页数：29页文件大小：163.8 KB来源： 材料腐蚀与防护ppt课件
本课件以石油工业为背景讲授材料的腐蚀与防护，先概述石油工业各环节的设备构成与腐蚀损失，再依次分析钻井系统的氧、硫化氢、二氧化碳腐蚀与控制，酸性气田的硫化氢与二氧化碳腐蚀及典型案例，集输管线内外腐蚀，海洋采油平台的分段防腐，以及炼油装置中无机盐、硫化物、环烷酸、氮化物与氢腐蚀的控制。
第九章 材料的腐蚀与防护：本章以石油工业为例，讨论材料在具体工业环境中的腐蚀与防护。
概述。1、石油工业中的设备：石油工业是由石油勘探，钻井，开发，采油，油气集输，油气处理，油气储存、运输、石油炼制等环节组成的。由于石油工业中的特殊环境，采用的材料几乎都是金属，而且金属设备在每一个环节都存在腐蚀现象，而且石油工业中的腐蚀损失占整个腐蚀损失的最大份额。
2、石油工业中的腐蚀现状与危害：
§9.1 钻井系统的腐蚀。1、腐蚀环境：腐蚀介质包含大气、钻井液和地层产出。特点：气、水、烃和固共存的多相流腐蚀介质；高温高压环境；H₂S、CO₂、O₂、Cl⁻ 和水分是主要腐蚀物质。
（1）氧气：氧的腐蚀性受氧浓度、温度、pH 值等因素的制约。单一的氧腐蚀是均匀腐蚀，大气中的钻井设备腐蚀就是氧腐蚀的典型代表。氧在水中的溶解度随溶液温度的升高和矿化度的增加而下降，因而，饱和盐水钻井液中含溶解氧量少，其腐蚀性弱。
（2）硫化氢：硫化氢腐蚀表现的形式有以下几种：
（3）二氧化碳：干 CO₂ 是一种非腐蚀性气体，但是当存在水时，水与 CO₂ 反应生成碳酸，引起腐蚀作用。碳酸与铁反应生成碳酸铁，管材成片状脱落，减少管壁厚度。一般情况下，CO₂ 腐蚀与 pH 值的变化有函数关系，pH 降低，CO₂ 腐蚀就严重，反之，pH 升高，腐蚀性降低，但该介质易结垢。
（4）钻井液：多种钻井液类型，腐蚀不相同。
2、钻井过程的腐蚀特点：
典型案例：钻杆应力腐蚀开裂。本页以案例图片展示钻杆在拉应力与钻井介质共同作用下的开裂形貌。
3、钻井系统的腐蚀控制。（1）降低钻井液的腐蚀性：
8.2 酸性气田中的腐蚀。1、腐蚀环境：
腐蚀类型：一般电化学腐蚀，当油井出现游离水后采油井井下工具、油井、套管内的腐蚀才会严重；由于抽油杆、活塞、阀等是处于运动状态，因此遭受严重的磨损腐蚀。在含水高又含较高的 H₂S 的油井中，由于腐蚀疲劳、氢脆、应力腐蚀等原因，经常出现抽油杆的断裂；套管外腐蚀是硫酸盐还原菌引起的严重腐蚀。
（1）硫化氢腐蚀：
（2）二氧化碳腐蚀，主要影响因素如下：
| 影响因素 | 条件 | 腐蚀特征 |
|---|---|---|
| CO₂ 分压 | 0.021 MPa 以下 | 腐蚀很轻微 |
| 温度 | 60 ℃ 以下 | 无保护性产物膜生成 |
| 温度 | 60 ~ 110 ℃ | 易出现局部腐蚀 |
| 温度 | 150 ℃ 以上 | 腐蚀速率下降 |
| CO₂/H₂S 分压比 | 小于 500 | 以硫化氢腐蚀为主 |
| CO₂/H₂S 分压比 | 大于 500 | 以二氧化碳腐蚀为主 |
2、典型案例：我国有相当多的油气构造含有 CO₂，如华北油田留路地区伴生气中 CO₂ 平均含量达 42％，该区块自 1984 年 4 月开采到 1985 年 7 月，就有 3 口高产井因油管和套管受 CO₂ 腐蚀而报废，直接经济损失上千万元。其中，留 58 井由于 CO₂ 腐蚀致使 N80 油管仅使用 18 个月就腐蚀成如筛管而断裂，不得不报废。从穿孔的形状看，大部分呈圆形或椭圆形，外小内大，呈八字形，说明油管的腐蚀是从管内开始的。
3、防护措施：
8.3 集输系统的腐蚀。集输系统腐蚀包括：
集输管线的外腐蚀：集输站外埋地管线、沿线土壤的腐蚀性及沿线防腐保温结构的施工质量差、老化破损等导致管线外腐蚀。
管线外腐蚀的原因如下：
集输管线的内腐蚀：典型的油气集输管线内腐蚀如中原油田，1992 年单井管线穿孔 1889 次，平均 2.4 次／（km·a）。其中，在集输支线中，已有 60 条穿孔，因腐蚀累计更换 9.63 km，占总长度的 57％；集输干线中，已有 45 条发生穿孔，因腐蚀累计更换 55.7 km，占总长度的 22.2％。集输管线的内腐蚀与原油含水率、含砂、产出水的性质、工艺流程、流速、温度等有密切关系。
集输系统的防护：
8.4 海洋采油装置的腐蚀：海洋采油平台按所处区带不同，腐蚀环境与腐蚀速率差异显著，需分段采取防护措施。
防腐措施。原则：分段防腐。
8.5 石油炼制工业中的腐蚀。1、腐蚀介质及其腐蚀作用：这些物质虽然含量很少，但危害却极大，是因为在加工过程中它们本身有的是腐蚀介质，另一些则在加工过程中转化为腐蚀介质。
（1）无机盐的腐蚀：脱水后还含有的少量物质，氯化镁和氯化钙很易受热水解，生成具有强烈腐蚀性的氯化氢。
（2）硫化物：原油中的硫有元素硫、硫化氢、硫醇、硫醚、二硫化物、噻吩类化合物以及相对分子质量大、结构复杂的含硫化合物。元素硫、硫化氢和低分子硫醇等能直接与金属作用而引起设备的腐蚀。
（3）环烷酸：环烷酸 RCOOH（R 为环烷基）是石油中一些有机酸的总称，其腐蚀性随温度变化：
| 温度 | 腐蚀性 |
|---|---|
| < 220 ℃ | 对金属无腐蚀性 |
| 230 ~ 280 ℃ | 腐蚀最大 |
| 350 ℃ | 环烷酸汽化速率加剧，腐蚀加剧 |
| 400 ℃ 以上 | 全部汽化，不产生腐蚀 |
2、炼油设备的腐蚀控制：
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