原油储罐的腐蚀机理研究及防护技术现状

原油储罐在运行过程中,经常遭受内、外环境介质的腐蚀。内腐蚀主要为内部储存介质、罐底积水及罐内空间部分的凝结水汽的腐蚀作用,其中罐底的内腐蚀尤为严重,主要是由滞留在罐底的沉积水所引起;外部腐蚀主要是大气腐蚀、土壤腐蚀、杂散电流腐蚀等。笔者概要介绍了原油储罐的腐蚀状况,重点讨论了储罐不同部位的腐蚀机理。在此基础上,总结并提出了一些行之有效的防腐措施,如抗静电涂料防腐、涂料与阳极保护相结合的保护技术。

复杂管道浓差腐蚀机制深入分析

在关于管道的流动加速腐蚀研究中,浓差腐蚀这一机制一直被忽视,这是因为这种腐蚀的出现需要一定的条件,即流体中的氧的分布存在较大的差异。为了揭示这种机制的腐蚀过程,本文以复杂形状管道为例,采用数值模拟技术建立了关于浓差腐蚀的数学模型。将管道壁面附近的流体粘性底层作为研究对象,对其进行离散化处理,然后根据基尔霍夫第二定律建立了关于极化后的腐蚀电流的离散方程组,并对其进行求解,得到了浓差腐蚀条件下,离子导电层的电流分布。结果表明:浓差腐蚀会引起腐蚀电流的极大的改变,使管路各部位的腐蚀情况有所改变,如果不考虑浓差腐蚀,对管路的腐蚀情况会产生错误判断。

新疆水利工程防腐蚀现状及对策研究

新疆地处西北内陆,大多数地区的土壤和水含盐量较高,对各类水工建筑物造成腐蚀,影响工程正常运行。以水利工程中的混凝土结构、钢闸门、输水管道和止水为研究对象,结合新疆境内四个工程实例,提出了新疆水利工程防腐蚀的处理办法。研究表明,处理水利工程的腐蚀问题,应首先查明工程所处环境中腐蚀性物质的化学成分,再有针对性的研制防腐蚀材料,同时应使建筑物与外部腐蚀环境隔离,在水源丰富地区,还应做好排水工作,研究成果可为类似工程提供参考。

冷却水系统中金属的一些腐蚀形态

本文结合冷却水系统中发生的腐蚀,讨论了金属的一些腐蚀形态。这些腐蚀形态是:1.均匀腐蚀,2.电偶腐蚀,3.缝隙腐蚀,4.孔蚀;5.晶间腐蚀,6.选择性腐蚀,7.磨损腐蚀,8.应力腐蚀。

油气田中常见微生物腐蚀研究进展

在油气田注-采-输过程中,管材微生物腐蚀(MIC)问题频发。基于油气田的微生物腐蚀现状,简述了油气田中常见的微生物种类及其腐蚀危害,对微生物与其他腐蚀性因素(CO_(2)、H_(2)S、Cl^(-)和温度)间的交互作用进行了综述,重点探讨了油气田微生物腐蚀机理,并对物理法、生物法和化学法等微生物腐蚀防护技术进行了概述。分析发现,除不同菌种间存在交互作用外,腐蚀性离子与细菌分泌的胞外聚合物(EPS)会共同促进电子跨膜运输速度,加速管材的腐蚀。在有氧条件下,微生物的生命活动会引起金属表面的氧浓差,加剧金属表面的点蚀和缝隙腐蚀;而在无氧条件下,电子载体的不同会导致电子传递方式产生差异,进而影响腐蚀机理。除抗菌耐蚀管材(或涂层)、细菌间竞争、阴极保护等腐蚀防护方法外,复配型杀菌剂和从天然动植物提取物中加工获得的缓蚀剂,可有效地抑制MIC。最后,对MIC过程中发生的生物电化学行为进行了展望,以期为油气田管材的腐蚀防护提供理论指导与技术支持。

化工机械设备腐蚀控制策略浅议

化工生产过程中广泛使用各种机械设备,这些设备经常暴露于具有腐蚀性的化学介质中,面临着腐蚀风险,研究和施行有效的腐蚀控制策略,对于保障化工装置的安全、稳定运行和化工行业的可持续发展至关重要。简介化工机械设备腐蚀的基本原理、影响因素,结合化工生产实际,详细阐述化工机械设备常用的腐蚀控制策略,包括合理选择材料、优化结构设计、介质体系添加缓蚀剂、应用电化学保护法、表面防护处理等。这些策略的合理运用,不仅可有效延长化工机械设备的使用寿命、降低设备维护成本、提高生产的安全性与效率,而且有助于减少化工生产对环境的影响,促进化工行业的可持续发展。

烟气腐蚀油套管物膜试验研究

通过模拟稠油热采技术中的水蒸气环境进行腐蚀试验，研究N80油井管用钢的腐蚀形态以及腐蚀速率，确定表面主要腐蚀产物的成分，为油田选材及腐蚀防护提供依据。结果表明：在160℃，腐蚀速率为0.1655mm／a，参照NACE RP-0775—91标准对平均腐蚀的规定，达到严重腐蚀程度。腐蚀产物是Fe3O4和Fe2O3的混合物。

高含硫气田开发腐蚀控制关键技术进展与发展方向

随着四川盆地高含硫气田的持续上产,深层/超深层、特高含H2S气体等愈发恶劣的工况环境对气田腐蚀控制提出了更高要求。围绕高含硫气田腐蚀控制难点及需求,系统梳理总结了近年来高含硫气田在材料腐蚀分析与评选、缓蚀剂防腐、腐蚀监/检测、腐蚀控制管理信息化4大方面取得的腐蚀控制技术最新研究进展和开发效果,提出了腐蚀控制关键技术的发展方向和建议。研究结果表明:①形成了H2S分压大于1 MPa条件下的腐蚀分析和耐蚀材料评选技术体系,建成了国内唯一高含硫气田腐蚀与防护现场试验基地,支撑了国产化双金属复合管、耐蚀合金的大规模应用;②自主研发了集输系统碳钢配套用长效膜缓蚀剂、抑泡缓蚀剂和防冻缓蚀剂新体系并实现了国产化工业应用,性能较国际同类产品提高16%,同步解决了易发泡、水合物堵塞等生产问题;③研发了钢质管道全线腐蚀风险分布定量评价技术,形成了基于腐蚀单元划分及风险排序的野外远程在线集群监/检测体系,实现了全区域、全系统、全流程覆盖;④建立了腐蚀异常数据智能识别和腐蚀地图构建技术,自主研发了具备大数据管理、腐蚀预测、风险评估及实时预警、腐蚀控制管理功能的腐蚀智能诊断与管控平台,形成了腐蚀信息化管理能力。结论认为,中国高含硫气田腐蚀控制技术已全面实现国产化,建议在金属/非金属耐蚀新材料全生命周期适应性、多因素耦合下腐蚀机理、多功能缓蚀剂研发、腐蚀智能化管控应用等方面加强技术攻关,强化科研生产一体化和生产运行腐蚀综合管理,助力中国高含硫气田开发迈上新台阶。

装备典型材料循环盐雾加速腐蚀行为与机理研究

目的研究装备典型材料在循环盐雾试验条件下的加速腐蚀行为与机理,建立快速分析和表征碳钢腐蚀性能的试验方法。方法通过实施模拟海洋大气环境腐蚀效应及作用特点的循环盐雾加速腐蚀试验,采用SEM、XRD及电化学测试等手段,表征和分析样品腐蚀质量损失、腐蚀形貌、腐蚀产物成分、腐蚀电压、腐蚀电流密度及阻抗等腐蚀性能随暴露时间的变化规律,归纳碳钢的加速腐蚀行为和电化学机理。结果碳钢样品腐蚀质量损失动力学符合幂函数规律,腐蚀速率整体呈现先升高、再降低的变化趋势。腐蚀产物为疏松外层与相对致密内层组成的准双层结构,整体呈现从疏松剥落到逐渐增厚致密的变化过程,成分以铁的氧化物和羟基氧化物为主。极化曲线拟合的腐蚀电流密度呈现先波动增加、后减小的变化趋势,腐蚀电位则围绕中枢值上下波动。电化学阻抗谱由2个容抗弧组成,后期容抗弧中低频区的直线表示出Warburg阻抗的典型特征。结论循环盐雾加速腐蚀试验能够较为全面地描述碳钢材料的加速腐蚀行为与机理,为进一步研究装备典型材料室内外腐蚀试验相关性提供条件。

船用铸铁耐高温甲酸腐蚀涂层抗高温腐蚀性能研究

为有效预防铸铁材料的腐蚀,提高船舶的安全性,研究船用铸铁耐高温甲酸腐蚀涂层抗高温腐蚀性能。制备纳米Fe粉体材料和添加了纳米Al粉和Cr_(3)C_(2)粉的Fe-Al/Cr_(3)C_(2)复合喷涂粉体材料以及指标甲酸溶液,利用正火态20钢制备铸铁试件M-1和M-2,将甲酸溶液作为腐蚀溶液,在不同高温环境下进行抗高温腐蚀性能测试。试验结果表明,铸铁涂层试件在高温甲酸溶液腐蚀后,涂层表明呈现不同程度凸起,该凸起为Al和Cr氧化物以及Fe氧化物,该氧化物对铸铁材料起到了保护膜作用,因此试件M-2的抗高温腐蚀性能较好;在相同高温甲酸溶液腐蚀环境下,试件M-2的质量损失数值也低于试件M-1,表明添加了纳米Al粉和Cr_(3)C_(2)粉的Fe-Al/Cr_(3)C_(2)复合喷涂粉体材料制备成的铸铁试件M-2抗高温腐蚀能力较强。

舰艇水下腐蚀静电场计算及影响因素仿真分析

为了进一步分析影响舰船电场的不同因素,提高舰艇水下静电场仿真分析中电偶极子建模方法的准确性,研究产生舰艇水下腐蚀静电场的腐蚀电化学原理和特性,从腐蚀电流密度的角度推导船体-螺旋桨电偶腐蚀电流表达式,并利用镜像法求解出了空气-海水二层模型下水平和垂直电偶极子电场解析式。建立基于舰艇腐蚀电流电偶极子的电场解析模型,在此基础上利用数值仿真对一中型舰艇水下50 m测线上的电场进行分析。结果表明:在设定变化范围内,船体腐蚀电位、螺旋桨腐蚀电位、船体浸水面积、螺旋桨浸水面积、海水温度、海水电导率对舰艇水下腐蚀静电场的影响程度分别约为29%、23%、53%、82%、30%和67%。仿真结果和电场解析模型可以为进一步研究舰艇水下腐蚀静电场特征及防护方法提供有力的理论支撑。

海洋环境下金属腐蚀评估与预测研究现状

围绕金属在海洋环境中所面临的腐蚀问题,概述了金属海洋环境腐蚀评估与预测研究现状。首先,探讨了海洋环境中多种化学、物理和生物因素对金属腐蚀的影响,归纳总结了当前常用的金属腐蚀评估方法,涵盖基于试验和检测结果、仿真计算和大数据分析的评估方法。此外,全面综述了现有经验式、基于物理机制以及数据驱动的金属腐蚀预测模型的特点及应用现状,提出了未来金属海洋环境腐蚀评估和预测的研究方向。

CO_(2)-O_(2)-H_(2)O环境下油套管腐蚀研究进展

在注空气驱采油过程中,采出液中通常存在酸性气体及腐蚀性离子,这些气体和离子的浓度变化,在温度和压力的作用下影响油套管的腐蚀行为,造成不同程度的腐蚀及损失。本文从腐蚀机制、影响因素和防腐措施方面展开CO_(2)-O_(2)-H_(2)O环境下油套管腐蚀行为的论述,简要介绍了不同因素下的腐蚀规律及主要影响因素,包括温度、气体分压和腐蚀介质。分析评价了两种常见的防腐手段,包括耐蚀材料的选择、表面镀层保护技术,为后续油套管的防腐提供理论依据。

吉林油田管道腐蚀失效类型矿场快速识别技术研究

吉林油田随着油气勘探开发力度的不断加大,地面油气管网分布广泛,腐蚀所致的管道失效类型繁多,对油田绿色环保、安全高效生产带来严峻挑战。现场缺乏专业的微观设备及技术,因而难以对现场可能存在的腐蚀类型判断分析,文章在前期注采系统防腐技术持续性研究的基础上,结合吉林油田地面管道腐蚀特点,形成了腐蚀类型现场初步的判别方法和类型图版;进而实现了失效类型的现场快速诊断,通过防腐治理措施的应用,减少环境污染,有效避免环保灾难事故的发生。

油套管在CO_2和H_2S共存时的腐蚀机理研究

采用模拟高温高压CO2、H2S共存时的腐蚀试验及腐蚀产物膜的分析方法,研究了井下高温高压CO2、H2S共存时NT80SS油管腐蚀膜的特征及其对电化学腐蚀的影响。结果表明:在H2S、CO2和Cl-共存条件下,气相区高温静态腐蚀表现为垢下腐蚀;在液相区则以均匀腐蚀为主,腐蚀的发生是H2S和CO2共同作用的结果,其机理可能是CO2在液相中与钢先发生作用生成FeCO3,H2S在液相中与FeCO3反应生成了更为稳定的FexSy,在液相中,FexSy吸附层对离子的迁移起到了部分的阻拦作用。由于在气区的垢下腐蚀为局部腐蚀,腐蚀速度大于液相区的腐蚀。

稠油热采井浅层套管腐蚀机理研究

为了对浅层套管在地层水环境下的腐蚀产物组分进行化验分析并确认其腐蚀机理,开展了N80、P110、110H、130TT 4种材质在Cl^(-)质量浓度分别为5 000、20 000、40 000 mg·L^(-1)和温度分别为50、100、165、200、280℃条件下的全因子腐蚀实验。结果表明:随着温度升高腐蚀速率逐渐增加,相同温度下,Cl^(-)质量浓度从5 000 mg·L^(-1)增加到40 000 mg·L^(-1),腐蚀速率呈下降趋势,在高温时这种趋势更为显著。为了更好地比较Cl^(-)质量浓度对腐蚀速率的影响,开展了无Cl^(-)、无氧环境、无HCO_(3)^(-)环境下的腐蚀实验,可以看出无Cl^(-)存在时4种材料的腐蚀速率最小,在无氧环境下腐蚀速率远小于含氧环境的腐蚀速率。XRD组分分析测试显示,不同材质、温度、Cl^(-)环境下,腐蚀产物组成未发生明显改变,主要为Fe_(2)O_(3)和Fe_(3)O_(4),Cl^(-)会优先在试样表面吸附形成Fe^(2+),并且作为催化剂加速阳极溶解,阴极反应主要为吸氧反应,O_(2)的存在会导致腐蚀产物转变为Fe_(2)O_(3)和Fe_(3)O_(4),生成的腐蚀产物相对疏松,并且产物膜中存在裂纹,为离子扩散提供通道,导致腐蚀加剧。

湿CO_(2)环境中316不锈钢腐蚀行为研究

针对CO_(2)管输过程中碳钢因发生腐蚀而导致失效的问题,开展了316不锈钢的腐蚀行为研究。使用失重法研究含水率、CO_(2)分压以及Cl-浓度对316不锈钢腐蚀行为的影响,并绘制了腐蚀特征图谱;采用扫描电镜分析了腐蚀产物的微光形貌,X-射线衍射仪分析了腐蚀产物成分。结果表明:316不锈钢在管输CO_(2)工况条件下表现出较好的耐腐蚀性,处于轻度腐蚀状态,腐蚀速率极低;316不锈钢腐蚀速率随含水率的增大而增大,随CO_(2)分压的增大而减小,随Cl-浓度的增加而增大;316不锈钢含有Cr可以在不锈钢表面形成致密的钝化膜,这使得Cr成为不锈钢防腐的关键;由于316不锈钢腐蚀速率远小于碳钢,在腐蚀“重灾区”,可以考虑将集输管道更换成316不锈钢。该研究成果为CCUS中CO_(2)管输钢材的选型提供重要的理论依据。

俄油常减压装置常压塔顶系统腐蚀泄漏分析

某石化公司100%俄油炼制常减压装置运行仅7个月,常顶换热器出口至常压塔顶空冷入口管线先后发生10处腐蚀泄漏。通过对塔顶系统的腐蚀介质分析、腐蚀流程分析、腐蚀机理分析及工艺防腐分析,从腐蚀介质含量、工艺参数控制、选材等方面,寻找发生腐蚀泄漏的原因,并提出相应的工艺防腐建议,保证装置长周期运行。

海洋环境低水位加速腐蚀研究进展

以海洋环境中一个非常重要的局部腐蚀形式——低水位加速腐蚀(ALWC)为对象,自其检测、发生原因、防护三个方面就国内外的文献报告进行综述分析。在检测方面,首先介绍了常用的宏观观察这一被动形式,并突出其特征,然后介绍了利用海水中可溶性无机氮含量作为ALWC发生概率预测这一主动形式,分析其优势与不足。在发生原因方面,在对将ALWC认定为一种典型的微生物腐蚀(MIC)形式的认知过程进行介绍之后,重点分析了微生物对ALWC作用机制不清晰的原因,并建议在后续研究中突出动态演变过程,结合高通量测序等分子生物学技术,确定在不同的阶段影响ALWC的关键微生物,且进一步在大气-海水体系下研究典型菌株及其协同作用的影响,提出微生物对ALWC的作用机制。在防护方面,根据新建和已建钢结构设施分别对传统和针对ALWC所具有的MIC与局部腐蚀特性的新型高效防护方法进行了介绍,并分析了防护方法的优缺点。

腐蚀产物对2A12/TC4偶合体系盐雾腐蚀性能影响及仿真

研究了2A12/TC4偶合体系腐蚀机制以及腐蚀产物对腐蚀进程的影响。采用中性盐雾试验、腐蚀形貌观测、产物分析以及电化学测试等方法研究腐蚀产物对2A12/TC4偶合体系腐蚀进程的影响。搭建薄液膜环境下材料电化学测试平台,测量了500μm NaCl液膜下2A12铝合金、TC4钛合金的极化曲线,建立了腐蚀产物影响下的双金属电偶腐蚀模型,分析比对了偶合体系下电解质电位、电流密度、腐蚀深度以及腐蚀产物孔隙率等关键参数。由于腐蚀产物的阻碍作用,2A12铝合金腐蚀速率由1.99 mm/a降低至0.97 mm/a,腐蚀电流密度由2.01×10^(-5)A/cm^(2)降低至1.17×10^(-5)A/cm^(2),耐蚀性逐渐提高。生成的Al_(2)O_(3)、AlOOH及Al(OH)3等产物使结构逐渐致密,有效阻碍了腐蚀介质与基体的接触及带电粒子的扩散行为,因而腐蚀进程逐渐减缓。由构建的腐蚀产物影响下电偶腐蚀模型可知,在腐蚀过程中,腐蚀产物的孔隙率由0.8逐渐降低至0.2,极大地阻碍了离子的扩散和迁移过程,使得电化学腐蚀效应减弱。由试验及模拟的腐蚀深度值对比可知,试验值均落在模拟结果的10%误差范围内。