靜態(tài)壓力容器內(nèi)壁的陰極保護(hù).pdf

1、金屬腐蝕對安全生產(chǎn)有重要影響，它給國民經(jīng)濟(jì)造成巨大損失。大慶油田天然氣公司某大隊(duì)的三相分離器內(nèi)壁因腐蝕使得原有涂層脫落，增加了檢修維護(hù)的次數(shù)，影響了正常生產(chǎn)。為此，本文針對該壓力容器內(nèi)壁的腐蝕原因及陰極保護(hù)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。 1.采用靜態(tài)腐蝕法測定的腐蝕速率(用柴油、乙二醇和水配制電解液，模擬實(shí)際油田采出液)，得到了16MnR鋼片在水中的平均腐蝕速率R1=0.004580(mg·cm-2·h-1)，在油水界面處的平均腐蝕速率R2=

2、0.002283(mg·cm-2·h-1)，在油氣界面處的平均腐蝕速率R3=0.000599(mg·cm-2·h-1)。 2.考察了現(xiàn)場三相分離器的結(jié)構(gòu)、設(shè)計(jì)參數(shù)、工作環(huán)境，并且分析了三相分離器所處理的流體以及腐蝕產(chǎn)物的具體成分，對腐蝕后的掛片進(jìn)行了掃描電鏡分析，詳細(xì)了解了腐蝕的具體形態(tài)，并同實(shí)際腐蝕情況進(jìn)行對比，對腐蝕機(jī)理進(jìn)行了分析： (1)完全浸入水中的部分主要發(fā)生的是孔蝕，主要由以下四種腐蝕作用產(chǎn)生：硫酸鹽還原菌引

3、起的腐蝕；氯離子腐蝕；CO2腐蝕；氧腐蝕。 ①硫酸鹽還原菌的腐蝕機(jī)理：硫酸鹽還原菌參與陰極去極化，不斷地消耗金屬表面的游離電子，加速陽極的去極化作用，從而使金屬離子不斷釋放出來，促進(jìn)金屬的電化學(xué)腐蝕。其反應(yīng)方程式如下： SO2-+10H+8e-→H2S↑+4H2O xFe+yH2S→FexSy+yH2↑ ②氯離子腐蝕：HCl除本身起腐蝕作用外，且能與H2S相互促進(jìn)，構(gòu)成循環(huán)腐蝕，其反應(yīng)如下： Fe

4、+2HCl→FeCl2+2[H](滲透)FeCl2+H2S→FeS↓+HCl Fe+H2S→FeS↓+2[H](滲透)FeS+2HCl→FeCl2+H2S ③CO2腐蝕：CO2在潮濕環(huán)境條件形成碳酸，使金屬腐蝕，反應(yīng)如下： CO2+H2O→H2CO3Fe+H2CO3(=)FeCO3+H2↑ ④氧腐蝕：水中都含有微量溶解氧，它能起去極化作用，導(dǎo)致腐蝕。氧與水作用，在陰極發(fā)生氧去極化反應(yīng)： O2+2H

5、2O+4e-→4OH- Fe→Fe2-+2e-Fe2++2OH-→Fe(OH)2 (2)油水界面處造成溝槽腐蝕的機(jī)理：油水兩相共存時(shí)，在油相和水相中的電極電位相差600mV左右；水介質(zhì)中含有一定濃度的二價(jià)鐵離子，而鐵離子是極性的，在極性水中的濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于在非極性油中的濃度，從而造成油水界面處濃差電池腐蝕。以上兩種因素及水介質(zhì)本身的腐蝕性造成了油水界面處嚴(yán)重的溝槽腐蝕。 3.用GamryPCI-750測試系統(tǒng)在自行

6、設(shè)計(jì)的模擬電解池中，通過測定16MnR鋼片和鎂陽極的極化曲線，得到16MnR鋼片的開路電位為-610.0mV，腐蝕電位為-631.0mV，腐蝕電流密度為7.680μA/cm2，腐蝕速率為0.009625(mg·cm-2·h-1)；鎂陽極開路電壓為-1.507V，腐蝕電位為-1.470V，腐蝕電流密度為11.20μA/cm2，腐蝕速率為0.004850(mg·cm-2·h-1)。根據(jù)16MnR鋼片和鎂陽極的極化曲線的交點(diǎn)，可以確定最小保護(hù)

7、電位為-0.9906V，最小保護(hù)電流密度為114μA/cm2; 4.參照慣例，當(dāng)電位低于-0.85V(SCE)時(shí)，即說明被保護(hù)體處于被保護(hù)狀態(tài)，實(shí)驗(yàn)測得保護(hù)電位為-1.20V(SCE)左右，證明該壓力容器內(nèi)壁得到了保護(hù)。 通過以上實(shí)驗(yàn)可以得出以下結(jié)論： 得到16MnR在不同的腐蝕介質(zhì)中的腐蝕速率，以在水中的最大，在油氣界面處最小。 完全浸入水中三相分離器主要的腐蝕類型是孔蝕，主要由硫酸鹽還原菌造成；氯離子

8、腐蝕；CO2腐蝕；氧腐蝕共同作用產(chǎn)生。而發(fā)生在油水界面處的腐蝕類型主要是連續(xù)腐蝕，除以上幾種腐蝕原因，還由于16MnR在油水界面處形成了腐蝕電池以及16MnR在不同鐵離子濃度溶液中的濃差電池共同作用產(chǎn)生的。 測定了16MnR及鎂基犧牲陽極的極化曲線，得到了最小保護(hù)電位為-0.9906V，最小保護(hù)電流密度為114μA/cm2 測定模擬壓力容器中鎂基犧牲陽極保護(hù)電位約為-1.20V(SCE)左右，證明該壓力容器內(nèi)壁得到了保護(hù)