对某工业区集输管线腐蚀穿孔机理的认识

对某工业区集输管线腐蚀穿孔机理的认识

【摘要】针对某工业区集输管网系统存在管线使用时间、管线集输内介质等因素的影响和制约而导致集输管线腐蚀穿孔严重的问题，采用多种方法多种角度对该区域管线分布特征、腐蚀机理进行分析和研究，探寻管线严重腐蚀以致管线穿孔的原因，主要为管线内结垢导致管线穿孔，同时聚驱采出液含聚浓度高和外界碱性土壤也加速了管线的腐蚀速度。

【关键词】集输管线腐蚀穿孔机理含聚浓度高

1 集输管线腐蚀现状调查

在计量间所构成的系统中，油井具有相同的掺水压力，水井具有相同的注入压力，所以以计量间为中心的小区块内的油水井在输送介质、干线压力、管线材料以致投产时间上具有一定的共性，所以将一个计量间作为一个整体来分析研究。用计量间平均穿孔速率来表征该区块腐蚀的程度（没发生腐蚀穿孔的不统计在内）。

图1 井网管线腐蚀情况分布图

结果表明该工业区为腐蚀严重地区，东部尤为严重。该工业区有各类管线347条共计1026处发生腐蚀穿孔，腐蚀管线占全矿总管线数量的20.7%，严重影响正常生产并增加了很大的工作量。

2 探寻管线穿孔机理

2.1 取样分析，进行室内模拟实验

根据所查资料表明，该区矿化度为5633.75m g/l，而其他区块矿化度为4327.62mg/l，该区矿化度明显偏高。

金属腐蚀是在周围介质作用下，由于化学变化、电化学变化或物理溶解而产生的破坏或变质。影响金属腐蚀的原因很多，如环境、土壤、细菌、杂散电流、管线材质等。一是cl-对腐蚀的影响，主要是通过它不均匀地吸附在金属局部某些点上，从而使得吸附部位的金属表面得到活化。cl-具有很强的穿透力，能够透过保护膜层，加速腐蚀的进行。二是so42-为硫酸盐还原菌提供条件，细菌将硫酸盐还原成硫化物，对腐蚀产生促进作用，最终构成腐蚀化学环境。三是矿化度增大促进平均腐蚀速率升高。

对该区内的深度处理水、中转站总掺水、计量间掺水、某井掺水及回油进行取样及介质成分分析。发现水样中so42-含量相对于其他水样过高，促进管线的腐蚀，所以说聚驱在管线腐蚀穿孔上面临巨大压力；而单井水样中cl-具含量最高，加速了管线的腐蚀程度。

2.2 明确管线腐蚀穿孔机理

2.2.1 宏观分析失效管段腐蚀穿孔机理

某井2011年穿孔15次，腐蚀严重。该井管线2003年底投产，为φ60×3.5的20#c钢管。该管段为回油管道，内表面附着有油，用石油醚初步清洗后，仍然未除干净，表面呈现黑亮色。表面无塑性变形，无裂纹；凹凸不一，有颗粒状和层片状的覆盖物，致密，结合力较强，黑色覆盖层不易脱落。从腐蚀情况看，已脱落覆盖物下部明显有腐蚀发生，腐蚀产物呈红褐色，有多处穿孔，最大穿孔直径达16mm；从分布看，无明显规律，但密度很大，比较集中，50cm 长的管段上穿孔数量达8处，相当严重。

观察切割后管段端面，管壁薄厚不一，厚度范围在0.5mm-3.5mm 之间，覆盖物厚度约为0.1mm。从宏观形态初步判断可知：（1）腐蚀产物主要以红褐色为主，产物中有fe3o4存在，腐蚀产物表面还附着有黑色的垢层，需做xrd进一步判断其物相组成。（2）从腐蚀孔结构形态上初步判断，主要是内腐蚀造成管道穿孔。

2.2.2 微观分析失效管段腐蚀穿孔机理

对该井聚驱回油管道失效管段进行管线材质分析、管线断口电竞扫描、管线内外表面x射线衍射分析等多种分析手段，以微观的角度探寻管线腐蚀穿孔乃至失效的具体原因并得出初步结论。

通过电镜扫描看出，断口表面附着大量的腐蚀产物，看不到管道基体，腐蚀产物分布杂乱无章，大小不一，形状不规则；其上有裂纹存在，表明存在应力，或者多项产物共存，而且存在可溶性、形核、生长等各方面的差异性。其次腐蚀产物不致密，呈多层分布，错落无序，为给二次、三次腐蚀（点蚀）创造了条件。管线有明显裂纹存在，裂纹穿越多层腐蚀产物层，裂纹的扩展是沿着小的腐蚀孔生长的，使得小腐蚀孔连成线，裂纹继续生长，直至腐蚀产物层断裂，在机械力的作用下，剥离基体表面。

图3 管线外表面x衍射分析曲线

管线内表面衍射曲线表明腐蚀最终产物主要是铁的氧化物和硫

化物，而断口上的团状产物，主要成分包括o、fe、s、na、mg、al、si、s、cl和ca，有腐蚀产物又有垢，还伴有一些杂质化合物。

管线外表面衍射曲线表明管内壁腐蚀产物除了含有铁的氧化物，

还含有少量的硫化物和氯。曲线分析得出，含有al、si、ca等其它氧化物，形成氧化物的结垢层，随着垢下腐蚀的进行，垢层与基体结合力越来越小，直至垢层剥离，漏出带有少量腐蚀的基体，腐蚀产物及垢层会交替剥离，使管壁变得越来越薄。

（3）腐蚀严重管段的腐蚀主要是硫化物破坏了氧化膜的连续性和完整性，出现了电极电位的不均衡，在cl-等离子的参与下，使得钝化膜破坏与修复产生了交替，基体逐区域逐层被腐蚀掉。（4）通过化验分析结果反映出化学元素对管线腐蚀的影响很大，极易产生内腐蚀现象，导致管线穿孔，进一步加大腐蚀速率的升高。参考文献

[1] 杨文治，等.腐蚀与防护全书[m] .北京：化学工业出版社，1989

作者简介

麻福光，男，1987年05月27日出生，籍贯河北廊坊人，2010

年毕业于中国石油大学（北京），现从事三次采油研究工作。