X65碳鋼和316L不銹鋼在模擬油田采出水中的腐蝕行為研究

X65碳鋼和316L不銹鋼在模擬油田采出水中的腐蝕行為研究腐蝕是現(xiàn)代工業(yè)和生活中的重要破壞因素之一，我國年腐蝕損失約占國民生產(chǎn)總量的6%。隨著含CO2油氣井的不斷發(fā)現(xiàn)，油氣田管線的腐蝕事故越來越多，因此了解金屬材料在油田環(huán)境中的腐蝕行為成為近年來研究的熱點(diǎn)。本文主要針對(duì)油田中常用的X65碳鋼和316L不銹鋼研究了其在模擬油田采出水中的腐蝕行為，并探究其腐蝕機(jī)理，為其應(yīng)用及防護(hù)提供理論基礎(chǔ)。本文主要通過失重法和極化曲線、電化學(xué)交流阻抗法并結(jié)合掃描電鏡、X射線衍射等物理檢測(cè)手段研究了溫度、醋酸濃度和CO2分壓對(duì)X65碳鋼在模擬油田采出水中的腐蝕行為的影響。結(jié)果表明:在模擬油田采出水溫度范圍為20-90℃時(shí)，隨溫度的升高，X65碳鋼的腐蝕速率增加，最大腐蝕速率為2.75mm.a-1。在溫度為20℃時(shí)，陰極出現(xiàn)極限擴(kuò)散電流密度，溫度升高，陰、陽極電流密度均增加。塔菲爾斜率bc>ba，整個(gè)腐蝕反應(yīng)主要由陰極反應(yīng)控制。在交流阻抗圖中均有一個(gè)容抗弧組成，隨溫度升高，容抗弧半徑減小。浸泡48h之后，在90℃時(shí)腐蝕速率下降，碳鋼表面生成了FeCO3，阻礙了腐蝕的發(fā)生。由此可以得出，高溫有利于腐蝕產(chǎn)物的形成。當(dāng)醋酸濃度在0-2000ppm時(shí)，X65碳鋼的腐蝕速率隨醋酸濃度的增加腐蝕速率增大。醋酸的加入促進(jìn)電極陰極反應(yīng)，主要發(fā)生醋酸的還原反應(yīng)。在含2000ppm醋酸的模擬油田采出水中，溫度升高，溶液pH值降低，腐蝕速度加快。浸泡48h之后，電極表面沒有生成FeCO3，說明一定量的醋酸可以溶解碳鋼表面的FeCO3。在CO2分壓為0-0.2MPa時(shí)，X65碳鋼的腐蝕速率隨CO2分壓的增加呈直線性增加。增加CO2的濃度，加速了陰極反應(yīng)。在低溫下交流阻抗譜圖中出現(xiàn)了感抗；溫度升高，低頻感抗弧消失。浸泡48h之后，在90℃的飽和CO2的油田采出水中碳鋼表面生成了FeCO3，一定程度上抑制了碳鋼的腐蝕。CO2和醋酸的混合液對(duì)X65碳鋼的腐蝕起著協(xié)同作用，在混合液中腐蝕速率最大，F(xiàn)eCO3的生成與溶液在醋酸與CO2混合液中存在一個(gè)動(dòng)態(tài)平衡。X65碳鋼在油田采出水中主要發(fā)生均勻腐蝕。采用失重法，陽極極化曲線、電化學(xué)交流阻抗以及掃描電鏡技術(shù)研究了溫度、醋酸濃度和CO2分壓對(duì)316L不銹鋼在模擬油田采出水中的腐蝕行為。結(jié)果表明：316L不銹鋼在油田采出水中主要發(fā)生點(diǎn)腐蝕。在溫度20-90℃時(shí)，腐蝕速率隨溫度的升高先增加后減小，60℃時(shí)腐蝕速率最大，此時(shí)點(diǎn)蝕最大深度為0.145mm，點(diǎn)蝕密度為0.68個(gè).cm-2。從20℃升高到60℃時(shí)，隨著溫度的升高，316L不銹鋼擊破電位漸降低，導(dǎo)致點(diǎn)蝕誘發(fā)敏感性增強(qiáng)；而隨著溫度進(jìn)一步升高，生成具有保護(hù)作用腐蝕產(chǎn)物膜，點(diǎn)蝕敏感性減弱；316L不銹鋼在模擬油田采出水中醋酸濃度為0-2000ppm時(shí)，隨醋酸濃度的增加腐蝕速率先增加后減弱，醋酸濃度為1000ppm時(shí)，腐蝕速率最大。低濃度的醋酸比較容易破壞鈍化膜，擊破電位隨醋酸濃度的增加先降低后升高。316L不銹鋼在油田采出水中CO2分壓為0