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  1.石油行業(yè)腐蝕的危害性

    據(jù)有關(guān)部門統(tǒng)計(jì)，金屬設(shè)備、機(jī)具的平均年腐蝕報(bào)廢率大致在4%左右，如果我們將腐蝕對國民經(jīng)濟(jì)造成的損失降低一個百分點(diǎn)，即由4%降到3%，就可以挽回600-800億的腐蝕損失。石油工業(yè)已經(jīng)認(rèn)識到腐蝕是一個非常嚴(yán)重的問題，而鉆桿和井筒的油井管柱腐蝕造成的經(jīng)濟(jì)損失尤為突出。一旦發(fā)生失效，就會造成：人員傷亡、環(huán)境污染、廢井、停鉆、掉井等后果。全國油田每年大約發(fā)生數(shù)千起腐蝕失效事故，除浪費(fèi)大量的原材料外，有的還會造成嚴(yán)重的環(huán)境污染和人身傷亡事故等嚴(yán)重后果。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，中國每年石油行業(yè)由于腐蝕造成的直接經(jīng)濟(jì)損失就要上十億元，加上間接損失，數(shù)額更是相當(dāng)驚人的，是各個部門都不能忽視的。

    2、石油專用管腐蝕狀況

    油套管、集輸管線、儲罐的腐蝕主要是油氣井產(chǎn)出物、淺層水、注入液等產(chǎn)生的腐蝕，主要介質(zhì)有H2S、CO2、溶解氧和SRB等。鉆具往往會受到包括鉆井液在內(nèi)的許多介質(zhì)的作用，發(fā)生點(diǎn)蝕和腐蝕疲勞，重力拉伸和旋轉(zhuǎn)等應(yīng)力腐蝕破壞和斷裂等。

    2.1 油管/集輸管線的腐蝕特點(diǎn)

    產(chǎn)出水中有硫酸鹽還原菌、二氧化碳、碳酸氫根離子和氯化物的侵蝕作用，共同引起的垢下腐蝕和絲扣腐蝕。當(dāng)井中出現(xiàn)硫化氫時（特別是氣井），油管破壞具有危險(xiǎn)特征，腐蝕破壞的主要原因是氫脆HIC和SSCC。油管在自重、外部壓力和其他因素作用下處于復(fù)雜的應(yīng)力狀態(tài)，拉應(yīng)力是促使金屬保護(hù)膜破壞和基體腐蝕的重要因素。油管和集輸管線還存在結(jié)垢，當(dāng)出現(xiàn)Sr2+、Ba2+垢時無法用常規(guī)的酸洗方法清理，嚴(yán)重影響正常生產(chǎn)。油管和集輸管線還存在結(jié)蠟現(xiàn)象，高的清蠟作業(yè)頻次嚴(yán)重影響正常生產(chǎn)。油管和集輸管線的沖刷腐蝕也是常見的腐蝕失效形式，有磨蝕、氣蝕等。某油田油管內(nèi)壁腐蝕形態(tài)（CO2腐蝕）典型的均勻內(nèi)腐蝕典型的腐蝕穿孔。

    2.2 鉆桿的腐蝕特點(diǎn)

    主要的失效形式：過量變形、刺穿或斷裂及表面損傷。過量變形是由于工作應(yīng)力超過材料屈服極限引起；刺穿或斷裂在鉆柱失效事故中所占的比例較大，主要由于應(yīng)力腐蝕、疲勞和腐蝕疲勞等原因造成。表面損傷主要有腐蝕、磨損和機(jī)械損傷。 70％的事故是由鉆桿內(nèi)加厚過渡區(qū)部位刺穿或斷裂引起的。刺穿的先決條件是已存在裂紋。鉆桿外壁的腐蝕較輕并且均勻，而鉆桿內(nèi)壁表面的腐蝕很不均勻，內(nèi)加厚過渡區(qū)與管體交界處的腐蝕較嚴(yán)重，有許多點(diǎn)蝕坑，而裂紋正起源于這些點(diǎn)蝕坑底部。內(nèi)涂層是解決鉆桿腐蝕疲勞失效的主要解決方案。

    2.3套管的腐蝕特點(diǎn)

    套管腐蝕主要是由于產(chǎn)出水（地層水）中硫酸鹽還原菌以及CO2、碳酸氫根離子和氯化物的侵蝕作用，共同引起的垢下腐蝕造成的。絲扣腐蝕嚴(yán)重，主要由于細(xì)菌腐蝕、縫隙腐蝕和應(yīng)力腐蝕的綜合作用。周期性摩擦，加速了套管的腐蝕穿孔，特征是具有方向性。固井質(zhì)量不高造成套管水泥層的保護(hù)作用失去。

    2.4 油井管在儲運(yùn)過程中遭受的外腐蝕

    油井管在儲存、運(yùn)輸過程中；遭受的腐蝕形態(tài)：大氣腐蝕（O2腐蝕）、垢下腐蝕（防護(hù)層失效、熱軋氧化皮等表面附著物的局部氧濃差電池形成）、鹽霧（海運(yùn)過程中）、酸霧腐蝕（重慶典型）；應(yīng)當(dāng)引起制造商（出廠長效涂敷防腐涂層、出口海運(yùn)、外觀質(zhì)量）、用戶（存放、運(yùn)輸應(yīng)采取防護(hù)措施）的重視。對外防護(hù)涂層的要求：良好的耐水性（7d）；良好的耐鹽霧性（1~2級）；良好的耐候性（各種環(huán)境不變色）；良好的附著力（1級）；良好的抗沖擊性（3J）。

    3. OCTG服役環(huán)境中的腐蝕因素

    3.1溶解氧：鉆井液中的溶解氧是鉆桿腐蝕的主要原因，生成氫氧化鐵沉淀。它有兩種加速腐蝕機(jī)理，一是氧的去極化作用；二是氧在陽極處直接攻擊金屬。

    3.2硫化氫：在硫化物存在的環(huán)境中，氫原子進(jìn)入鋼材而造成氫脆。維持鉆井液的PH值在8以上是控制硫化氫腐蝕的有效方法。另外，鋼材的硫化物應(yīng)力開裂與溫度、外部應(yīng)力或殘余應(yīng)力及鋼材本身的金相組織和化學(xué)成分密切相關(guān)。

    3.3二氧化碳：溶于水后形成碳酸，腐蝕特征是坑蝕。腐蝕強(qiáng)度取決于二氧化碳的分壓和PH值。

    3.4 SRB：在引起油套管的腐蝕中，細(xì)菌腐蝕特別是硫酸鹽還原菌（Sulfate-reducingBacteria，SRB）是一種主要的腐蝕性細(xì)菌。

    4. OCTG腐蝕的主要影響因素

    4.1 PH值：氫離子是陰極去極化劑，一般PH值越小，金屬腐蝕越嚴(yán)重。當(dāng)pH值大于6.6時，腐蝕速度開始降低。

    4.2 Cl- 、總礦化度：Cl-是破壞鈍化膜的主要因素，是產(chǎn)生點(diǎn)蝕坑的加速劑，在許多環(huán)境下如CO2腐蝕，它是破壞CO2腐蝕膜和加速蝕坑的主要因素。礦化度增加，提高了液體導(dǎo)電性，有害離子的增加，加速腐蝕；易產(chǎn)生沉淀，發(fā)生垢下腐蝕。

    4.3溫度：通常腐蝕速率隨溫度升高而增大。主要因?yàn)榱Ｗ訑U(kuò)散速度增大，反應(yīng)加快。

    4.4流速：這是一個極其重要而又復(fù)雜的因素。它包括了物理、機(jī)械和電化學(xué)內(nèi)容，主要有以下三種形式的破壞，即氣蝕、磨蝕和腐蝕。

    4.5溶解氧：溶解氧濃度是腐蝕的主要影響因素，鉆井泥漿、污水回注的脫氧環(huán)節(jié)顯得非常重要。

    4.6其它：如含水、保護(hù)膜、雜質(zhì)、含氧、細(xì)菌等影響因素。

    5.OCTG的腐蝕機(jī)理

    5.1電化學(xué)腐蝕為主的腐蝕機(jī)理：以鋼材的鐵素體為陽極，陰極是電位較高的碳素體，形成了腐蝕電偶，陽極逐漸溶解，即電化學(xué)失重腐蝕。

    5.2 CO2腐蝕特點(diǎn)：局部腐蝕，呈現(xiàn)點(diǎn)蝕、輪癬狀腐蝕和臺面狀坑蝕，穿孔率高。

    5.3 H2S腐蝕特點(diǎn)：形成應(yīng)力腐蝕開裂（SSCC）。氫硫酸容易電離，產(chǎn)生的H+導(dǎo)致低強(qiáng)度鋼的氫腐蝕和高強(qiáng)度鋼的氫脆。

    5.4介質(zhì)中水的作用：

    ①水是電化學(xué)反應(yīng)必不可少的媒介。

    ②與CO2腐蝕都是通過與CO2溶解在水中，形成酸性物質(zhì)（碳酸和氫硫酸）而發(fā)生的腐蝕作用。

    ③酸性條件加劇電離和電化學(xué)腐蝕。

    5.5硫酸鹽還原菌（SRB）腐蝕特點(diǎn)和機(jī)理：套管長期處于死水缺氧狀態(tài)，硫酸鹽還原菌（SRB）大量繁殖，將硫酸鹽還原為H2S，產(chǎn)生嚴(yán)重腐蝕。表現(xiàn)形式為低強(qiáng)度鋼的氫腐蝕與高強(qiáng)度鋼的氫脆。

    5.6應(yīng)力腐蝕：由于鉆具自身具有很大的重量，由于鉆具的旋轉(zhuǎn)，特別是定向井的鉆探，鉆具和地層或套管的摩擦力很大，也就是說具有很大的應(yīng)力存在，在腐蝕介質(zhì)中的交互作用致使腐蝕開裂。

    5.7機(jī)械磨損和人為碰傷：特別是有應(yīng)力存在下局部磨損或劃傷會成為腐蝕失效的發(fā)源地。

    6. 油井管防腐的基本措施

    6.1遵循標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)選材，不同的服役環(huán)境選用不同的材質(zhì)和鋼級。在腐蝕環(huán)境下也應(yīng)用高合金管如不銹鋼管（成本是碳鋼的4倍以上），但不銹鋼管也存在Cl-的點(diǎn)腐蝕問題。

    6.2采取適當(dāng)有效的防護(hù)涂層。如防腐涂層和金屬鍍層保護(hù)技術(shù)；

    6.3采取其它輔助手段：如加入緩蝕劑和封閉式注水系統(tǒng)，減少O2、CO2、H2S的溶解量；使用硫酸鹽還原菌菌劑。

    6.4采用陰極保護(hù)，建立腐蝕監(jiān)測系統(tǒng)，把握腐蝕動態(tài)，防患于未然。

    7. 油井管對涂層的性能要求

    油井管防腐實(shí)質(zhì)上就是屏蔽阻隔。就是阻隔H2S、CL-與CO2及其溶解于水形成的酸性化合物與管材本體的接觸。具體要求是：涂層表面光滑、無缺陷和好的附著力；具有一定的耐溫性；對環(huán)境中腐蝕介質(zhì)具有良好的阻隔性；涂層材料的化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定；具有可靠的機(jī)械性能。

    8.內(nèi)防腐涂層的作用

    由于涂層的電絕緣性，可以防腐耐蝕；由于表面光滑，可提高流體效率；由于表面光滑和化學(xué)性質(zhì)，可減少結(jié)蠟；由于涂層的化學(xué)性質(zhì)可減少結(jié)垢；可提高管子重復(fù)使用率；避免打撈和修井作業(yè)工作；有利于提高注水水質(zhì)。

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