石油天然气工业用耐微生物腐蚀特殊钢的研究现状

随着注水作业的广泛应用,微生物腐蚀已成为石油天然气工业管道和设备腐蚀失效的主要原因,耐微生物腐蚀特殊管材的开发是应对这类失效问题的有效措施。根据腐蚀性微生物及生物膜的作用,综述了与微生物腐蚀密切相关的生物膜的性质及演变规律,系统分析了含铜低合金钢、含铜不锈钢等耐微生物腐蚀特殊钢的研究进展,讨论了合金元素、微观结构在改善耐微生物腐蚀性能方面的作用机制,最后展望了耐微生物腐蚀特殊钢的发展方向,为推动石油天然气工业用耐微生物腐蚀特殊管材的开发和应用提供参考。

石油天然气工业微生物腐蚀的标准化现状

在油气田注水、水力压裂、油气集输与污水处理中,微生物腐蚀已经成为导致石油管材和设备腐蚀失效的主要原因之一。与常见的CO_(2)、H_(2)S和O_(2)等所造成的电化学腐蚀相比,微生物腐蚀具有独特性,它涉及到微生物的生命活动或代谢产物与金属的相互作用。从微生物来源、微生物腐蚀失效和微生物腐蚀标准化3个方面系统综述了石油天然气工业中微生物腐蚀的标准化现状。现有的微生物分析和杀菌剂评价方法和传统的腐蚀试验方法已然不能满足油气行业中微生物腐蚀控制的需求。在微生物及其生物作用的精准识别、微生物腐蚀试验流程的统一和杀菌剂对生物膜的使用效能评价方面存在较多问题。因此,建立微生物腐蚀失效分析程序和微生物腐蚀试验方法、开发微生物腐蚀控制用杀菌剂产品及其效能评价方法是石油天然气工业微生物腐蚀标准化的主要研究方向。

两种油管钢在模拟油田高温高压O_(2)-CO_(2)地层水环境中的腐蚀行为

氧气与二氧化碳共存环境的腐蚀已成为油田注入井况中金属材料损伤的主要诱因。采用高温高压釜模拟了西部某油田注入井工况(O_(2)-CO_(2)共存环境),通过腐蚀失重试验、点蚀三维形貌分析、腐蚀产物显微分析等方法研究了P110和3Cr两种油管钢在高温高压、O_(2)-CO_(2)共存的高矿化度地层水环境中的腐蚀行为。结果表明:两种油管钢在O_(2)-CO_(2)共存环境中遭受了严重的均匀腐蚀和局部腐蚀;在90~150℃内,两种材料的腐蚀随温度升高而加剧,均匀腐蚀速率增幅达79.7%,最大点蚀速率的增幅达143.4%;O_(2)与CO_(2)共存时,阴极反应显著加快,加速了保护性较差的铁氧化物的形成,导致严重的均匀腐蚀和局部腐蚀,而低Cr钢中的Cr不足以改善腐蚀产物膜的保护性,使该钢不能适应O_(2)-CO_(2)共存环境。

CCUS井封隔器胶筒耐二氧化碳腐蚀性能评价

封隔器作为CCUS驱油作业的重要工具,其胶筒的可靠性直接影响封隔器性能,为探索其在临界CO_(2)环境中的耐腐蚀性能,分别研究了丁腈橡胶(NBR)、氢化丁腈橡胶(HNBR)、氟橡胶(FKM)在模拟超临界CO_(2)环境中的耐腐蚀性和力学性能。高温高压腐蚀实验结果显示,实验后NBR胶筒质量增加最大(6.81%),HNBR胶筒质量增加最小(2.48%);NBR胶筒外径增幅最大(4.21%),HNBR胶筒外径增幅最小(2.65%);FKM材料拉伸强度降低幅度最大(66.85%),HNBR材料拉伸强度降低幅度最小(37.78%)。研究结果表明,环境温度和服役时间的增加可加快CO_(2)等腐蚀介质进入橡胶内部的速率,从而加剧橡胶交联网络的破坏,使其力学性能下降。氢化丁腈橡胶因内部不饱和双键等弱键的数量少于丁腈橡胶、键能高于氟橡胶的N-O键,其耐CO_(2)腐蚀能力要优于氟橡胶和丁腈橡胶,在超临界CO_(2)环境中性能相对稳定。因此宜选用氢化丁腈橡胶作为CO_(2)驱注入井封隔器的密封材料。

某采气厂集气管道环焊缝开裂原因分析

为了确定某集气管道环焊缝开裂失效的原因,对失效样品进行了宏观形貌分析、理化性能试验、焊缝性能试验、断口微观形貌及能谱分析。结果表明,失效样品材料的理化性能均符合GB/T 9711—2017、SY/T 5257—2012和SY/T 4103—2006标准的要求;环焊缝部位存在长度为175 mm的裂纹,裂纹从环焊缝的内表面扩展至环焊缝的外表面,环焊缝开裂断口呈现脆性断裂特征,腐蚀产物中存在大量的S元素。管道服役时在内压作用下管道环焊缝部位存在轴向拉应力,因而在湿硫化氢与拉应力和焊接缺陷的综合作用下使管道的环焊缝部位发生了应力腐蚀开裂。

Ⅳ型瓶聚乙烯内胆材料氢渗透行为研究

对IV型高压储氢气瓶内胆材料高密度聚乙烯(HDPE)的氢气气体渗透性进行了研究,主要分析了结晶度及温度对HDPE氢渗透的影响。通过对试样熔融后降温过程的控制,制备了不同结晶度的HDPE试样,试验结果表明,随着结晶度的增加,试样的氢气气体渗透系数降低。当温度从15℃升高到80℃时,氢渗透系数升高了近一个数量级,但渗透系数的温度依赖性低于二氧化碳及甲烷。

在不同温度柴油中浸泡的氢化丁腈橡胶硫化胶的使用寿命预测研究

研究在不同温度0#柴油(简称柴油)中浸泡的氢化丁腈橡胶(HNBR)硫化胶的使用寿命预测。将HNBR硫化胶在不同温度柴油中浸泡不同时间,对其邵尔A型硬度、拉伸强度、50%定伸应力和压缩永久变形进行测试,并根据相应的性能参数和阿伦尼乌斯方程预测HNBR硫化胶的使用寿命。结果表明,采用不同性能参数预测的在柴油中浸泡的HNBR硫化胶的使用寿命不同,采用邵尔A型硬度、拉伸强度和50%定伸应力预测的HNBR硫化胶的使用寿命较长,采用压缩永久变形预测的HNBR硫化胶的使用寿命最短,原因是采用压缩永久变形预测时考虑了HNBR硫化胶环境和载荷的双重作用。