腐蚀数据（精选5篇）
腐蚀数据 篇1
0 引言
金属材料在服役过程中由于承受的拉应力和腐蚀介质相互作用而产生低应力脆断的现象被称为应力腐蚀断裂。应力腐蚀在航空、核电、石油和汽车等工业领域中已经成为金属承力件失效的一种主要形式[1,2,3,4]。由于其破坏具有突然性特征,因此人们对各种金属材料的应力腐蚀行为进行了大量的研究,以期合理地选材,或采取有效的控制措施。
慢应变拉伸实验可以获得材料在应力腐蚀过程中各种力学参数的变化,并具有较高的灵敏性,因而被广泛用于研究材料的应力腐蚀敏感性,探讨应力腐蚀的机制和影响因素[5,6]。
为了实现对大量数据的处理和分类管理,为设计者和使用者提供腐蚀的基础数据,腐蚀数据库的建设引起了人们的重视。国家自然基金委持续地资助了材料自然环境腐蚀网络数据库的建设[7],从而有效地推动了腐蚀数据库的建设和应用。目前的腐蚀数据库主要是按照两种类型来建设的,一是按腐蚀介质分类,如海水腐蚀数据库[8]、大气腐蚀数据库[9]和CO2腐蚀数据库[10];二是按行业应用分类,如管道腐蚀数据库[11]和舰艇腐蚀数据库[12]。
目前还没有应力腐蚀数据库的相关报道,而应力腐蚀的实验周期很长,过程控制复杂,如果能够将分散的实验结果共享,将对控制应力腐蚀产生重大意义。为此,本课题组设计了能够对SSRT结果计算力学参数、判断应力腐蚀敏感性、分析断口特征、输出案例结论和储存腐蚀案例的应力腐蚀数据库。
1 应力腐蚀数据库的设计
图1是应力腐蚀数据库的设计流程图。数据库包括实验参数输入、实验数据计算和断口图片分析3个模块。数据库的数据可以来自实验原始数据,也可以取自文献资料,将数据输入程序,经过一系列计算、绘图和分析,给出具体材料在特定实验条件下的应力腐蚀敏感性综合评价;然后建立数据库,将该案例储存在数据库中,作为共享资源进行分类管理,以便查询、浏览、修改和对比分析等,并方便用户打印输出结果。
采用VB编程实现内部数据识别、图形绘制、参数计算及其模块的可视化界面,采用Microsoft Office Access建立数据库。通过添加ADO数据对象、建立DSN连接和ADO数据控件,以ADO连接方式实现数据库的连接。
2 实验参数输入模块
参数输入包括实验材料、腐蚀介质、外界条件、拉伸速率、试样标距、试样截面积、断口截面积和测试单位(或文献来源),对每个输入项建立一个独立的文本框控件(Text)。
如图2所示,一部分参数用于实验数据的力学性能指标计算,如拉伸速率、试样标距、试样截面积和断口截面积,在实验数据计算模块调用;另一部分则用于数据库中对该案例的定性描述,获得应力腐蚀的材料、环境和力学的相关性信息,在数据库模块调用。设置了“重新设置”、“取消”和“确定”按钮,便于管理者对录入数据的操作。
3 实验数据计算模块
将由慢应变拉伸实验测试的应力、应变、电位随时间变化的数据存为TXT文件,由数据计算模块导入该文件,绘制电位-时间和应力-应变曲线,对腐蚀介质中材料的力学性能进行计算,或与空气中拉伸的力学性能进行对比,选择应力腐蚀敏感性的判据。
系统根据数值大小自定义坐标,自动标注坐标和条件,实现曲线的绘制,并具有“局部放大”和“显示全部”功能。在程序中设计了曲线叠加功能,可以将腐蚀介质中的曲线和空气中的曲线同时显示,直观地进行比较。
对评价应力腐蚀敏感性的力学指标进行计算,断裂寿命为:
TF=Tmax (1)
式中:Tmax为时间数据的最大值。延伸率为:
undefined×100% (2)
式中:X为拉伸速率,TS为屈服点时间,L为标距。吸收能量J即为应力-应变曲线下的面积,采用分割积分的方式计算。断面收缩率按式(3)计算:
undefined×100% (3)
式中:AI和AF分别为试样初始和断裂时的横截面面积。塑性损失为:
undefined×100% (4)
式中:EI和EF分别为试样在惰性介质和腐蚀介质中的断裂延伸率。为了综合各种力学性能指标,定义应力腐蚀指数[13]:
undefined
式中:σF和σI分别为试样在腐蚀介质和惰性介质中的断裂强度,EF和EI分别为试样在腐蚀介质和惰性介质中的延伸率。
如图3所示,定义了两种应力腐蚀敏感性的定量判据:(1)塑性损失判据[14],如果PL>35%,体系具有应力腐蚀敏感性,PL<25%时无明显的应力腐蚀敏感性,而25%
4 断口图片分析模块
断口图片包括断裂试样断口的宏观照片和微观图片。根据断口形貌特征对图片进行分类,按照断裂应变分为韧性断裂和脆性断裂,按照断裂路径分为穿晶断裂、沿晶断裂和混合断裂,分别建立分类文件夹。
导入图片(.jpg或.bmp格式)后,先判断断裂的类型,以便将图片存储在相应的文件夹中。设置了比对功能,可以将数据库已有的各种断裂类型的图片调出,在同屏幕下显示,辅助确定断裂类型。在“图像分析”框中填写对断口图片的文字描述,对应力腐蚀敏感性进行评价。
除了按断裂类型分类外,也设置了材料名称和腐蚀介质类型,用户可以对比同种材料在不同介质中的断口形貌,或者对比同种介质中不同材料的断口形貌。程序设置了图片的查阅、调用、浏览、缩放等功能,以及文字描述的修改功能。
5 应力腐蚀案例数据库
在实验参数输入模块、实验数据计算模块和断口图片分析模块运行之后,设计了综合评价窗口,对实验结果建立数据库。数据库界面包括“应力-应变曲线”、“电位-时间曲线”、“断口图片”、“实验条件”、“图像分析”、“数据处理结果”和“案例结论”,所有内容直接从前面的模块中调用。这样用户就可从实验条件、具体数据、断口特征、特性曲线几个方面全面直观地认识材料在此实验条件下的应力腐蚀敏感性,指导实际应用。该界面作为一个独立的案例存储,成为共享资源,供用户调用,也可以直接输出打印。
6 应用案例
在含0.122g/L KCl、0.131g/L MgSO4·7H2O、0.483 g/L NaHCO3和0.127g/L CaCl2的模拟土壤液中,研究了Q235钢的SSRT,并与空气中的结果进行比较,该应力腐蚀案例数据库结果界面如图4所示。
计算结果表明,采用塑性损失作为应力腐蚀敏感性判据,其值为14.1%。由此可知在该条件下Q235钢应力腐蚀不敏感,同时与空气中实验结果相比,其它指标减小程度不大,也证明应力腐蚀敏感性较低。从图4中断口图片发现大量韧窝存在,说明该材料在土壤溶液中属于韧性断裂,不具备应力腐蚀的脆断特征。故案例的结论为Q235钢在该体系中不存在应力腐蚀敏感性。
7 结论
(1)采用VB程序进行编程,实现了实验参数输入、实验数据计算和断口图片分析3个模块可视化界面。
(2)通过界面操作,可以获得相关曲线、力学参数和断口形貌特征,对应力腐蚀敏感性进行综合评价。
(3)采用Microsoft Office Access建立数据库,以ADO方式实现数据库与可视化界面的连接,将分析结果作为案例进行储存和管理。
(4)实验测试了Q235钢在土壤模拟液中的SSRT,并应用建立的数据库进行了验证。
腐蚀数据 篇2
利用LY12CZ板材试件进行未腐蚀试件及预腐蚀后试件的二级加载及随机谱加载的.疲劳和腐蚀疲劳试验,分析疲劳损伤累积的演化规律,发现LY12CZ板材试件纯机械疲劳与腐蚀疲劳累积损伤规律基本一致,且均为非线性;预腐蚀后试件与未腐蚀光滑试件高-低、低-高加载累积规律差异较大,并呈现出相反的结果;Miner理论能较好的适用于随机谱下的纯机械疲劳及腐蚀疲劳寿命估算.
作 者：匡林 杨晓华 张玎 卞贵学 KUANG Lin YANG Xiao-hua ZHANG Ding BIAN Gui-xue 作者单位：匡林,KUANG Lin(海军航空工程学院青岛分院,青岛,266041;海南陵水91685部队,陵水,572425)
杨晓华,张玎,卞贵学,YANG Xiao-hua,ZHANG Ding,BIAN Gui-xue(海军航空工程学院青岛分院,青岛,266041)
腐蚀数据 篇3
关键词：接地网,地图标注,土壤评价
随着变电站容量的不断扩大, 接地网安全运行的要求越严格, 对接地体的热稳定性的要求就越高。接地网金属材料的土壤腐蚀除了受碳钢材料本身的影响外, 更多的是受土壤理化性质及其他一些外界因素的影响。
甘肃省电力科学研究院对接地网金属材料的土壤腐蚀情况做了大量的测试, 积累了大量的测试数据, 测试数据繁多且分散保存在各测试人员手中, 尚未形成一个完整、统一的数据库。通过开发甘肃接地网腐蚀规律数据管理系统科学规范管理接地网腐蚀的测试数据, 方便决策、管理、设计、测试等相关人员查询利用信息, 方便通过测试数据进一步建立数据模型, 寻找腐蚀规律, 实现资源信息的共享和电网企业管理的规范化、现代化。
1 系统架构
本系统基于.Net平台采用C#语言开发, 结合数据库技术、GIS地图、ExtJs和Jquery框架等技术开发, 采用组件式开发、ASP.NET MVC分层结构为设计思想。采用B/S架构, 用户界面采用ASP.NET和Ext JS实现, 运用Ajax技术提升用户体验, 结合WebSerice技术实现数据交换, 数据交换的格式采用JSON, 数据库采用SQL SERVER 2005。
2 系统主要功能
本系统主要实现接地网相关测试数据的添加、删除、修改和查询功能, 基于地图实现变电站的动态标注和动态缩放, 展示变电站相关的接地网测试数据, 展示接地网土壤分布图, 提供接地网测试数据导入导出功能。
2.1 基于地图标注变电站和查看相关测试数据
如图1所示, 选择变电站所属地市, 出现该地市地图, 然后在该地图上点击鼠标右键, 选择“在此标注”, 出现变电站标注窗口, 选择相应的变电站, 点击标注。
鼠标移到标注好的变电站上时, 会出现该变电站信息对话框中, 可查看理化指标数据、腐蚀速率数据、评价标准数据和评价数据。
2.2 土壤分布
土壤分布图页面如图2所示。单击按钮缩小图片, 单击按钮放大图片, 通过下拉框选择缩放比例, 可以对图片进行缩放。
2.3 查看测试数据
查看测试数据页面如图3所示。通过树形图选择变电站所属地市, 再选择该地市下辖变电站, 即可查看该变电站相关的接地网测试数据。
2.4 理化指标管理
理化指标管理页面如图4所示, 可对理化指标进行添加、删除、修改, 也可将数据导出为Excel文件。在下拉列表框中选择变电站筛选理化指标数据或在文本框输入条件点击查找按钮可查找理化指标数据。
单击添加按钮, 输入理化指标信息, 包括PH值、碳酸根、重碳酸根、总碱度、含水量、水溶硫酸根、酸溶硫酸盐含量和易溶盐含量等。
2.5 腐蚀速率管理
腐蚀速率管理页面如图5所示, 可对腐蚀速率进行添加、删除、修改, 也可将数据导出为Excel文件。在下拉列表框中选择变电站筛选腐蚀速率数据或在文本框输入条件点击查找按钮可查找腐蚀速测试率数据。
单击添加按钮, 输入腐蚀速率信息, 包括坑深、温度、土壤电阻率、氧化还原电位和腐蚀速率等。
2.6 评价标准管理
评价标准管理页面如图6所示, 可对评价标准进行添加、删除、修改, 也可将数据导出为Excel文件。在下拉列表框中选择变电站筛选评价标准数据或在文本框输入条件点击查找按钮可查找评价标准数据。
评价的指标有土壤电阻率、含水量、酸碱度、地下水情况土壤电位、水平均匀、垂直均匀、中性盐含量和硫酸盐含量以及土壤类型等指标。
2.7 评价管理
基于腐蚀速率数据、理化指标数据结合评价标准对接地网土壤腐蚀情况作出评价, 得出评价结果。评价管理页面如图7所示。
可以进一步结合模糊物元法和熵权建立模型法综合分析自动得出评价结论。
2.8 用户权限管理
通过用户管理页面添加、删除和修改用户, 给用户分配权限, 用户分为管理员用户和普通用户两种类型。普通用户只能查看和导出测试数据, 没有修改权限。用户管理页面如图8所示。
3 结束语
本系统已于2012年6月投入使用, 迄今已正常运行了5个月。通过对大量测试数据进行综合管理和分析, 为高效寻找接地网腐蚀规律提供安全运行指导和决策依据。
参考文献
[1]米里特 (美国) ASP.NET设计模式[M].北京:清华大学出版社, 2011.
[2]李静雅.电网环境保护管理信息系统的设计与实现[J].计算机系统应用, 2011.
[3]加洛韦 (美国) ASP.NET MVC3高级编程[M].北京:清华大学出版社, 2012.
涂漆金属的腐蚀因素及其腐蚀模型 篇4
腐蚀是材料在环境作用下引起的破坏或变质,而金属的腐蚀主要是化学或电化学作用引起的破坏(有时还包括机械、物理和生物作用)。实际上金属的腐蚀不仅仅是某一种因素引起的,而是多种因素共同作用的结果,但某种因素在腐蚀过程中起了主要作用。
金属涂装后,金属的腐蚀区域就在漆膜和金属界面区域内发生,然后向金属基体深处侵蚀。界面的氧化物对氧化还原反应起催化作用,促进氧化还原反应的电子及杂散离子均要经过漆膜、氧化物方可到达反应区,同时亦为金属和漆膜之间提供了结合力(即漆膜对金属附着力的一部分)。金属的表面状态及所形成的漆膜结合膜对抗蚀性质有决定性影响。漆膜若能隔离水、氧以及电子、杂散离子等的渗透就可避免发生涂漆金属的再锈蚀。实验证明,水的渗透率主要影响漆膜的附着力,而氧的渗透率则着重影响金属的被腐蚀程度。
涂漆金属的腐蚀集中起来可以划分为气泡、早期锈蚀、瞬时腐蚀、阳极腐蚀、阴极腐蚀、湿漆膜降低附着力等数种形式,其腐蚀形式虽多,但最终都与化学和电化学有关。
2 引起涂漆金属再腐蚀的因素
曾经做过这样一个实验:用冷轧钢板、喷砂钢板及天然锈钢板涂以同样的保护层,因为它们的表面状态明显不同,得到的保护效果也明显不同。喷砂钢板效果最好,而天然锈钢板最差,其被腐蚀速度竟相差百倍之多。天然锈钢板涂漆后,由于锈蚀产生的影响,尤其是阴极极化作用的影响,故腐蚀更为加剧。随着时间的推移,腐蚀速度逐渐加快。因此,涂漆金属的腐蚀不但与金属本身保护层有关,而且与表面处理、间界面特性及接触介质均有极大的关系。
2.1 金属基体的影响
金属基体由于熔炼、锻造存在的缺陷以及运输、堆放、加工过程中产生的均匀腐蚀、局部腐蚀,特别是消除应力所采用的不合理工艺造成的应力腐蚀以及局部腐蚀。而金属本身的缺陷,也增加了涂漆表面处理的困难,而其潜在的危险性极易为人们忽视。
由于金属表面存在缺陷和大气中含有水分及破坏钝化膜的活性离子(如Cl-、Br-、HS-),使钝化膜薄弱处被破坏,而微小的膜破口处的金属成为阳极,破口周围大面积的膜成为阴极,腐蚀迅速向纵深发展。这种缺陷不容易彻底根除,涂漆后也不能阻止金属腐蚀向纵深发展。
另外,金属内部由于应力及氢原子的作用,使得金属易在层与层间、晶界处、原子间发生腐蚀,这种腐蚀更加难以用普通的方法来消除。
因此,涂装前对金属基体进行妥善、相应的工艺处理,是改善金属腐蚀的基础。
2.2 漆膜性能的影响
对需要保护的金属表面通常覆盖一层有足够抗蚀性的金属、非金属或化学保护层,有时还使用暂时保护层,将金属与周围介质隔离,以减少腐蚀作用,从而达到保护的目的。
非金属油漆保护层具有施工方便、成本低廉、抗大气腐蚀及耐潮性好等优点,故应用比较普遍。
漆膜性能对金属的再腐蚀有很大的影响,影响漆膜性能的因素很多,主要由组成漆膜的合成树脂、枝键空间分布、结晶度、溶解度、极性基团及其数目、分子量、自由能及运动的自由度决定的。漆膜的形成通常经溶剂的挥发、氧化聚合、热固化、红外固化及交联固化,最后形成致密的漆膜。漆膜能隔绝活性离子对基体的腐蚀,漆膜的绝缘性能也限制了电子的传导和杂散离子的扩散作用。而无机涂料(以锌粉为主的富锌漆)形成的漆膜是导电的,它的作用类似阳极保护,使金属获得电化学保护。
愈来愈多的防锈、带锈涂料的应用,使得漆膜性能及金属的腐蚀性能有了可喜的改善。理想的防锈、带锈涂料是漆液可以与金属表面发生反应,生成可溶性极低的化合物,在金属和漆膜之间生成一层致密的、稳定性极好的钝化膜,增强漆膜的附着力,并同时抑制了阳极和阴极的反应,抑制氧和氢离子的集结。
然而,鉴于原材料质量、配方设计、制造、贮存、运输及涂装施工工艺不够完善和不合理等问题,难以得到预想的漆膜性能。因此,形成的漆膜存在许多缺陷。漆膜在受到热、光、化学介质、辐射、霉菌及碰撞等影响时,就会在表面发生失光、粉化、龟裂、脱落、生霉等现象,漆膜内则发生了解聚、断链、分解等一系列的分子变化。这时水分子、氧分子以及电子、杂散离子等就从这些缺陷及高分子支链空间穿越、渗透,经过漆膜,因而改变了漆膜的电性能及变化规律,破坏了平衡,从而造成了金属的腐蚀。
所以,需改善涂料的性能,使之成膜后能有效地阻止水、氧及杂散离子渗透到漆膜金属界面处,并能有效地起到化学抑制和钝化金属表面的作用,有效地保护和延缓金属再腐蚀的发生。
2.3 施工预处理和环境的影响
涂漆金属再腐蚀的原因固然很多,但与表面和漆液预处理及环境等有着直接的联系。
由于金属表面质量差、形状复杂、缺陷较多,给除油、除锈工作带来极大的不便,未能彻底除去油、锈以及焊剂、可溶性盐的污染及旧有的漆膜;由于焊接质量过于粗糙且没有进行仔细的打磨、清理焊缝和焊渣,其尖峰处难于被涂层覆盖;表面处理后放置时间过长、保护不当,与污染物接触,使清洁面重新被污染;脱脂溶剂发生潮解,造成Cl-等活性离子附在表面膜上;清晰溶剂未能定期更换,其中污物含有程度较高,降低了溶剂的清洗性能;酸、碱洗后漂洗不干净,酸洗液中含有Cl-;磷化成膜后未能及时钝化处理及密封处理,致密性差,膜中含有电解物质,使膜的耐蚀性能下降;热处理后未能彻底脱除表面盐膜等,这些均将造成漆膜附着力严重下降及金属与漆膜间界面处的平衡失调。
在湿度太高、温度太低的环境中施工,会使漆膜产生发白等现象;稀释剂和漆液中含水量超标,多组分涂料未按正确比例调配或错用稀释剂、固化剂等造成涂料综合性能的改变;使用涂料时未能彻底搅拌,涂料不均匀;底漆、面漆及中间漆与腻子不配套,涂料未按工艺过滤;喷涂次数过多或过少,施工粘度过高或过低,以及所用压缩空气中的油水分离不够好,使气体中含水、油量过高;前道漆和后道漆间隔时间过长或过短,施工场地污染严重;施工后未能按工艺及时采用合理的方法使漆膜干燥;未干之前和硬物接触、碰撞产生划痕及碰伤等,都会造成漆膜性能及漆膜与金属之间结合强度的下降。
因此,提高涂漆前预处理质量,加强工艺的规范化及合理性,加强施工中的质量管理及控制、测试仪器和方法的规范化及准确性,才能有效地防止金属涂漆后的再腐蚀。
3 涂漆金属的腐蚀模型
漆膜对金属的保护作用,取决于漆膜的综合理化性能,而漆膜与金属相互作用的结合强度则是其中的一个决定性因素。前苏联学者E.A.安得留辛等在研究漆涂钢板腐蚀动力学的基础上,结合漆膜同金属相互作用的结合强度,对涂漆金属的腐蚀作了深入细致的研究,其模型所得的计算结果和实验数据相当吻合。
以涂漆和未涂漆的CT3号钢在水中作实验,利用可产生趋肤效应的电阻法,求得腐蚀和时间的关系曲线。
图一所示为CT3钢在20℃蒸馏水中的质量损失与时间的关系曲线。1—无涂层,2—涂层为YP-1161聚氨酯磁漆的eII-0156底漆(涂层厚度为70±10um),3—涂层为AC-2106M丙醛烯基磁漆和BII-02底漆(涂层厚度为50±10um)。
涂漆和未涂漆金属的腐蚀速度k,在实验开始阶段其速度的最大值均是k0,随后则明显下降并达到稳定值k<
这一腐蚀模型的基础是假定腐蚀速度k与未被漆膜及腐蚀产物覆盖的表面活性部分的分率成比例:
式中:k0——初始腐蚀速度(g/m3·h);
θ`、θ``——被漆膜和腐蚀产物分别覆盖的表面分率。
假定稳定过程中腐蚀产物膜层的破坏速度与θ`成比例:
并且,当时间t=0和t→∞时,θ`值相应等于θ`0和θ`∞,则同t的关系式为:
其中a为常数。
方程(3)表明在水分作用下漆膜粘接强度变化的动力学关系与有关的资料相符,并可以近似地认为:
当t=0和t→∞时,θ``值相应等于0和(1-θ`∞)。
解微分方程(4)得:
将以上得到的θ`和θ``值代入方程(1)中并对t求积分,则可得出金属的质量损失△M与时间的关系。
长时间的暴露条件下,即t→∞时,腐蚀过程趋于稳定,则:
式(7)中的线性与实验数据是相符的。
将式(7)和式(1)相比较,可以得出结论:由于漆膜与金属的相互作用,使k`值降低了(1-θ`∞)倍。
如果漆膜的保护效果取决于它对金属的结合强度,则由于漆膜下的腐蚀速度比不变,就可对水分长时间作用下漆膜的残留粘结合强度求出相对的估算值:
式(8)中,对于聚氨酯漆和丙烯基漆来说,它们(1-θ`∞)k`分别为5.5X10-4和-2.5X10-4g/m·h,可得到A=2.2。如果借助压力和所得到的漆膜结合强度的相对计算值可知,由定性得出的结论和实验数据是相符合的。
在测定漆膜的结合强度时,应测出钢质基体到呈十字形冲裂的漆膜开始成片地剥落时的允许最大延伸量s。
式(7)可以对金属涂漆后的腐蚀损失进行长期的预测,在求式(7)的自由项时,系仅考虑了实验初始时的气象条件而得出的。
预测所得到金属的质量损失与实测数据是基本一致的。采用这一模型来预测金属涂漆后的腐蚀速度及金属的损失量对生产实践将具有很大的参考价值。
摘要：本文详细介绍了涂漆金属的腐蚀机理并分析了引起腐蚀的因素,以使能进一步了解漆膜特性,改进涂漆工艺。采用新型耐蚀材料改善漆膜耐蚀性能,从而延缓金属腐蚀,延长金属使用寿命。
关键词：金属腐蚀,涂料
参考文献
[1]张康夫,等.防锈封存包装手册[M].北京:第三机械工业部三0一研究所,1982.
[2](英)U.R艾万思著.华保定译.金属的腐蚀与氧化[M].北京:机械工业出版社,1976.
腐蚀数据 篇5
关键词：油井腐蚀,监测技术,腐蚀原因,防腐措施
我国石油开采领域中油井的腐蚀问题目前究竟是一个什么样的状况呢?笔者将首先介绍一下我国油井腐蚀的问题现状;然后, 笔者将对我国目前采用的油井腐蚀监测技术进行简单的介绍;接着, 笔者将根据自己多年以来的工作经验总结造成油井腐蚀的因素;最后, 笔者针对造成油井腐蚀的重要因素提出针对性的防腐措施。
1 油井腐蚀的问题现状
目前我国石油开采产业的油井腐蚀情况十分严重。石油作业的环境是“高压, 高温, 高含水, 高矿化度”。在这样的环境下作业, 油井, 石油管道, 泵, 机器都十分容易腐蚀。每年石油产业因腐蚀问题造成的经济损失达到十几亿元人民币!这损失里面包括直接的经济损失, 还包括因腐蚀严重导致的停产, 停业损失。而且后者比前者还要大得多!目前我国石油企业对于油井腐蚀的问题十分重视, 采用了一系列科学的油井腐蚀监测技术对油井进行时时的监测, 同时还采用了有效的防腐手段, 减缓油井的腐蚀速度。可以说, 石油企业采用油井腐蚀监测技术以及一系列的防腐措施以来, 油井腐蚀所造成的严重经济损失已经大大减少了。不过, 目前我国所采用的油井腐蚀监测技术以及防腐手段还有很多地方落后于欧美, 日本等发达国家, 所以仍需要百尺竿头更进一步, 不断地努力, 缩小与国际领先水平的距离!
2 油井腐蚀监测技术之浅谈
2.1 井下挂环器
井下挂环器是目前较为先进的技术, 实施起来也比较简单易行, 是将挂环器与油井管道连接安装在一起, 下到油井之中。与油井处于同样的腐蚀环境之下, 且与油井的材质相同, 通过对挂环器的腐蚀程度的监测, 可以得知油井的腐蚀情况。
2.2 井下挂环器之使用
挂环器使用前需要清洗, 干燥, 称重。油井中不同部位的腐蚀情况是不同的, 所以在腐蚀情况不同的地方都需要进行安装挂环器。隔一段时间后取出油井上的挂环器, 对挂环器的腐蚀情况进行监测以此来推断油井的腐蚀状况。监测工作开始前需要对挂环器进行清洗, 干燥, 称重处理。接着通过使用螺旋测微器, 游标卡尺对挂环器的物理参数进行精确地测量。需要精确测量的挂环器物理参数包括挂环器的质量, 厚度, 表面积的腐蚀面积等。然后将这些物理参数与挂环器的原先参数进行比较计算, 从而得知挂环器的腐蚀程度, 腐蚀面积等。根据测得的结果对挂环器所在油井的部位腐蚀情况进行精确地估算。将最终的腐蚀监测结论填表处理, 存档。如果腐蚀情况严重, 还需要根据最终的监测结果及时处理, 包括涂抹防腐蚀剂, 更换阳极金属, 亦或者更换油井的管道, 防止腐蚀问题造成油井的停产, 停业。
3 造成油井腐蚀严重的因素
3.1 出产原油含水量原因
油井出产原油中的含水量将会大大影响到油井的腐蚀。现代理论认为当出产原油中的含水量高达百分之七十的时候, 出产的原油类型就会改变, 从油包水型转变为水包油型, 后者对油井的腐蚀情况十分严重, 腐蚀的速度极快。
3.2 出产原油中可溶性气体的原因
目前在出产原油的过程中, 由于油井气密性的原因, 较多的混有二氧化碳, 二氧化硫这些空气中含量较高的酸性气体, (在原油开采地, 由于工业生产的进行, 产生较多的二氧化碳气体和二氧化硫气体, 故而油井附近的空气中二氧化碳以及二氧化硫等酸性气体的浓度要比一般的空气大得多。) 这些酸性气体溶于出产原油中形成中强酸, 对铁制, 或者钢制的油井管道腐蚀严重。
3.3 出产原油中矿化度的原因
在出产的原油中, 溶有的矿物盐的多少即矿物度的高低直接关系到了油井管道的腐蚀情况。一般而言, 出产原油中含有的可溶性盐越多, 对油井管道造成的腐蚀也就越严重。在开采原油的产地, 产地的地质环境不同, 地质发展的历史不同, 油层矿物度的高低也不同。然而我国在开采原油方面, 使用的油井管道, 基本上属于统一的材质, 所以对于矿物度较高的原油产地, 没有相应地加强油井管道的材质, 就特别容易腐蚀易报废。
3.4 采油作业的工作环境问题
目前我国采油作业的工作环境一般是高温的环境。很多腐蚀反应在高温的环境下, 反应速率快, 对油井管道的腐蚀情况严重。
4 油井防腐措施若干浅谈
4.1 采油管道的材质
油井管道的材质决定其被腐蚀的速度。若油井管道中的杂质含量较高, 那么腐蚀速度就会大大提高;若油井管道的管壁较薄, 不符合标准, 存在偷工减料, 那么油井的管道很容易被腐蚀坏, 对生产作业造成严重的影响。所以在油井管道的材质方面应该严格把关, 保证管道的材质可靠, 管壁厚度符合标准。
4.2 防腐蚀剂的科学使用
防腐蚀剂的科学使用可以减缓油井管道的腐蚀速度。比如在油井的一些极易腐蚀的管道处涂抹防腐蚀剂。防腐蚀剂的使用需要注意配比, 用量, 更新等问题。科学合理的配比用量, 可以将防腐蚀剂的防腐蚀作用发挥到最大;形成规范的保养机制, 对油井的管道定期进行防腐蚀剂涂抹。
4.3 电化学保护技术
我们可以采用电化学的技术来减缓油井管道的腐蚀速度。电化学保护技术分为阴极保护法和牺牲阳极与缓冲剂结合使用的保护法两种。第一种阴极保护法是指使用一种比油井管道金属材质更活泼的金属, 将其埋藏在油井管道的附近并使用导线将二者连接起来, 形成闭合回路。当发生腐蚀反应时, 因附加金属的活泼性更强 (即还原性更强) , 在氧化还原反应中作为阳极, 反应得到电子, 被氧化腐蚀, 从而使油井的金属管道在电化学反应中作为阴极, 由附着在阴极附近的水或者溶于水后的离子失电子被还原, 而油井的金属管道则被保护起来。第二种牺牲阳极与缓冲剂结合的保护法的电化学技术部分与阴极保护法相同, 操作程序相当, 只是在油井管道上再多加一层保障, 即涂抹防腐蚀剂, 这样油井管道就会与空气, 水蒸汽隔绝, 更好地保障在电化学反应的过程中, 油井管道不会作为实际参与反应的一部分。
4.4 改良生产技术
随着科技的不断发展, 相信采油的技术在未来也会有所革新。通过不断地进行技术改良, 改善石油开采的开采环境, 注重环保开采, 减少酸性气体的排放;改良生产环节程序, 简化原油开采的流程, 减少油井管道的使用数量, 都将大大降低油井管道的腐蚀, 减少油井腐蚀对生产造成的巨大经济损失。改良生产技术是从根本上解决油井腐蚀问题的途径。然而, 目前开采石油的领域各方面的技术, 理论已经趋于成熟, 对于新的理论研究, 新的技术使用还没有有效地进展。所以, 短期以来改良技术的手段还只是建议层面上的油井防腐措施, 不过同样应该引起人们的注意和重视!
5 结语
最后综上文之介绍, 虽然我们无法完全避免油井的腐蚀, 但是我们可以采用科学的监测技术, 有效的防腐手段, 减缓油井腐蚀的同时, 对油井的腐蚀问题做到时时的监控, 掌握油井的腐蚀状况。采用先进的监测技术, 有效的防腐手段, 对于提高石油的出产率, 提升石油开采产业的经济效益都有着重要的意义。同时, 也将大大降低油井腐蚀对环境污染的危险系数。让人们真正感受到科技让生活更加美好。笔者在文中的观点, 认识难免有盲人摸象之处, 仅希望能与读者相互交流, 共同进步。同时希望对于推动我国油井腐蚀问题的研究发展能贡献出一己微薄之力!
参考文献
[1]皮艳慧, 张哲, 何梦醒, 汪是洋.Microcor腐蚀监测技术及其应用[J].管道技术与设备.2013 (05) .
[2]吴保玉, 张新发, 李养池, 吴伟然, 李世勇.大牛地气田含硫气井腐蚀监测[J].全面腐蚀控制.2012 (10) .