碳鋼油氣輸送管道沉積物下腐蝕機理的研究.pdf

1、含硫油氣田開發(fā)過程中管道內(nèi)往往存在大量固體顆粒。當(dāng)管道內(nèi)流速不足以使這些沉積物懸浮時，這些固體顆粒會在管道底部沉積并往往造成嚴(yán)重的局部腐蝕（如點蝕、縫隙腐蝕、臺地狀腐蝕等），即沉積物下的腐蝕。沉積物下的腐蝕不同于其他均相介質(zhì)腐蝕。沉積物下金屬表面的腐蝕介質(zhì)環(huán)境（如pH值、Cl-濃度等）區(qū)別于無沉積物覆蓋的區(qū)域，沉積物覆蓋與無覆蓋區(qū)域之間將形成電偶腐蝕電池導(dǎo)致更嚴(yán)重的腐蝕。
　　本文利用失重法、電化學(xué)測試、絲束電極和微觀分析手段（S

2、EM/EDS、XRD）研究了在CO2飽和地層水中X65碳鋼覆蓋不同沉積物的腐蝕行為，揭示了沉積物下的局部腐蝕行為、無沉積物覆蓋和覆蓋沉積物的X65碳鋼的耦合效應(yīng)和添加硫脲基烷基咪唑啉季銨鹽緩蝕劑(CI1)以及預(yù)膜油性咪唑啉類緩蝕劑（CI2）的緩蝕效果。結(jié)果顯示，覆蓋沙粒、粘土、碳酸亞鐵可稍為減輕X65鋼的腐蝕。這些沉積物可以在一定程度上阻擋腐蝕性離子到達鋼表面，而且隨著腐蝕進行試樣表面形成保護性腐蝕產(chǎn)物膜而減小鋼的腐蝕。而覆蓋硫化亞鐵、

3、元素硫、混合物則明顯加速鋼的腐蝕。尤其是覆蓋元素硫試樣的腐蝕速率急劇增大。覆蓋混合物試樣的腐蝕速率也有顯著的增大，混合物中元素硫起主導(dǎo)作用。試樣表面沉積的元素硫可自催化陰極反應(yīng)而大大加速鋼的腐蝕。利用電偶計測試無沉積物覆蓋和覆蓋混合沉積物電極的耦合電位和電偶電流。結(jié)果顯示，60℃時，在腐蝕初期，二者耦合時無沉積物覆蓋的電極作為陽極而覆蓋混合沉積物的電極作為陰極。腐蝕24h后，由于無沉積物覆蓋的碳鋼電極電位明顯正移，導(dǎo)致覆蓋沉積物的電極電

4、位與無沉積物覆蓋的電極電位反轉(zhuǎn)，即二者耦合時覆蓋沉積物的電極作為陽極。而在25℃時，二者耦合時無沉積物覆蓋的電極一直作為陽極而覆蓋混合沉積物的電極一直作為陰極。微觀分析（SEM/EDS、XRD）結(jié)果表明，60℃時，無沉積物覆蓋和覆蓋混合沉積物的電極耦合一段時間后，由于耦合初期無沉積物覆蓋的電極作為陽極腐蝕區(qū)生成了一層致密的碳酸亞鐵晶體導(dǎo)致無沉積物覆蓋電極的電位急劇上升。而25℃時，碳酸亞鐵晶體不能形成，所以無沉積物覆蓋的電極電位一直比覆

5、蓋沉積物的電極電位低，即一直作為陽極。絲束電極測試顯示，絲束電極的電位電流分布圖能夠有效反映覆蓋沉積物和無沉積物覆蓋的耦合效應(yīng)、沉積物下局部環(huán)境變化而導(dǎo)致的局部腐蝕行為差異。絲束電極腐蝕初期，覆蓋混合沉積物的電極電位比無沉積物覆蓋的電極電位正。二者耦合時無沉積物覆蓋的電極作為陽極而覆蓋混合沉積物的電極作為陰極。腐蝕24h后，無沉積物覆蓋的電極電位上升，并使覆蓋沉積物的電極電位與無沉積物覆蓋的電極電位反轉(zhuǎn)，即二者耦合時覆蓋沉積物的電極作為