手機(jī)版|
二維碼|
由于許多金屬容易被腐蝕生銹，雖然腐蝕完全避免不太可能，但是人們可以找到一些方法來讓腐蝕變慢，也就是降低腐蝕速率。腐蝕速率又稱腐蝕率，通常表示的是單位時間的腐蝕程度平均值，可以有以下幾種表示方法：
用單位時間內(nèi)的腐蝕深度來表示腐蝕速度。常用的單位是毫米/年（mm/a）。在歐美常用的單位是密耳/年（mil/a，mpy），即毫英寸/年。
用單位時間單位面積上質(zhì)量的變化來表示腐蝕速度。常用的單位是毫克/（分米·日）[mg/（dm·d）]，簡寫為mdd；有時也用克/（米·時）[g/（m·h）]或 克/（米·日）[g/（m·d）]來表示。
1 mil （密耳）= 0。001（英寸） ； 1mpy = 0。0254 mm/a
適用于表示某些特殊類型的腐蝕，即用前兩種表示法都不能確切地反映其腐蝕速度的。如應(yīng)力腐蝕開裂、氣蝕等。這類腐蝕往往伴隨著機(jī)械強(qiáng)度的降低。因此可測試腐蝕前后強(qiáng)度的變化，如張力、壓力、彎曲或沖擊等極限值的降低率來表示。
常用的單位是微安/厘米2（μA/cm2）。 1μA/cm2=0。0117mm/a 。是一種電化學(xué)測試方法
隨環(huán)境的改變，各種影響腐蝕因素愈形復(fù)雜，它們會使得腐蝕的程度或是型態(tài)都跟著改變，并且增加腐蝕的嚴(yán)重性。影響金屬腐蝕的因素很多，金屬腐蝕是由各種內(nèi)在的和外在的因素所引起的，主要有以下幾種：
1、金屬材料本身化學(xué)成分和結(jié)構(gòu)；金屬越活潑，就越容易失去電子而被腐蝕。如果金屬中能導(dǎo)電的雜質(zhì)不如該金屬活潑，則容易形成原電池而使金屬發(fā)生電化學(xué)腐蝕；
2、環(huán)境溫度和濕度，一般情況下，溫度的升高會加快化學(xué)反應(yīng)速率。因此，溫度對化學(xué)腐蝕的影響較明顯。
3、與金屬表面接觸的溶液成分及pH值；
4、與金屬表面相接觸的各種環(huán)境介質(zhì)。
5、金屬表面光潔度（氧濃度差電池腐蝕）；
金屬遇潮濕空氣、腐蝕性氣體、電解質(zhì)溶液，都容易被腐蝕。
在含有自由水的情況下，CO2將會對鋼質(zhì)管道造成腐蝕，屬于酸性溶液中的析氫腐蝕。在常溫?zé)o氧的CO2溶液中，析氫反應(yīng)控制著鋼的腐蝕速率。CO2在水中的溶解度很高，一旦溶于水便形成碳酸，釋放出氫離子。氫離子是強(qiáng)去極化劑，極易奪取電子還原，促進(jìn)陽極鐵溶解而導(dǎo)致腐蝕。這個電化學(xué)腐蝕過程如下：
陽極反應(yīng)：
Fe-2e→Fe2+
陰極反應(yīng)：
2H++2e→H2
CO2腐蝕總的表達(dá)式為：
Fe+CO2+H2O→FeCO3+H2
研究表明，在溫度高于60 ℃時，CO2腐蝕所形成的腐蝕產(chǎn)物為疏松的FeCO3，不能在管道表面形成保護(hù)膜。FeCO3不溶于水，但能溶于酸性溶液中。
Norsok M506 腐蝕速率預(yù)測模型
該模型適用于海上和陸地油氣田的CO2腐蝕預(yù)測，包含多個參數(shù)，綜合考慮了分壓、溫度、剪切力和pH值對腐蝕速率的影響。
當(dāng)溫度為20、40、60、80、90、120、150 ℃時：
式中：CRt為腐蝕速率，mm/a；Kt為與溫度有關(guān)的常數(shù)；fCO2為修正后的CO2分壓，bar(1 bar=0。1 MPa)； τw為壁面剪切力，Pa；f(pH)t為pH影響因子。
分析修正后的De。Waard模型可知，管道的腐蝕速率是由反應(yīng)速率和傳質(zhì)速率兩部分組成的。反應(yīng)速率隨著溫度和CO2分壓的升高而增大。傳質(zhì)速率隨流速和CO2分壓的升高而增大，隨管徑的增大而減小。
管道腐蝕介質(zhì)中含有一定量鐵離子，表明管道內(nèi)部可能發(fā)生腐蝕行為。產(chǎn)物中油垢含量較高，腐蝕產(chǎn)物以FeCO3為主，通常FeCO3是CO2氣體腐蝕的主要產(chǎn)物，表明管道內(nèi)部發(fā)生CO2氣體腐蝕。根據(jù)水相分析結(jié)果可知，生產(chǎn)水中含有一定量CO2氣體，是注水系統(tǒng)CO2氣體的主要來源，也是導(dǎo)致CO2氣體腐蝕的主要原因。在之前的檢測中，該管線介質(zhì)中Ca2+、Mg2+離子含量較高，水介質(zhì)總硬度較大，該管線有結(jié)垢的趨勢，容易發(fā)生垢下腐蝕。介質(zhì)中不含離子，因此可以判斷腐蝕產(chǎn)物中離子來源于生產(chǎn)水流程中的CO2氣體，進(jìn)一步說明管道內(nèi)部發(fā)生CO2氣體腐蝕。
綜上所述，該管道以CO2氣體腐蝕為主，同時管線內(nèi)部結(jié)垢后極易發(fā)生垢下腐蝕。
該管道未變徑，影響總腐蝕速率的主要因素就是溫度、CO2分壓以及介質(zhì)流速。通過在多相流仿真模型基礎(chǔ)上添加相應(yīng)模塊即可建立管道腐蝕預(yù)測模型?？紤]到管道中添加了緩蝕劑，根據(jù)文獻(xiàn)[5]中緩蝕效率按90%～95%計算，在分析時取保守值90%。采用常規(guī)天然氣組分進(jìn)行模擬，CO2含量為3%，采用OLGA軟件建立的管道腐蝕預(yù)測模型。
已知參數(shù)為管道入口壓力、入口溫度及入口介質(zhì)體積流量，可計算得到出口壓力及出口溫度，并與現(xiàn)場實(shí)際值對比。基于管道實(shí)際運(yùn)行情況、軟件整體模擬結(jié)果及管道歷年的監(jiān)測/檢測報告，OLGA能較準(zhǔn)確地模擬出CO2腐蝕狀況與腐蝕速率。結(jié)合預(yù)測模擬結(jié)果，通過分析可以得到以下結(jié)果：
(1)管道入口底部的腐蝕速率最大值為0.04 mm/a，此處介質(zhì)流動速度較大；
(2)大部分管段腐蝕速率為0.015～0.022 mm/a；
(3)管道高程上升段腐蝕速率變小，而下降段腐蝕速率變大，主要與介質(zhì)流速有關(guān)，上升段介質(zhì)流速減小而下降段介質(zhì)流速增大。
管道維護(hù)時，可在清管死角或容易發(fā)生垢下腐蝕的地方(如管道拐點(diǎn)、管道低洼處等部位)，每月定點(diǎn)定時開展超聲波測厚工作，即可得到管道壁厚變化數(shù)據(jù)，進(jìn)一步對預(yù)測結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證和補(bǔ)充，從理論計算和現(xiàn)場測試兩方面掌握管道腐蝕程度，進(jìn)而有效控制管道腐蝕。
