砂沉積腐蝕的機理和控制方法

1、沙沉積對腐蝕的影響沙沉積對腐蝕的影響路民旭北京科技大學(xué)腐蝕與防護中心2015年11月5日目目錄錄v簡介v砂沉積對緩蝕劑的影響v砂沉積下的電偶腐蝕v砂沉積下的細菌腐蝕v砂沉積的防護簡介簡介v 砂沉積： 油氣運輸管道中，由于流速較低、地勢改變等原因，砂子會在管道某些地方沉積下來 即使流速夠快，也會由于生產(chǎn)的暫停等原因而導(dǎo)致砂子沉積下來 沖走已經(jīng)沉積下來的砂子所需的流速要高于夾帶砂子所需的流速 砂沉積的影響因素：顆粒的大小、形狀和密度，流體的流速、密度、粘度，地形的起伏等因素v 對腐蝕的影響 1、砂沉積會降低緩蝕劑的有效濃度，從而導(dǎo)致緩蝕劑緩蝕劑緩蝕效率降 低，起不到應(yīng)有的緩蝕效果 2、為細菌提供了

2、適宜的生存環(huán)境，大大加劇細菌腐蝕(MIC) 3、造成電偶腐蝕，加劇局部腐蝕及縫隙腐蝕的產(chǎn)生簡介簡介CO2+H2SSand +SRBSands would settle and accumulate on the bottom of the pipeline.簡介簡介清管器清出的沉積物由于砂沉積造成的點蝕簡介簡介砂沉積實驗方法比較砂沉積實驗方法比較目目錄錄v簡介v砂沉積對緩蝕劑的影響v砂沉積下的電偶腐蝕v砂沉積下的細菌腐蝕v砂沉積的防護砂沉積對緩蝕劑的影響砂沉積對緩蝕劑的影響v 1、當金屬表面存在砂沉積時，緩蝕劑可能很難滲透沉積層，到達金屬表面v 2、由于砂子表面積較大，可能導(dǎo)致大部分緩蝕劑吸附

3、在砂子表面，從而降低緩蝕劑的有效作用濃度，導(dǎo)致金屬表面緩蝕劑的覆蓋度不夠，無法起到良好的保護作用v 3、導(dǎo)致緩蝕劑膜覆蓋不均勻，有可能形成大陰極小陽極的情況，造成局部腐蝕陰極表面陽極表面陰極表面陽極表面砂沉積對砂沉積對緩蝕劑的緩蝕劑的影響影響v 表面有砂時加入K1緩蝕劑無明顯效果，v 去除砂子后腐蝕速率明顯降低v 不含砂時加入50CMC的K1緩蝕劑腐蝕速率下降明顯v 含砂時，即使加入50CMC K1腐蝕速率也無明顯變化砂沉積砂沉積對緩蝕劑的對緩蝕劑的影響影響v 砂沉積條件下加注緩蝕劑可能導(dǎo)致嚴重的點蝕v 含緩蝕劑時，砂子不完全覆蓋時的腐蝕速率最高砂沉積對砂沉積對緩蝕劑的緩蝕劑的影響影響v 砂沉

4、積下緩蝕劑的選取很重要，有些緩蝕劑即使?jié)舛仍俑?，也無法起到有效的防護作用v 由于砂沉積層阻擋了緩蝕劑的滲透，導(dǎo)致緩蝕劑開始發(fā)揮作用的時間變長100ppm 緩蝕劑TB1500ppm 緩蝕劑CPC100ppm 緩蝕劑CF砂沉積對砂沉積對緩蝕劑的緩蝕劑的影響影響0ppm 緩蝕劑100ppm 緩蝕劑v 當試樣覆蓋砂子時，緩蝕劑幾乎完全沒有作用，且發(fā)生了嚴重的孔蝕緩蝕劑已失效緩蝕劑已失效案例：南海某管道失效案例：南海某管道失效v 該海管2004年投入使用，2005年發(fā)現(xiàn)管道內(nèi)液體流速降低，期間無清管措施，運行4年后海底管道出現(xiàn)泄漏。v 失效原因：管道運行流速遠小于該出砂條件下的沖蝕速度，導(dǎo)致出現(xiàn)砂沉積，

5、且砂層厚度可能超過7mm,導(dǎo)致緩蝕劑緩蝕效果降低。長期沒有進行清管，造成沉積物堆積，不僅影響緩蝕效率，還為SRB提供有利的生長環(huán)境。砂沉積下緩蝕劑的選擇砂沉積下緩蝕劑的選擇v 1、有砂條件下緩蝕劑行為測試表明一些緩蝕劑的緩釋效果降低是由于被砂吸收了： 緩蝕效果對砂的敏感性取決于其化學(xué)成分，可以通過設(shè)計緩蝕劑使砂的影響降低； 增大劑量使砂表面飽和可以達到緩蝕效果； 選擇緩蝕劑的實驗室研究一定要考慮砂的影響。v 2、砂沉積條件下緩釋效果測試表明砂沉積造成電位不同；無論砂在緩蝕劑加入之前還是加入之后加入都會造成電偶效應(yīng)，但設(shè)計緩蝕劑使腐蝕速率降低到一個可以接受的水平是一個課題；v 在緩蝕劑存在條件下

6、增加點蝕敏感性的因素有：陰極極化、緩蝕劑劑量不足、高溫下緩蝕劑濃度降低、腐蝕產(chǎn)物膜的形成。因此選擇緩蝕劑時還要綜合考慮這些因素目目錄錄v簡介v砂沉積對緩蝕劑的影響v砂沉積下的電偶腐蝕v砂沉積下的細菌腐蝕v砂沉積的防護砂沉積下的電偶腐蝕砂沉積下的電偶腐蝕v 金屬表面含砂與不含砂，砂沉積層厚度，緩蝕劑覆蓋不均勻等都會導(dǎo)致金屬表面不同區(qū)域存在電位差，從而造成電偶腐蝕。v 砂沉積狀況下的金屬表面陰陽極并不好判斷，由于種種因素（含水率、滲透率、沙礫大小形狀、緩蝕劑等），砂沉積層和沒有砂沉積層的金屬腐蝕速率高低也并不絕對。甚至有可能在交界處發(fā)生縫隙腐蝕。Without sand depositThin s

7、and depositThick sand deposit酸洗前酸洗后砂沉積下的電偶腐蝕砂沉積下的電偶腐蝕v 含砂/不含砂，砂沉積層厚度不同，砂種類不同，金屬的自腐蝕電位及電化學(xué)性能都不同，因此當兩兩耦合后，就會發(fā)生電偶腐蝕，加劇陽極區(qū)的腐蝕速率，導(dǎo)致局部腐蝕產(chǎn)生或者整體腐蝕速率上升。With sand depositWithout sand depositcoupledisolate自腐蝕電位不同！電化學(xué)特性不同！利用絲束電極（WBE）對砂沉積+緩蝕劑條件下的微觀電偶腐蝕進行研究砂沉積下的電偶腐蝕砂沉積下的電偶腐蝕大陰極小陽極出現(xiàn)，導(dǎo)致點蝕產(chǎn)生目目錄錄v簡介v砂沉積對緩蝕劑的影響v砂沉積下的

8、電偶腐蝕v砂沉積下的細菌腐蝕v砂沉積的防護砂沉積下的細菌腐蝕砂沉積下的細菌腐蝕v 當金屬表面有砂沉積時，容易形成靜態(tài)的、缺氧的環(huán)境，特別是在含H2S氣田中，形成的FeS等腐蝕產(chǎn)物，能夠為細菌（特別是SRB）提供非常合適的生存環(huán)境，從而大大加劇細菌腐蝕。v 據(jù)研究報道，美國生產(chǎn)油井發(fā)生的腐蝕，70%是由SRB造成；英國有95%的地下腐蝕主要由SRB引起。v 實際工況下SRB腐蝕形貌多為高度的局部點蝕。砂沉積下的細菌腐蝕砂沉積下的細菌腐蝕CO2+沙CO2+SRBCO2+沙+SRB尋找適宜尋找適宜的場所的場所菌落形成、菌落形成、縫隙腐蝕縫隙腐蝕以及陽極以及陽極固定固定在充分發(fā)在充分發(fā)展的蝕孔展的蝕孔上形成節(jié)上形成節(jié)瘤瘤腐蝕加??！案例：案例：科威特石油公司科威特石油公司這是科威特石油公司的一個現(xiàn)場案例，發(fā)現(xiàn)管道拐彎處存在嚴重的砂沉積，管道底部點蝕嚴重，結(jié)合試片實驗等分析：腐蝕原因是砂沉積下的細菌腐蝕案例：科威特石油公司案例：科威特石油公司局部腐蝕局部腐蝕嚴重嚴重表面沉積有砂表面沉積有砂含大量細菌含大量細菌目目錄錄v簡介v砂沉積對緩蝕劑的影響v砂沉積下的電偶腐蝕v砂沉積下的細菌腐蝕v砂沉積的防護砂沉積的防護砂沉積的防護v 砂沉積的控制可以從以下三個方面著手： 設(shè)計：盡量減少盲管；減少地勢較低的地方；選擇合適的管徑