油田管道腐蝕原因分析

油田管道腐蝕原因分析

勝利32號(hào)輸送線于2001年9月竣工，管道規(guī)格為2139mm6.5mm，由材料制成，黃帶密封結(jié)構(gòu)（部分維修部分為瀝青路面防護(hù)層）和內(nèi)部聚丙烯。輸送介質(zhì)為油氣水混合介質(zhì)。由于被輸送介質(zhì)的溫度高達(dá)65℃,造成聚乙烯內(nèi)襯軟化,2003年4月內(nèi)襯管就發(fā)生內(nèi)吸塌陷而造成堵管,不得不將聚乙烯內(nèi)襯截?cái)喑槌鲞\(yùn)行。到2004年7月開(kāi)始出現(xiàn)穿孔,2005年元月開(kāi)始頻繁穿孔,無(wú)法保證正常生產(chǎn)。2005年3月,對(duì)墾32區(qū)塊外輸管線進(jìn)行腐蝕檢測(cè)評(píng)價(jià)。由于檢測(cè)中沒(méi)有發(fā)現(xiàn)比較嚴(yán)重的腐蝕跡象,加之該管線施工時(shí)是被分段承包給多個(gè)施工單位完成的,穿孔又主要集中在起始端的0～1000m和3000～4000m兩個(gè)區(qū)段,因此懷疑腐蝕是由于這兩個(gè)區(qū)段施工時(shí)選用的材質(zhì)有問(wèn)題造成的。而0～1000m區(qū)段的腐蝕有甚于3000～4000m區(qū)段,懷疑0～1000m區(qū)段可能還有“三防”藥劑的反應(yīng)因素在內(nèi),于是建議更換2000m已經(jīng)出現(xiàn)多處穿孔以及通過(guò)檢測(cè)分析認(rèn)為有可能存在隱患的管段,其余管段在加強(qiáng)巡視的前提下繼續(xù)使用?？墒?僅僅過(guò)了八個(gè)月時(shí)間,該管線在2500～3200m段又發(fā)生了四處穿孔。1實(shí)驗(yàn)與分析1.1鉆孔部位分布特點(diǎn)為了查明原因,在現(xiàn)場(chǎng)截取了數(shù)段有代表性的腐蝕穿孔管段,并加工制作了多種分析試件。通過(guò)對(duì)試件的解剖發(fā)現(xiàn):第一,穿孔部位從管道的斷面上看,無(wú)規(guī)律(上、下、左、右各部位都有);第二,穿孔面積小且周?chē)覆膹?qiáng)度下降不明顯,周邊管壁腐蝕輕微,沒(méi)有明顯減薄的跡象,穿孔基本上都是10mm的直孔,因此在目前技術(shù)水平條件下,對(duì)正在發(fā)展之中還沒(méi)有穿透的腐蝕現(xiàn)象很難檢測(cè)到;第三,穿孔部位分布有相對(duì)集中的特點(diǎn),主要在起始端的0～1000m區(qū)段和3000～4000m兩個(gè)區(qū)段;四是雖然該管道地處蘆葦叢中,外腐蝕卻非常輕微,管壁外表面絕大部分去掉外防護(hù)層很光滑。1.2微觀分析1.2.1腐蝕管段腐蝕產(chǎn)物的xrd分析管段內(nèi)壁垢物附有較多油污,不利于測(cè)試。先行將其用石油醚洗滌、晾干,后進(jìn)行XRD分析,結(jié)果見(jiàn)圖1。從X射線衍射分析來(lái)看,蝕坑內(nèi)腐蝕產(chǎn)物中主要是鐵的水合氧化物(Fe(OH)3或FeOOH),腐蝕管段內(nèi)表面附著的主要是一些垢物(BaSO4或PbSO4)和氧化鐵(Fe2O3)。因此管段的腐蝕穿孔可能是垢下(閉塞電池)加速腐蝕作用的結(jié)果。1.2.2腐蝕宏觀特征(1)沿腐蝕坑部位切取小塊試樣,將截面進(jìn)行打磨、拋光,用酒精超聲清洗,利用EPMA進(jìn)行管段截面部位腐蝕產(chǎn)物及鋼基元素、夾雜物分析。鋼基的主要元素分析見(jiàn)圖2。(2)管段腐蝕截面形貌見(jiàn)圖3。其中下部為金屬基體,上部為腐蝕產(chǎn)物。從界面上來(lái)看,腐蝕產(chǎn)物與管段結(jié)合較緊密;但腐蝕產(chǎn)物中存在較多裂縫貫穿,容易形成閉塞電池的局部腐蝕,從而造成腐蝕不斷向坑底發(fā)展,直到穿孔。(3)從元素分布來(lái)看,上部腐蝕產(chǎn)物層中主要是Fe和O;Cl主要存在于腐蝕產(chǎn)物外層和與鋼基接觸的界面上;元素C和Si散布于腐蝕產(chǎn)物層中。元素的分布說(shuō)明了Cl在腐蝕坑底的富集和腐蝕垢物的覆蓋作用。(4)腐蝕產(chǎn)物中元素分析結(jié)果見(jiàn)圖4。腐蝕沉積物中主要有鐵的氧化物、氯化物和二氧化硅。1.2.3鋼基表面殘余物(1)對(duì)管段截面拋光后,利用EPMA查看分析金屬鋼基中的夾雜物情況。鋼基表面基本上很均勻,不存在較多的夾雜物。(2)對(duì)所觀察到的夾雜物進(jìn)行元素分析,結(jié)果見(jiàn)圖5,6。該鋼基中主要的夾雜物為(CaS+MnS)復(fù)合夾雜以及(MgO+Al2O3)和(CaS+MnS)復(fù)合夾雜物。1.2.4管道材料分析管體材質(zhì)成分分析見(jiàn)表1。從表1材質(zhì)分析結(jié)果來(lái)看,管體成分符合A20鋼的標(biāo)準(zhǔn)要求。1.2.5塊雜的情況橫截面總體級(jí)別為D1.5,存在0.045mm×0.023mm和0.040mm×0.031mm的大塊夾雜;縱截面總體級(jí)別為D1.5,存在0.033mm×0.034mm和0.041mm×0.021mm的大塊夾雜。1.2.6金士評(píng)價(jià)橫截面和縱截面組織均為珠光體+鐵素體。2缺陷的原因分析(1)從實(shí)驗(yàn)室解剖分析直觀觀察,該管道的穿孔基本上是由內(nèi)腐蝕引起,內(nèi)腐蝕的主要形式是孔蝕,而且孔蝕后形成的孔徑小、孔道直、且周邊腐蝕輕微。應(yīng)該說(shuō)管道夾雜或內(nèi)表面劃傷是腐蝕的起因,從電鏡分析以及成分分析來(lái)看,內(nèi)表面劃傷引起腐蝕的證據(jù)并不非常充分,而夾雜現(xiàn)象的確存在,且比較普遍。該管線的夾雜物在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)允許的范圍內(nèi),但是為什么能夠成為該管線腐蝕的主要原因,尚需做進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)分析與理論探討;(2)從對(duì)腐蝕產(chǎn)物的分析來(lái)看,腐蝕產(chǎn)物與管段結(jié)合較緊密,但腐蝕產(chǎn)物中存在較多裂縫貫穿,容易形成閉塞電池的局部腐蝕,從而造成腐蝕不斷向坑底發(fā)展,直到穿孔;(3)該管道設(shè)計(jì)為內(nèi)襯防腐蝕層,因此設(shè)計(jì)的腐蝕余量為零,而后來(lái)實(shí)際使用是將內(nèi)襯抽出后裸管服役,而按照管道設(shè)計(jì)規(guī)范,裸管A20號(hào)鋼在該壓力環(huán)境下的腐蝕余量為3mm,這是該