高温高压动态腐蚀速率及阴离子浓度影响研究

高温高压动态腐蚀速率及阴离子浓度影响研究
邹洪岚;姚飞;温晓红;王青华;周佳佳
【摘要】The surface water resource of H oilfield in Middle East Iraq is limited. So it is urgent to study supporting technology of sea water injection engineering. Therefore the corrosion rate of the sea water to the water injecting string is crucial. The dynamic corrosion rates of 6 kinds of hanging pieces (carbon alloys,35CrMo,N80,L80,80ss,90s) in H oilfield water injection system were studied by the dynamic corrosion tester under high temperature and high pressure and changing ion concentration as technical manner. The research shows that the carbon alloys, 35CrMo and
L80 are still corrosion resistant materials, and the 80ss, N80 and 90s are complete corrosion resistant materials. From the technical and economic considerations, L80 and 80ss pipe should be recommended. In effect of Cl-, SO42- and HCO3-concentration to the corrosion rate, the primary and secondary order is: HCO3-> SO42-> Cl-.%中东地区伊拉克新投产的 H 油田地表水资源有限,急需研究注海水工程配套技术,因此海水对注水管柱的腐蚀速率显得
至关重要.以 H 油田注水系统环节涉及的 6 种挂片(碳合金、35CrMo 、N80、L80、80ss、90s)为研究对象,以高温高压动态腐蚀仪为技术手段,研究了高温高压及离子
浓度变化条件下的动态腐蚀速率情况,研究表明,碳合金、35CrMO 和 N80 属于尚
耐蚀型材料,L80、80ss 和 90s 属于完全耐蚀型材料,从技术经济较大考虑推荐 L80 和 80ss 管材.Cl-、SO42-和 HCO3-浓度对腐蚀速率影响主次顺序为:Cl-> HCO3-> SO42-.
【期刊名称】《当代化工》
【年(卷),期】2016(045)002
【总页数】3页(P241-243)
【关键词】高温高压动态腐蚀;腐蚀速率;锈层;分析
【作者】邹洪岚;姚飞;温晓红;王青华;周佳佳
【作者单位】中国石油勘探开发研究院廊坊分院,河北廊坊 065007;中国石油勘探开发研究院廊坊分院,河北廊坊 065007;中国石油勘探开发研究院廊坊分院,河北
廊坊 065007;中国石油勘探开发研究院廊坊分院,河北廊坊 065007;中国石油勘探开发研究院廊坊分院,河北廊坊 065007
【正文语种】中文
【中图分类】TE39
随着中国石油海外油气业务的发展，注水开发油田的规模不断加大，注水油藏的类型也在不断增多。

其中具有代表性的中东地区伊拉克新投产的H油田，另外，由
于中东地区地表水资源有限，急需研究注海水工程配套技术，因此海水对注水管柱的腐蚀速率显得至关重要［1，2］。

以往腐蚀速率都是在常温下，挂片于腐蚀液
中静止72 h测定的［3，4］，为了研究高温高压条件下［5，6］，动态挂片的腐蚀速率，笔者以H油田注水系统环节涉及的6种挂片（碳合金、35CrMo、N80、L80、80ss、90s）为研究对象，以高温高压动态腐蚀仪为技术手段，研究了高温
高压条件下的动态腐蚀速率及阴离子浓度对腐蚀速率的影响情况，对于H油田注
海水工程有重要指导意义。

在90 ℃，30 MPa条件下，取H油田模拟海水矿化度为50 000 mg/L，离子浓
度如表1所示，围绕H油田注水系统的环节，注水储罐、喂水泵、注水泵、地面注水管线、注水井口（阀组）、井下管柱确定腐蚀实验的试样挂片种类，共6种材质：碳合金、35CrMo 、N80、L80、80ss、90s，实验挂片尺寸统一为50 mm×10 mm×3 mm，即试样总面积S=（5 010+50×3+10×3）×2 =1 360 mm2，实验挂片置于高温高压腐蚀动态仪中，实验时间：从2015年7月12日12：00开始，至2015年8月22日17：00结束，共计989 h。

2.1 腐蚀速率
腐蚀速率又称腐蚀率，通常表示的是单位时间的腐蚀程度平均值，金属材料抵抗周围介质腐蚀破坏作用的能力称为耐腐蚀性。

分别测定6种材质挂片（碳合金、
35CrMo 、N80、L80、80ss、90s）的腐蚀速率，并分别确定其耐腐蚀性。

2.2 阴离子影响腐蚀速率的主次顺序
通过改变模拟海水中阴离子浓度，如表2所示，阳离子为Na+，进行挂片腐蚀实验，确定阴离子影响腐蚀速率的主次顺序。

实验中，只有一个因素在变化，其余的因素保持不变的试验叫做单因素试验，按照单因素试验，共33=27次，而正交试验设计是研究多因素多水平的又一种设计方法，它是根据正交性从全面试验中挑选出部分有代表性的点进行试验，这些有代表性的点具备了“均匀分散，齐整可比”的特点，正交试验设计是分析因式设计的主要方法，本次试验采用正交设计表L9（34）安排实验，L80挂片试验的方案设计见表2。

3.1 腐蚀速率
腐蚀速率计算公式如下：
式中：R—腐蚀速率，mm/a；
S—试样总面积，mm2；
M—腐蚀前重量，g；
Mt—腐蚀后重量，g；
T—试验时间，h；
D—试样密度，g/cm3。

普通碳钢每年的腐蚀速度实际通过腐蚀探针所测数据经常能达到0.3～0.4 mm/a，不锈钢腐蚀速率〈0.005 mm/a。

国际上对材料的耐蚀性按年腐蚀速率分为三类：第一类为完全耐蚀，其腐蚀速率〈0.1 mm/a，优质不锈钢属于此类材料；
第二类为尚耐蚀，其腐蚀速率为0.1～1.0 mm/a，属于一般不锈钢；
第三类为不耐蚀，其腐蚀速率大于1.0mm/a。

矿化度分别50 000 mg/L的模拟海水中，六种腐蚀挂片（L80、80ss、90s、N80、碳合金、35CrMo）的腐蚀速率及耐蚀性计算如表3所示。

从表3可以看出，碳合金、35CrMO和N80属于尚耐蚀型材料， L80、80ss和
90S属于完全耐蚀型材料，由于90s管材造价很高，从技术经济角度考虑推荐
L80和80ss管材，如表4所示。

3.2 阴离子影响腐蚀速率的主次顺序
阴离子影响L80挂片腐蚀速率的结果如表5所示。

L80挂片腐蚀速率正交试验方案直观分析见表6。

从表6可以看出，的浓度分别为：9 000、9 000和9 000 mg/L时，L80挂片腐
蚀速率最大。

极差分析表明，各离子浓度对腐蚀速率影响主次顺序为：Cl-＞
HCO3-＞ SO42-
（1）碳合金、35CrMo和N80属于尚耐蚀型材料，L80、80ss和90s属于完全
耐蚀型材料，从技术经济角度考虑推荐L80或80ss。

（2）Cl-、SO42-和HCO3-浓度对腐蚀速率影响主次顺序为：
【相关文献】
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