摘要 在原油生产过程中,会遇到各种各样的腐蚀条件,这些条件可由金属与环境之界面来加以控制,本文则主要讨论控制环境和金属的方法来控制腐蚀过程。

主题词 腐蚀 缓蚀保护 缓蚀剂 石油开采

1 影响腐蚀的因素

因电化学腐蚀本身是由环境与金属发生化学反应引起的,找到产生腐蚀的原因有助于对其采取有效的控制。

水:液体对电化学腐蚀来说是必不可少的。当溶解于水的无机盐增多时,电解介质导电性增强,电化学反应几乎总是随电解质浓度增加而增强。溶解的盐或离子的种类对腐蚀的类型也有很大影响。例如,海水是盐的混合物,电腐蚀、结垢、生物腐蚀都很明显,要采用防腐剂、防垢剂来解决这些问题。

CO2及H2S:这两种酸性气体代表了油田及天然气生产中主要的腐蚀因素。它们加速了腐蚀过程,形成不溶性电解副产品,引发局部电化学反应,这些会对设备产生损害,H2S易使金属变脆。加入有效的缓蚀剂来抵消酸效应,使金属表面干净,并形成保护膜。

O2:金属的氧化作用是最普遍的腐蚀现象,氧气与钢作用的腐蚀产物是氧化铁。在溶液中铁和氧反应生成不溶性沉淀,沉淀造成污染和堵塞。氧气对注水井体系有较大的影响,当氧气和二氧化碳、硫化氢结合在一起时会明显加强腐蚀。因此,最基本的阻蚀手段是除去水体系中的氧气,可用机械洗刷或化学法清除之。

微生物:细菌的腐蚀作用在实际生产中引起了越来越多的注意。硫酸盐还原菌,泥澡及氧化铁型细菌是几类最主要的类型。细菌适应性强且繁殖很快,因此要使用不断提高性能的杀菌剂,杀菌剂的类型要与所含的细菌种类相匹配,并能同表面活性剂、缓蚀剂、阻垢剂等其他化学品联合使用。

合金:钢结构的均匀一致可以减少发生腐蚀的可能,纯度不够,结构不均都易于发生腐蚀。金属表面的垢物也会发生局部腐蚀。

2 腐蚀的形式

区别腐蚀的类型有助于工程技术人员了解问题的严重性并采用减缓和阻止腐蚀的补救措施。

均匀性腐蚀:它的定义是在金属表面上发生同等程度的腐蚀,对金属表面造成均匀的破坏。工程技术人员据此能估计出仪器的寿命以便及时替换,避免发生意外。

局部性腐蚀:此种腐蚀是因表面不光滑或存在针孔而引起的局部腐蚀。由于这些部位很容易被腐蚀副产物覆盖,并相互靠近,尺寸不大故不易察觉,易导致意想不到的破坏。缓蚀剂的主要作用就是防止此类腐蚀的发生,当腐蚀已经发生时,也要加缓蚀剂以减弱腐蚀并阻止发生新的局部腐蚀。

浓度差腐蚀:由于金属表面不同电解质组成引起浓差腐蚀。细菌泥、腐蚀垢等附着物也会加速这类反应。

电化学腐蚀:当具有较大电势差的两种金属在同一溶液中耦合,或金属表面结构发生变化时会发生电化学腐蚀。

晶间腐蚀:焊接过程中所有金属,特别是不锈钢易发生晶间腐蚀。

磨蚀:对金属表面保护膜的侵蚀有物理作用和腐蚀效应,并导致了进一步的腐蚀,如此循环下去就会产生严重后果。所有的设备如果有流体通过,或含有悬浮固体的气体通过都有可能发生侵蚀和磨蚀。选择成膜型缓蚀剂是抑制此类腐蚀的有效办法。

应力腐蚀:应力作用和腐蚀同时作用使金属产生两种形式的破坏:降低抗腐蚀性能或是金属变脆。这是因为应力性能变化会导致分子结构变化,在应力区常常发生局部腐蚀。去除应力作用可以大大改变设备的寿命。

3 腐蚀的检测及控制

为了有效的防止在油井及天然气井中发生腐蚀,应不断的对腐蚀过程作分析和评估。

流体及气体的分析:对体系、PH值、溶解的气体量,产生的酸性气体的分析检测均可分析体系的腐蚀过程。

设备检查:对生产设备进行腐蚀程度检查,可知腐蚀的类型,直观检查对凝析气井的腐蚀很有效。

铁含量:通过对水中铁含量的分析可了解:腐蚀是否有可能发生的可能;缓蚀剂是否有效。值得注意的是水中含有一定量原来就存在的铁离子,而不是腐蚀造成,故用缓蚀剂并不一定能减少水中铁的含量水平。因此,在控制腐蚀之前应先确定体系中铁的含量。

腐蚀失重试验:通过对铁样品的失重试验及对腐蚀样本的观察就能够确定体系发生腐蚀的速度计类型。

瞬时腐蚀速度的测量:使用带有探针的专门设备对正在进行腐蚀的金属进行腐蚀速度计表面腐蚀深度的测定。缺点是只能对局部做测定而不能全部了解整个体系的腐蚀情况。

氢探针:腐蚀过程发生时会产生H2气,氢探针是测氢的分压,从而测定出腐蚀速度。

电势探针:当两种金属放在水中时发生电化学腐蚀,通过测定流过的电流强度来确定体系腐蚀的发生程度。

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