砂沉积腐蚀的机理和控制方法

1、沙沉积对腐蚀的影响沙沉积对腐蚀的影响路民旭北京科技大学腐蚀与防护中心2015年11月5日目目录录v简介v砂沉积对缓蚀剂的影响v砂沉积下的电偶腐蚀v砂沉积下的细菌腐蚀v砂沉积的防护简介简介v 砂沉积： 油气运输管道中，由于流速较低、地势改变等原因，砂子会在管道某些地方沉积下来 即使流速够快，也会由于生产的暂停等原因而导致砂子沉积下来 冲走已经沉积下来的砂子所需的流速要高于夹带砂子所需的流速 砂沉积的影响因素：颗粒的大小、形状和密度，流体的流速、密度、粘度，地形的起伏等因素v 对腐蚀的影响 1、砂沉积会降低缓蚀剂的有效浓度，从而导致缓蚀剂缓蚀剂缓蚀效率降 低，起不到应有的缓蚀效果 2、为细菌提供了

2、适宜的生存环境，大大加剧细菌腐蚀(MIC) 3、造成电偶腐蚀，加剧局部腐蚀及缝隙腐蚀的产生简介简介CO2+H2SSand +SRBSands would settle and accumulate on the bottom of the pipeline.简介简介清管器清出的沉积物由于砂沉积造成的点蚀简介简介砂沉积实验方法比较砂沉积实验方法比较目目录录v简介v砂沉积对缓蚀剂的影响v砂沉积下的电偶腐蚀v砂沉积下的细菌腐蚀v砂沉积的防护砂沉积对缓蚀剂的影响砂沉积对缓蚀剂的影响v 1、当金属表面存在砂沉积时，缓蚀剂可能很难渗透沉积层，到达金属表面v 2、由于砂子表面积较大，可能导致大部分缓蚀剂吸附

3、在砂子表面，从而降低缓蚀剂的有效作用浓度，导致金属表面缓蚀剂的覆盖度不够，无法起到良好的保护作用v 3、导致缓蚀剂膜覆盖不均匀，有可能形成大阴极小阳极的情况，造成局部腐蚀阴极表面阳极表面阴极表面阳极表面砂沉积对砂沉积对缓蚀剂的缓蚀剂的影响影响v 表面有砂时加入K1缓蚀剂无明显效果，v 去除砂子后腐蚀速率明显降低v 不含砂时加入50CMC的K1缓蚀剂腐蚀速率下降明显v 含砂时，即使加入50CMC K1腐蚀速率也无明显变化砂沉积砂沉积对缓蚀剂的对缓蚀剂的影响影响v 砂沉积条件下加注缓蚀剂可能导致严重的点蚀v 含缓蚀剂时，砂子不完全覆盖时的腐蚀速率最高砂沉积对砂沉积对缓蚀剂的缓蚀剂的影响影响v 砂沉

4、积下缓蚀剂的选取很重要，有些缓蚀剂即使浓度再高，也无法起到有效的防护作用v 由于砂沉积层阻挡了缓蚀剂的渗透，导致缓蚀剂开始发挥作用的时间变长100ppm 缓蚀剂TB1500ppm 缓蚀剂CPC100ppm 缓蚀剂CF砂沉积对砂沉积对缓蚀剂的缓蚀剂的影响影响0ppm 缓蚀剂100ppm 缓蚀剂v 当试样覆盖砂子时，缓蚀剂几乎完全没有作用，且发生了严重的孔蚀缓蚀剂已失效缓蚀剂已失效案例：南海某管道失效案例：南海某管道失效v 该海管2004年投入使用，2005年发现管道内液体流速降低，期间无清管措施，运行4年后海底管道出现泄漏。v 失效原因：管道运行流速远小于该出砂条件下的冲蚀速度，导致出现砂沉积，

5、且砂层厚度可能超过7mm,导致缓蚀剂缓蚀效果降低。长期没有进行清管，造成沉积物堆积，不仅影响缓蚀效率，还为SRB提供有利的生长环境。砂沉积下缓蚀剂的选择砂沉积下缓蚀剂的选择v 1、有砂条件下缓蚀剂行为测试表明一些缓蚀剂的缓释效果降低是由于被砂吸收了： 缓蚀效果对砂的敏感性取决于其化学成分，可以通过设计缓蚀剂使砂的影响降低； 增大剂量使砂表面饱和可以达到缓蚀效果； 选择缓蚀剂的实验室研究一定要考虑砂的影响。v 2、砂沉积条件下缓释效果测试表明砂沉积造成电位不同；无论砂在缓蚀剂加入之前还是加入之后加入都会造成电偶效应，但设计缓蚀剂使腐蚀速率降低到一个可以接受的水平是一个课题；v 在缓蚀剂存在条件下

6、增加点蚀敏感性的因素有：阴极极化、缓蚀剂剂量不足、高温下缓蚀剂浓度降低、腐蚀产物膜的形成。因此选择缓蚀剂时还要综合考虑这些因素目目录录v简介v砂沉积对缓蚀剂的影响v砂沉积下的电偶腐蚀v砂沉积下的细菌腐蚀v砂沉积的防护砂沉积下的电偶腐蚀砂沉积下的电偶腐蚀v 金属表面含砂与不含砂，砂沉积层厚度，缓蚀剂覆盖不均匀等都会导致金属表面不同区域存在电位差，从而造成电偶腐蚀。v 砂沉积状况下的金属表面阴阳极并不好判断，由于种种因素（含水率、渗透率、沙砾大小形状、缓蚀剂等），砂沉积层和没有砂沉积层的金属腐蚀速率高低也并不绝对。甚至有可能在交界处发生缝隙腐蚀。Without sand depositThin s

7、and depositThick sand deposit酸洗前酸洗后砂沉积下的电偶腐蚀砂沉积下的电偶腐蚀v 含砂/不含砂，砂沉积层厚度不同，砂种类不同，金属的自腐蚀电位及电化学性能都不同，因此当两两耦合后，就会发生电偶腐蚀，加剧阳极区的腐蚀速率，导致局部腐蚀产生或者整体腐蚀速率上升。With sand depositWithout sand depositcoupledisolate自腐蚀电位不同！电化学特性不同！利用丝束电极（WBE）对砂沉积+缓蚀剂条件下的微观电偶腐蚀进行研究砂沉积下的电偶腐蚀砂沉积下的电偶腐蚀大阴极小阳极出现，导致点蚀产生目目录录v简介v砂沉积对缓蚀剂的影响v砂沉积下的

8、电偶腐蚀v砂沉积下的细菌腐蚀v砂沉积的防护砂沉积下的细菌腐蚀砂沉积下的细菌腐蚀v 当金属表面有砂沉积时，容易形成静态的、缺氧的环境，特别是在含H2S气田中，形成的FeS等腐蚀产物，能够为细菌（特别是SRB）提供非常合适的生存环境，从而大大加剧细菌腐蚀。v 据研究报道，美国生产油井发生的腐蚀，70%是由SRB造成；英国有95%的地下腐蚀主要由SRB引起。v 实际工况下SRB腐蚀形貌多为高度的局部点蚀。砂沉积下的细菌腐蚀砂沉积下的细菌腐蚀CO2+沙CO2+SRBCO2+沙+SRB寻找适宜寻找适宜的场所的场所菌落形成、菌落形成、缝隙腐蚀缝隙腐蚀以及阳极以及阳极固定固定在充分发在充分发展的蚀孔展的蚀孔上形成节上形成节瘤瘤腐蚀加剧！案例：案例：科威特石油公司科威特石油公司这是科威特石油公司的一个现场案例，发现管道拐弯处存在严重的砂沉积，管道底部点蚀严重，结合试片实验等分析：腐蚀原因是砂沉积下的细菌腐蚀案例：科威特石油公司案例：科威特石油公司局部腐蚀局部腐蚀严重严重表面沉积有砂表面沉积有砂含大量细菌含大量细菌目目录录v简介v砂沉积对缓蚀剂的影响v砂沉积下的电偶腐蚀v砂沉积下的细菌腐蚀v砂沉积的防护砂沉积的防护砂沉积的防护v 砂沉积的控制可以从以下三个方面着手： 设计：尽量减少盲管；减少地势较低的地方；选择合适的管径