溶垢能力,选择氨基磺酸为酸洗剂。40℃下,铝合金在4%氨基磺酸溶液中的腐蚀速率为1.434 mm/a,添加质量浓度为2 g/L的HSD103酸洗缓蚀剂后,腐蚀速率降低至0.084 mm/a,缓蚀效率为94.14%,此后继续增加缓蚀剂浓度,并未明显提升缓蚀效率。现场应用中,铝合金腐蚀挂片平均腐蚀速率为0.146 mm/a,缓蚀效率达到90%。现场清洗约21 h后达到酸洗终点,pH稳定在2左右,钙镁离子浓度无明显上升,铝合金表面垢层清除。结论以氨基磺酸为清洗介质可有效清除铝合金换热管表面Ca CO3及Ca SO4垢,HSD103酸洗缓蚀剂对铝合金有明显的保护作用,现场应用取得了优良的清洗效果。     

温度对油田注水管道内电化学腐蚀的影响

采用电化学腐蚀试验,X-射线衍射和X-射线能谱仪等方法对20号管线钢在不同温度中延长油田注水水质进行腐蚀模拟试验验.结果表明,随着注水温度的升高,20号管线钢延长油田注水水质中的腐蚀速率先增加后减小;腐蚀过程趋于以氧扩散过程控制;20号管线钢表面腐蚀产物成分主要是FeCO3和Fe2O3,腐蚀产物中含有大量的垢样,结垢的主要成分为CaCO3,注水管道存在垢下腐蚀,通过腐蚀模拟试验确定延长油田注水管道在55℃时腐蚀速率最大.     

制氢装置6E-4换热器管束腐蚀原因分析

介绍了某石化公司制氢装置低变气换热器6E-4管束泄漏失效情况,通过分析确定管束泄漏是由于0Cr18Ni10Ti不锈钢的应力腐蚀破裂造成的。原因是壳程冷却水含氯离子,管束过热导致结垢严重,垢下腐蚀部位形成应力腐蚀裂纹源,垢下氯离子富集加速了换热管的应力腐蚀开裂。通过材质升级、水质控制和工艺技术改造等措施,确保了该换热器的长周期运行。