油气田的腐蚀特征及控制技术
油气田的腐蚀特征及控制技术PPT课件
– 固体力学化学腐蚀 • 腐蚀疲劳、应力腐蚀、硫化物应力开裂、氢致开裂等
按腐蚀破坏特征：
– 全面腐蚀：分布整个表面，可是均匀的，也可是不均匀的 – 局部腐蚀：小孔腐蚀、电偶腐蚀、氢脆、应力腐蚀破裂、晶间腐蚀、
缝隙腐蚀、选择性腐蚀、细菌腐蚀、其它腐蚀（如沉积腐蚀、浓差电 池腐蚀、冲刷腐蚀等）
– 研究机构 -- Ohio大学、Tulsa大学、挪威能源研究院 （IFE）、英国利兹大学、加拿大CANMET、德国 Iserlohn应用科学大学、美国西南研究院等
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1.2.1 CO2 腐蚀
CO2 溶于水: CO 2gas CO 2aq
溶解的CO2水合过程:
C 2 ( a O )q H 2 O ( a)q K h y H 2 d C 3 ( a O )q
向参加培训的各位学员问好 大家辛苦了！
白真权 中国石油天然气集团公司管材研究所
2020年10月14日
油气田的腐蚀特征及控制技术
14.10.2020
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提纲
第一部分：油气田腐蚀类型、特征及研究热点
– 油气田腐蚀类型与特征 – 几种典型的油气输送管道腐蚀类型及其关注点 – 腐蚀与防护国内外发展趋势
第二部分：油气田腐蚀控制技术
• 过去关于高温高压CO2腐蚀和多相流冲刷腐蚀研究不多，而实践证 明这两种腐蚀，越来越成为油气田的主要危害
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1.1 油气田腐蚀类型与特征……腐蚀类型
分类方式
主要研究内容
腐蚀环境
CO2 腐蚀、H2 S腐蚀、溶解盐类腐蚀、酸腐 蚀、水腐蚀、大气腐蚀、细菌腐蚀、土壤腐蚀、 杂散电流腐蚀、铁离子腐蚀、原电池腐蚀、 Ca、Mg、Zn等的浓缩卤盐腐蚀、凝析气相腐 蚀等
海上油气田CO2／H2S腐蚀控制
溶解的 ｌｓ Ｈ ・ ｌ／（ｇＬ ） ２ －
图 １ Ｈ Ｓ的 不 同溶 解 度 对碳 钢 腐 蚀 的 影 响 ：
１２ ２ 溶解 氧 的影 响 ．．
的溶解 盐类 。在质 量浓 度低 的情 况下 ， 这些 盐类 不
油气 田采 出水 中含 有 的氧一 般 由注入水 携带 。
和海底集输管道腐蚀 ， 造成泵漏 、 管漏、 杆管断脱和 井下 工具 密封失 效 等 事 故 ， 生 产 带来 极 大 危 害 ， 给
且造 成重 大经济 损失 。
１ 海 上油气 田腐 蚀现 状分 析 １ １ 溶解盐 类 的影响 ．
化学腐蚀产生氢 ， 氢原子向钢铁 内部渗透 ， 从而导 致 氢损伤 ， 在很 低 的 拉 应力 下 就 可 能发 生 破 裂 ， 因 此在 Ｈ ｓ 腐蚀严重地区， 抽油杆断裂会更频繁。
张 强 李家锋 孙爱平
（ 中国海洋石油能 源发展股 份有 限公 司 ， 广东 湛江 ５４ ５ ） ２０ ７
摘要： 根据 中国海 洋石油 南海 西部各油 气田的 实际情 况 ， 结合水质特 点分析 了采 油平 台、 输油管 道、 水处理 系统和生产 管汇腐蚀的原 因以及影响 因素。阐述 了海上油气田腐蚀 机理 ， 出了海上油气 提
田 开 采 的 防腐 蚀 措 施 。
关键词 ： 海上油气 田
水质
Ｃ２ ｏ 腐蚀
Ｃ ：Ｈ Ｓ Ｏ ／ ： 腐蚀
影 响因素
防护方法
中图分类号 ：Ｇ ７ ． Ｔ １２６
文献标识码： Ａ
文章编号 ：１７－ １Ｘ［０ ０ ０ ００ ０ １０ ０５ ２ １ ）２－ ０ １— ６ ３
随着海上 油气 田注水 开 发 的深 入 ， 大部 分地 区 进 入高 含水开 发期 ， 由于其 水 质 矿 化 度较 高 、 蚀 腐 介 质质量 浓度 大 和注 海 水均 会 导 致 油 井 井 下设 备
油气田气田腐蚀与防腐技术
中原油田采油院
二、油气田腐蚀腐蚀机理、现象及分类
（5）氧腐蚀 • 在注入水或者注入的其他工作液中，不可避免的要混 入氧。发生吸氧腐蚀。
2Fe+2H2O+O2=2Fe(OH)2
4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3 Fe(OH)3 Fe2O3· xH2O
钢铁的吸氧腐蚀示意图 中原油田采油院
中原油田采油院
二、油气田腐蚀腐蚀机理、现象及分类 （7）腐蚀性组分相互作用及对腐蚀的影响
（a）硫化氢和二氧化碳共存对腐蚀的影响 • H2S和CO2共同存在下具有协同作用，CO2的存 在可以降低pH值，提高硫化物应力腐蚀的敏感性； H2S可以破坏CO2腐蚀产生的保护膜，使得腐蚀速 度持续增加，并作为毒化剂，加速CO2腐蚀过程中 产生的氢原子进入钢材基体。 同时具有H2S和CO2腐蚀的特点，也包括一些 共同作用下的特点。但最重要的还是需要防止H2S 引起的脆性开裂。
中原油田采油院
一、腐蚀简介 氢与腐蚀：
金属基体 氢进入
表面能降低
原子键合力降低 晶格膨胀
更易断裂 更易腐蚀
海上油气田生产工艺系统内腐蚀控制及效果评价要求-概念解析以及定义
海上油气田生产工艺系统内腐蚀控制及效果评价要求-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述海上油气田生产工艺系统内的腐蚀控制是保证油气生产工艺系统正常运行和延长设备寿命的重要措施之一。
随着我国深海油气勘探和开发的不断深入，油气生产工艺系统内腐蚀控制的研究和实践显得尤为重要。
在海上油气田开发过程中，由于水分、氧气、电位和温度等因素的影响，生产工艺系统内普遍存在着腐蚀问题。
腐蚀不仅会导致设备损坏和效能下降，还可能造成环境污染和安全事故。
因此，加强对海上油气田生产工艺系统内腐蚀控制的研究，制定相应的评价要求和技术规范，具有重要的理论和实践意义。
本文首先介绍了海上油气田生产工艺系统内腐蚀控制的重要性，并概述了腐蚀控制方法的研究现状。
其次，本文详细探讨了海上油气田生产工艺系统内腐蚀控制方法，包括物理控制、化学控制和电化学控制等方面。
最后，本文提出了腐蚀控制的效果评价要求，以便对腐蚀控制方法的有效性进行评价和改进。
综上所述，海上油气田生产工艺系统内腐蚀控制及其效果评价要求的研究对于确保油气生产工艺系统的正常运行和设备的安全稳定具有重要意义。
通过本文的研究，有望为海上油气田的腐蚀控制提供理论指导和技术支持。
1.2文章结构2. 正文2.1 腐蚀控制的重要性2.2 海上油气田生产工艺系统内腐蚀控制方法2.3 腐蚀控制的效果评价要求在本文的第一章引言中，我们已经对海上油气田生产工艺系统内腐蚀控制及效果评价要求的主题进行了概述和目的的介绍。
在本章节中，我们将详细探讨海上油气田生产工艺系统内腐蚀控制及效果评价要求的具体内容。
本节将首先分析腐蚀控制的重要性。
海上油气田的生产工艺系统常常受到海水、盐雾、高温、高压等恶劣环境的侵蚀，腐蚀现象会对系统的安全运行和产能造成重大影响。
因此，有效的腐蚀控制至关重要。
我们将深入探讨腐蚀控制的原理和方法，包括物理措施、化学措施以及材料选择等方面的内容。
接下来，我们将介绍海上油气田生产工艺系统内腐蚀控制的具体方法。
油气田腐蚀防护技术综述
[收稿日期]2008208205 [作者简介]吕瑞典(19562),男,1982年大学毕业,教授,现从事石油矿场机械的教学和科研工作。
油气田腐蚀防护技术综述 吕瑞典,薛有祥 (西南石油大学,四川成都610500)[摘要]通过查阅大量油气田腐蚀防护相关文献,总结归纳了油气田经常使用的腐蚀防护技术,简要介绍了一些防腐新技术,并对油气田的腐蚀防护提出了些许建议,旨在提高油田腐蚀防护水平,加强腐蚀防护研究与应用,为安全生产提供一个强有力的支撑。
[关键词]油气田;腐蚀防护;防腐技术;技术研究;井下设备[中图分类号]TE980[文献标识码]A [文章编号]100029752(2008)05203672031 油气田腐蚀防护油气田腐蚀往往造成重大的经济损失、人员伤亡和环境污染等灾难性后果,1969年英国Hoar 报告报道,英国每年因腐蚀造成的经济损失估计不少于23165亿英镑[1]。
我国对腐蚀损失统计表明,腐蚀造成的损失占国民经济的3%,对石油石化行业约在6%左右[2]。
据国外权威机构估计,如果腐蚀技术能够得到充分应用,腐蚀损失的30%～40%是可以挽回的[1]。
由此可见,提高腐蚀防护技术,加强腐蚀防护的研究与应用,不仅为安全生产提供一个强有力的支撑,而且给石油工业带来巨大的经济效益。
笔者通过总结,归纳出了目前油气田应用的7种主要腐蚀防护技术,并对油气田如何采用腐蚀防护措施提出拙见。
2 腐蚀防护技术在油气田的应用油气田腐蚀类型众多,腐蚀状况严峻。
其腐蚀有3个显著的特点:气、水、烃、固共存的多相流腐蚀介质;高温或高压环境;H 2S 、CO 2、O 2、Cl -和水为最主要的腐蚀介质。
现场一般采用如下7种腐蚀防护措施。
211 正确选材根据油气田实际腐蚀因素,正确选材对降低事故发生,提高工作效率意义重大。
如长庆油田[3]针对油井油管腐蚀穿孔断裂十分严重的状况,选用了高Cr 、Mo 低S 、P 耐腐蚀合金油套管,以提高井下管柱的抗蚀能力。
油气田的腐蚀与防护 ppt课件
（a）
（b）
图2.1 P110试样表面腐蚀产物膜结构和特征。（a）呈现蜂窝状腐 蚀，（b）口小底大烧瓶型
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5. 温度对二氧化碳腐蚀机理的影响
低温，腐蚀产物膜 中 温 ， 100oC 左 右 ，高 温 ， 约 大 于
少，均匀腐蚀
膜局部破裂，局部 150oC ， 膜 致 密 ，
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3.二氧化碳腐蚀常见形态
– 国际研究普遍认为：
CO2局部腐蚀有以下三种典型机理 – 台地状腐蚀 – 蜗旋状腐蚀 – 点状腐蚀 – 我们研究发现，腐蚀后试样表面呈现为图2.1所示的蜂窝状和 底 大口小的烧瓶型点状腐蚀
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4.微观腐蚀形态
（a）
闭塞电池效应很强：外大阴极，
(1-1)
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几种典型腐蚀介质的腐蚀速率对比图
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三 二氧化碳腐蚀简介
1. 反应机理： 阳极反应机理 Fe=Fe2+ +2e
Fe + HCO3-=FeCO3 +2e+H+ Fe+CO32-=FeCO3 +2e 也有认为初始腐蚀产物为Fe(OH)2，或Fe(HCO3)2 Cr+ 3OH- =Cr(OH)3+ 3e
» —— 高温和/或高压环境
» —— H2S、CO2、O2、Cl-和水分是主要腐蚀物质
» H2S、CO2、O2 是 腐蚀剂
» 水
是 载体
» Cl-
是 催化剂
– 就H2S、CO2和O2三种腐蚀剂来说，其腐蚀速率相对
油气田CO2腐蚀及防控技术
油气田CO2腐蚀及防控技术摘要：在油气田开发中，大力开展二氧化碳驱油技术以提高采收率，该技术不仅适合于常规油藏，尤其对低渗及特低渗油藏，有明显驱油效果。
目前大港油田已规模实施二氧化碳吞吐，取得了显著成效，但CO2导致严重腐蚀问题，研究腐蚀机理及防控技术尤其重要，以形成一套完整有效的防腐技术。
关键词：CO2；腐蚀机理；影响因素；防控技术随着油田二氧化碳吞吐技术的规模实施，腐蚀问题越来越严重，在吞吐和开井生产过程中采取相应的防控措施至关重要。
CO2腐蚀防治是一项系统工程，需要先研究其腐蚀机理及腐蚀情况，采用多种防腐技术，以起到对油杆、油管、泵以及地面集输系统的有效保护。
目前大港油田研究形成了以化学防腐技术为主、电化学保护和材料防腐为辅的防控技术，可实现井筒杆管、套管、地面管线设备的全流程防护。
1CO2腐蚀机理CO2腐蚀机理可以简单理解为CO2溶于水后生成碳酸后引起的电化学腐蚀。
由于水中的H+量增多，就会产生氢去极化腐蚀，从腐蚀电化学的观点看，就是含有酸性物质而引起的氢去极化腐蚀[[1]]。
腐蚀机理主要分为阳极和阴极反应两种。
在阴极处，CO2溶于水形成碳酸，释放出H+，它极易夺取电子还原，可促进阳极铁溶解而导致腐蚀。
阳极反应：Fe → Fe2+ + 2e-阴极反应： H2CO3→ H+ + HCO3-2H+ + 2e → H2↑碳酸比相同pH值下的可完全电离的酸腐蚀性更强，在腐蚀过程中，可形成全面腐蚀和局部腐蚀。
全面研究二氧化碳的腐蚀机理十分关键，2CO2腐蚀影响因素二氧化碳对金属材料的腐蚀受多种因素影响，有材质因素、压力、温度、流速、pH、介质中水和气体、有机酸、共存离子、细菌腐蚀等，本文主要介绍三种重要因素。
2.1 二氧化碳压力碳钢等金属的腐蚀速度随二氧化碳分压压力增大而加大，溶于水介质中CO2的含量增大，酸性增强，H+的还原反应就会加速，腐蚀性加大。
通过高温高压动态腐蚀评价来验证压力的影响，选取二氧化碳不同压力作为试验条件，对采出液在不同压力下评价腐蚀性。
油气采集储运中的腐蚀现状及典型案例
油气采集储运中的腐蚀现状及典型案例油气采集储运中的腐蚀现状及典型案例：1. 管道腐蚀管道腐蚀是油气储运中常见的问题之一。
腐蚀会导致管道壁厚减薄、管道失效甚至泄漏，严重威胁油气输送的安全。
典型案例有2010年墨西哥湾深水地平线石油泄漏事故，该事故中管道腐蚀是泄漏的主要原因之一。
2. 储罐腐蚀储罐是油气储存的重要设施，但长期使用容易受到腐蚀的影响。
腐蚀会导致储罐壁厚减薄、底部泄漏等问题。
典型案例有2005年中国渤海湾海底油气泄漏事故，该事故中储罐底部腐蚀是泄漏的主要原因之一。
3. 钻井设备腐蚀在油气采集过程中，钻井设备也容易受到腐蚀的影响。
腐蚀会导致设备失效、钻井作业中断等问题。
典型案例有2012年北海渤海湾油气田钻井设备腐蚀事故，该事故中钻井设备腐蚀导致钻井作业受阻。
4. 泵腐蚀泵是油气采集储运中常用的设备之一，但泵也容易受到腐蚀的影响。
腐蚀会导致泵的性能下降、寿命缩短等问题。
典型案例有2015年中国西南地区油气田泵腐蚀事故，该事故中泵的腐蚀导致油气采集效率下降。
5. 阀门腐蚀阀门是油气管道中常见的控制设备，也容易受到腐蚀的影响。
腐蚀会导致阀门失灵、泄漏等问题。
典型案例有2018年加拿大阀门腐蚀事故，该事故中阀门的腐蚀导致油气泄漏。
6. 钢结构腐蚀油气储存设施中的钢结构也容易受到腐蚀的影响。
腐蚀会导致钢结构强度下降、安全性降低等问题。
典型案例有2008年英国北海油气平台钢结构腐蚀事故，该事故中钢结构的腐蚀导致平台结构失稳。
7. 铜合金腐蚀油气采集储运过程中使用的铜合金也容易受到腐蚀的影响。
腐蚀会导致铜合金失效、泄漏等问题。
典型案例有2016年美国墨西哥湾油气田铜合金腐蚀事故，该事故中铜合金的腐蚀导致管道泄漏。
8. 膜腐蚀油气采集储运过程中使用的膜材料也容易受到腐蚀的影响。
腐蚀会导致膜材料性能下降、使用寿命缩短等问题。
典型案例有2017年加拿大油气田膜腐蚀事故，该事故中膜材料的腐蚀导致油气泄漏。
9. 防腐涂层腐蚀为了防止设备和管道腐蚀，常常会对其进行防腐涂层处理。
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腐蚀形貌及 部位
均匀腐蚀、点蚀、缝隙腐蚀、晶间腐蚀、氢脆、 氢鼓泡、硫化物应力腐蚀开裂、腐蚀疲劳、焊 缝腐蚀、刀状腐蚀、冲刷腐蚀、冲蚀促进腐蚀、 空泡腐蚀、内腐蚀及外腐蚀等
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1.2 几种典型的腐蚀类型及其关注点
CO2腐蚀 H2S腐蚀 多相流冲刷腐蚀
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– 油气管道的腐蚀控制途径 – 油气田常用防腐蚀技术及及经济性分析 – 油气田腐蚀检测与监测 – 油气田腐蚀控制的长远目标 – 塔里木和新疆油田在用腐蚀控制措施及效果
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第一部分：油气田腐蚀类型、特征及研究热点
油气田腐蚀类型与特征
– 腐蚀的定义 – 腐蚀类型与特点
几种典型的油气输送管道腐蚀类型及其关注点
– 流体力学化学腐蚀 • 冲刷腐蚀、冲蚀腐蚀、空泡腐蚀
– 固体力学化学腐蚀 • 腐蚀疲劳、应力腐蚀、硫化物应力开裂、氢致开裂等
按腐蚀破坏特征：
– 全面腐蚀：分布整个表面，可是均匀的，也可是不均匀的 – 局部腐蚀：小孔腐蚀、电偶腐蚀、氢脆、应力腐蚀破裂、晶间腐蚀、
缝隙腐蚀、选择性腐蚀、细菌腐蚀、其它腐蚀（如沉积腐蚀、浓差电 池腐蚀、冲刷腐蚀等）
向参加培训的各位学员问好 大家辛苦了！
白真权 中国石油天然气集团公司管材研究所
2020年10月15日
油气田的腐蚀特征及控制技术
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Hale Waihona Puke 提纲第一部分：油气田腐蚀类型、特征及研究热点
– 油气田腐蚀类型与特征 – 几种典型的油气输送管道腐蚀类型及其关注点 – 腐蚀与防护国内外发展趋势
第二部分：油气田腐蚀控制技术
– 研究机构 -- Ohio大学、Tulsa大学、挪威能源研究院 （IFE）、英国利兹大学、加拿大CANMET、德国 Iserlohn应用科学大学、美国西南研究院等
15.10.2020
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1.2.1 CO2 腐蚀
CO2 溶于水: CO 2gas CO 2aq
溶解的CO2水合过程:
C 2 ( a O )q H 2 O ( a)q K h y H 2 d C 3 ( a O )q
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1.1 油气田腐蚀类型与特征……腐蚀类型
按腐蚀发生部位分为两类
– 外腐蚀主要是管体外部遭受的土壤腐蚀和地下水腐蚀，以及杂散电流
腐蚀和宏观电池腐蚀等
– 内腐蚀主要是管体内部由于内部介质所导致的腐蚀，是目前的研究难
点和热点
按照腐蚀介质分：常见六大主要腐蚀类型
– H2S腐蚀 – CO2腐蚀 – H2S和CO2共存条件下腐蚀 – O2腐蚀 – 细菌腐蚀 – 土壤腐蚀 （外腐蚀）
– 退化是必然的，如人的衰老一样是不可避免的。从物理化学理论上讲， 腐蚀的本质：遵循热力学第二定律，是一个自由能减少，墒增加的自发 过程
腐 自由能最低 蚀 达到最稳定状态
腐 欲望得到满足 败 达到最舒适程度
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1.1 油气田腐蚀类型与特征……油气田腐蚀四大危害
造成巨大的经济损失，包括能源和材料的损失
• 过去关于高温高压CO2腐蚀和多相流冲刷腐蚀研究不多，而实践证 明这两种腐蚀，越来越成为油气田的主要危害
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1.1 油气田腐蚀类型与特征……腐蚀类型
分类方式
主要研究内容
腐蚀环境
CO2 腐蚀、H2 S腐蚀、溶解盐类腐蚀、酸腐 蚀、水腐蚀、大气腐蚀、细菌腐蚀、土壤腐蚀、 杂散电流腐蚀、铁离子腐蚀、原电池腐蚀、 Ca、Mg、Zn等的浓缩卤盐腐蚀、凝析气相腐 蚀等
– CO2腐蚀 – H2S腐蚀 – 冲刷腐蚀
腐蚀与防护国内外发展趋势
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1.1 油气田腐蚀类型与特征……腐蚀定义
材料由于同周围介质发生化学或电化学的作用而引起的破坏和 变质
– 材料使用过程中在环境介质的作用下性能下降、状态改变，直至损坏变 质即为“腐蚀”或“老化”。随着近代科学技术的发展，现已发现几乎 所有材料在环境作用下都存在腐蚀或老化问题
–腐蚀导致设备损坏，油气漏失，人员伤亡，停工停产，污 染环境，这些后果都会造成巨大的直接和间接经济损失。 1971年5月四川威成线天然气管线腐蚀爆裂，造成爆炸和燃 烧，导致直接经济损失7000万元
–新疆油田公司每年投入大量资金对管线、容器进行维修或 更换，据统计，每年更新改造的资金约2亿元左右
腐蚀导致人员伤亡
– 1971年5月至1986年2月，四川天然气管网腐蚀导致爆炸和 燃烧事故83次，其中第一次事故就伤亡24人。1991年1月25 日川东油田H2S腐蚀造成井喷，造成两人死亡，七人受伤
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1.1 油气田腐蚀类型与特征……油气田腐蚀四大危害
腐蚀造成停工停产，影响正常生产
–如1983年川南窝深一井，腐蚀疲劳造成钻杆失效，导致停 钻127天；又如中原油田胡状油田1988年11月投产至1993年 2月间穿孔780余次，被迫停井50多次
腐蚀造成环境污染
–如地下水资源破坏，生态环境破坏，以及天然资源浪费等
腐蚀是高新技术产业发展的限制性因素
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油气管道腐蚀危害
原油漏失
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污染良田
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1.1 油气田腐蚀类型与特征……腐蚀因素
环境因素：
– H2S，CO2，Cl-，温度、压力、 pH、含水量、气油比等
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1.2.1 CO2 腐蚀
“CO2 腐蚀”术语1925年被API采用，Texas 油田的 气井1943年首次出现
国外20世纪60年代，我国起步晚(80年代)
美国国家腐蚀工程师协会(NACE)成立T-IC小组，专 门从事CO2 腐蚀研究
国外
– 公司 -- Shell、Exxon-Mobile、BP等
材料因素：
– 材料类型（碳钢、不锈钢、耐蚀 合金、非金属），金相组织，化 学成分、强度、夹杂缺陷等
力学因素：
– 工作应力，残余应力（制造，焊接，外力破坏，表面处 理），流体冲刷应力
15.10.2020
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1.1 油气田腐蚀类型与特征……腐蚀类型
按照腐蚀机制，可以分为三大类型：
– 常规电化学腐蚀 • 失重腐蚀、电偶腐蚀、缝隙腐蚀、孔蚀等
碳酸水解:
H 2 C3 (O a)q K c a H ( a)q HC 3 (a)q O