無縫銅管化驗(yàn)實(shí)驗(yàn)室

相關(guān)資訊:失效分析現(xiàn)場(chǎng)直擊——L80油管螺紋接頭腐蝕原因分析（3）

5 腐蝕產(chǎn)物成分分析

 

表2 油管螺紋部位外表面腐蝕產(chǎn)物EDS分析結(jié)果

 

如表2所示，油管螺紋部位外表面腐蝕產(chǎn)物中主要含有鐵、碳、氧元素，另還含有鈣、鎂、鈉等元素。

 

圖7 油管螺紋部位外表面腐蝕產(chǎn)物XRD譜

 

如圖7所示，油管螺紋部位外表面的腐蝕產(chǎn)物主要為FeCO3。

模擬工況腐蝕試驗(yàn)試驗(yàn)

 

材料為50mm×10mm×3mm的L80鋼掛片，由現(xiàn)場(chǎng)所取管段加工而成。依據(jù)油管的現(xiàn)場(chǎng)服役工況，在高溫高壓釜內(nèi)進(jìn)行模擬腐蝕試驗(yàn)，分析L80鋼在現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境下的腐蝕行為。水樣分析結(jié)果如表3所示，試驗(yàn)參數(shù)如表4所示。

表3 腐蝕介質(zhì)的成分

 

表4 腐蝕試驗(yàn)參數(shù)

 

表5 L80鋼試樣腐蝕試驗(yàn)結(jié)果

 

由表5可見，試樣平均腐蝕速率為0.0853 mm·a－1，根據(jù)NACE RP0775對(duì)腐蝕程度的分級(jí)，屬輕度腐蝕。

 

圖8 腐蝕試樣表面微觀形貌

 

由圖8可見，試樣表面腐蝕比較輕微，無明顯的腐蝕坑，可觀察到原始表面的磨痕，僅存在少量的腐蝕產(chǎn)物，在掃描電鏡下腐蝕產(chǎn)物的形態(tài)與現(xiàn)場(chǎng)管樣螺紋部位外表面的腐蝕產(chǎn)物形態(tài)相同。

綜合分析

 

1 腐蝕機(jī)理分析

 

能譜及X射線衍射分析結(jié)果表明，試樣表面腐蝕產(chǎn)物主要為FeCO3，為典型的CO2腐蝕產(chǎn)物。模擬工況腐蝕試驗(yàn)后的試樣表面腐蝕產(chǎn)物形態(tài)與現(xiàn)場(chǎng)管樣螺紋部位表面腐蝕產(chǎn)物的形態(tài)相同，在掃描電鏡下可觀察到表面是相互穿插的斜六方晶體結(jié)構(gòu)。油管螺紋部位表面的腐蝕產(chǎn)物類型及形態(tài)均呈現(xiàn)出典型的CO2腐蝕產(chǎn)物特征。結(jié)合該井的工況特點(diǎn)，該井不含H2S，CO2含量為6.1％，地層水礦化度較高，由此可初步判斷存在CO2腐蝕。

CO2引起油套管材料的電化學(xué)腐蝕是氫去極化腐蝕，在夾雜物、晶界等處，H＋ 被還原成氫原子，隨后聚合成氫氣析出。CO2腐蝕機(jī)理如下:

 

 

能譜分析結(jié)果顯示，腐蝕產(chǎn)物表面鈣元素含量較高，但X射線衍射譜中沒有出現(xiàn)含鈣化合物CaCO3，這主要是因?yàn)樵诟g過程中，溶液中的Fe2＋含量與CO32－含量乘積[Fe2＋]×[CO32－]超過FeCO3的溶度積Ksp時(shí)，F(xiàn)eCO3在材料表面沉積成膜，形成外層腐蝕產(chǎn)物膜，而Ca2＋則取代FeCO3中的Fe2＋形成（Fe，Ca）CO3復(fù)鹽。

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