【文章內容簡介】 5）開啟恒溫箱，待箱內溫度穩(wěn)定為 40℃時，重新計時，恒 溫箱關閉到再次開啟的時間約為 30 秒； （ 6）將取出的試樣用丙酮清洗（超聲清洗如圖 29所示），用酒精進行脫水，用吹風機吹干，稱重，然后進行金相檢查，掃描電鏡觀察， XRD 分析， XPS 分析等； （ 7）用毛刷去除試樣表面附著物，如圖 210 所示，做好酸洗前的準備； （ 8）將試樣放入 1： 5 的鹽酸溶液內浸泡 2分鐘，如圖 211所示，除去腐蝕產物，再稱量酸洗后的重量，數據記入腐蝕試驗測量紀錄表中； （ 9）待保溫時間達到 144 小時后重復步驟 5~8； （ 10）對于保溫時間為 288 小時的試驗，當腐蝕時間達到144 小時時，把 試驗介質換為新配制的同種介質（整個更換介質的過程在 30 秒內完成），再重復步驟 5~8，一個周期的試驗全部完成。 除去試樣表面的腐蝕產物時基體也會被浸泡掉一些，因此在這之前需要先進行空白試驗，即用未經腐蝕的試樣在化學溶液內浸泡數分鐘后稱量浸后的重量，計算酸洗前后的重量差，作為計算腐蝕速率時的一個修正值。 試驗結果 腐蝕速率 腐蝕試驗結束后，對試樣進行清洗，用吹風機吹干，進行腐蝕后稱重。對試樣進行酸洗后稱重，由于在用化學法清除腐蝕產物時，以免過多的除去未腐蝕的金屬，因此必須進行空白 試驗，以校正由此造成的失重誤差，參照 JB/T79011999《金屬材料均勻腐蝕全浸試驗方法》進行了空白試驗，取 4片未經腐蝕的試樣，編號為 K K K K4 按照與被測試樣完全相同的程序進行清洗、稱重，在1： 5 的鹽酸溶液中浸泡， 1 分鐘后取出試樣 K1， K2； 2 分鐘后取出試樣 K3， K4；用丙酮，酒精進行清洗，吹風機吹干，進行稱重，數據記錄如表 22。 表 22 空白試驗重量記錄表 西南石油大學工程碩士研究生學位論文 11 編號 酸 洗 前 稱 重（ mg） 酸 洗 后 稱 重（ mg） 重量差（ mg） K1 K2 K3 K4 表 22 中可以看出，試樣 K1， K2 在酸中浸泡 1 分鐘，其前后重量差平均值為 ，比某些酸洗前的腐蝕試樣增重小，可見在酸中浸泡 1 分鐘不能將表面的腐蝕產物清洗掉； K3， K4 試樣在酸中浸泡 2 分鐘，前后重量差的平均值為 ，因此，選用在酸洗條件為在 1:5 的鹽酸溶液中浸泡 2分鐘。 經空白試驗可得到腐蝕速率的修正值為 ，于是對式（ 21）進行了修正，得到式 (23)。 DTS )(W108 . 7 637?? ??????后前R （ 23） 用式（ 23）進行計算，即得到腐蝕速率。 酸洗后的重量數據及計算得到的腐蝕速率。 由于空白試樣的表面不存在像被測試樣表面那樣的腐蝕產物，其受浸蝕的程度與被測試樣可能有所不同，所以空白試驗僅能部分的校正失重誤差。 通過得到試樣的腐蝕速率，其結果如表 23 至 表 25 所示。 表 23 試樣的腐蝕速率（ 混合油 ） 單位： mm/a 混合油 溫度 時間（ h) 不加水 水占 % 水占 % 水占 1% 40℃ 72 144 288 50℃ 72 144 288 60℃ 72 144 288 70℃ 72 144 288 表 24 試樣的腐蝕速率（塔二聯(lián)油） 單位： mm/a 介質 溫度 時間（ h) 不加水 水占 % 塔二聯(lián)油 40℃ 72 144 288 50℃ 72 144 288 塔河重質原油對外輸管線的 腐蝕機理研究 12 圖 212 混合油腐蝕下的腐蝕速率 50 100 150 200 250 3000. 0100. 0050. 0000. 0050. 0100. 0150. 0200. 0250. 0300. 0350. 040R(mm/a) Tim e/ h 40℃ 50℃ 60℃ 70℃60℃ 72 144 288 70℃ 72 144 288 表 25 試樣的腐蝕速率（塔一聯(lián)油） 單位： mm/a 介質 溫度 時間（ h) 不加水 水占 % 塔一聯(lián)油 40℃ 72 144 288 續(xù)表 塔一聯(lián)油 50℃ 72 144 288 60℃ 72 144 288 70℃ 72 144 288 計算結果及分析 在腐蝕介質一定的條件下，對應不同的時間和溫度，對腐蝕速率進行比較分析，得到以下結果：從圖 212 中可以看出，腐蝕介質為混合油時，在同一溫度下，隨著腐蝕時間的增加， 40℃、 50℃、 60℃、70℃下試樣的腐蝕速率逐漸減小；但總體來說 50℃下試樣的腐蝕速率最大， 70℃下的試樣的腐蝕速率最小。 從圖 213中可以看出，腐蝕介質為（混合油＋ ％水）時，在同一溫度下，隨著腐蝕時間的增加，40℃、 50℃、 60℃、 70℃下試樣的腐蝕速率逐漸減??；但總體來說 70℃下的試樣的腐蝕速率最小。 50 100 150 200 250 3000. 0040. 0000. 0040. 0080. 0120. 0160. 0200. 0240. 0280. 032 R(mm/a）Tim e( h) 40℃ 50℃ 60℃ 70℃西南石油大學工程碩士研究生學位論文 13 從圖 214中可以看出，腐蝕介質為（混合油＋ ％水）時，在同一溫度下，隨著腐蝕時間的增加，40℃、 50℃、 60℃、 70℃下試樣的腐蝕速率逐漸減??；但總體來說 50℃下試樣的腐蝕速率最大， 70℃下的試樣的腐蝕速率最小。 從圖 215 中可以看出，腐蝕介質為（混合油＋ 1％水）時，在同一溫度下，隨著腐蝕時間的增加，試樣的腐蝕速率都逐漸減小，但減小的速度是不同的；總體來說 70℃下的試樣的腐蝕速率最小。 圖 214 混和油與 %的水腐蝕下的腐蝕速率 50 100 150 200 250 3000. 0050. 0000. 0050. 0100. 0150. 0200. 0250. 0300. 0350. 040R(mm/a）Tim e(h) 40℃ 50℃ 60℃ 70℃ 塔河重質原油對外輸管線的 腐蝕機理研究 14 從圖 216中可以看出，腐蝕介質為塔二聯(lián)時，隨著腐蝕時間的增加，試樣的腐蝕速率都逐漸減小 ，但減小的速度是不同的；總體來說 70℃下的試樣的腐蝕速率最小， 50℃下試樣的腐蝕速率最大。 從圖 217中可以看出，腐蝕介質為（塔二聯(lián)＋ ％水）時，在同一溫度下，隨著腐蝕時間的增加，40℃、 50℃、 70℃下試樣的腐蝕速率逐漸減??； 60℃下試樣的腐蝕速率先降低后稍有升高?？傮w來說 50℃下試樣的腐蝕速率最大， 70℃下試樣腐蝕速率最小。 圖 215 混和油與 1%的水腐蝕下的腐蝕速率 50 100 150 200 250 300R(mm/a）Tim e /h 40℃ 50℃ 60℃ 70℃ 圖 216 塔二聯(lián)油腐蝕下的腐蝕速率 50 100 150 200 250 3000. 010. 000. 010. 020. 030. 04R/(mm/a）Time/h 40℃ 50℃ 60℃ 70℃ 50 100 150 200 250 3000. 0050. 0000. 0050. 0100. 0150. 0200. 0250. 0300. 0350. 040 40℃ 50℃ 60℃ 70℃Time/h R(mm/a） 西南石油大學工程碩士研究生學位論文 15 從圖 218中可以看出，腐蝕介質為塔一聯(lián)時，在同一溫度下，隨著腐蝕時間的增加，試樣的腐蝕速率都逐漸減??；總體來說 50℃下試樣的 腐蝕速率最大， 70℃下的試樣的腐蝕速率最小。 從圖 219中可以看出，腐蝕介質為（塔一聯(lián)油＋ %水）時，在同一溫度下，隨著腐蝕時間的增加，40℃、 50℃、 60℃、 70℃下試樣的腐蝕速率逐漸減??；但總體來說在相同的腐蝕時間內 50℃下試樣的腐蝕速率最大， 70℃下的試樣的腐蝕速率最小。 綜合以上的分析可以看出以下幾點： 1. 在同一介質中，相同的腐蝕時間內 50℃的腐蝕速率比其余三個溫度大， 70℃時試樣的腐蝕速率最小，說明在 50℃時，重質原油對管道的腐蝕最嚴重，而 70℃時，重質原油對管道 的腐蝕最?。? 2. 在 72h、 144h、 288h實驗條件下塔一聯(lián)原油、塔二聯(lián)和混合油的平均腐蝕速率分別為 、 ，隨著時間的延長，腐蝕速率逐漸減?。? 3. 腐蝕速率的降低說明腐蝕受到了阻力，這方面的阻力主要來源于試樣表面在進行一定的腐蝕后，表面形成了氧化膜保護了基體，降低了腐蝕的速度。 宏觀分析 從圖 220可以看出，在試樣的表面有明顯的腐蝕痕跡，其中圖 b最嚴重，說明在 50℃腐蝕較嚴重；圖 a、圖 c中都有腐蝕的痕跡，而圖 d 即 70℃下的宏觀表面腐蝕的痕跡較輕微，有可能腐蝕的最淺，也有可能是由于腐蝕產物已經脫落。不能直接從宏觀照片判斷其腐蝕的嚴重與否，必須與微觀分析和腐蝕速率計算的結果相結合來分析。 圖 218 塔一聯(lián)油腐蝕下的腐蝕速率 50 100 150 200 250 3000. 0050. 0000. 0050. 0100. 0150. 0200. 0250. 030R(mm/a）Time(h) 40℃ 50℃ 60℃ 70℃ 圖 219 塔一聯(lián)油與 %的水腐蝕下的腐蝕速率 50 100 150 200 250 3000. 0050. 0000. 0050. 0100. 0150. 0200. 0250. 0300. 0350. 040 40℃ 50℃ 60℃ 70℃Time(h) R(mm/a） 塔河重質原油對外輸管線的 腐蝕機理研究 16 圖 221 金相顯微鏡 a ) 40℃ b） 50℃ c) 60℃ d） 70℃ 圖 220 試樣的宏觀分析圖 金相分析 金相分析是金屬材料試驗研究的重要手段之一， 為了得到材料的微觀組織形貌就要進行金相分析[2124]。本試驗的金相顯微分析采用 LEICA MEF4A/M金相顯微鏡，如圖 221 所示，金相顯微鏡主要由以下部分組成： （ 1） 顯微 鏡； （ 2） 適配鏡 ； （ 3） 攝像器 (CCD) ； （ 4） A/D(圖像采集 )； （ 5） 計算機 。 在去除腐蝕產物之前要進行金相檢驗， 對于不同腐蝕時間，不同溫度的試樣分別進行 金相分析，由于觀察試樣較多，不便一一進行分析，分別選取了腐蝕時間為 40℃、 50℃、 60℃、 70℃，腐蝕介質為混合油和混合油中加 %水，腐蝕時間 288 小時的金相照片。如圖 22 223 所示： 西南石油大學工程碩士研究生學位論文 17 a ) A5640℃ b） B2250℃ c) C4560℃ d） D3570℃ 圖 222 混合油腐蝕下試樣的金相照片 圖 22 223 是不同溫度下試樣金相照片的對比圖， 從圖中可以看出，圖 a 中的劃痕為試樣加工過程中所產生，說明劃痕未被腐蝕掉，腐蝕較輕微；圖 d 中的加工痕跡也可以看到，腐蝕也較輕微，說明 40℃、 70℃下試樣的腐蝕速度較慢；圖 b、圖 c 中試樣表面的劃痕不可見，其表面是黑色的腐蝕產物層說明其腐蝕的較嚴重些，尤其是圖 b 可以明顯看到腐蝕產物層最厚，說明 50℃時的腐蝕最嚴重。 a ) A05 混 ℃ b） B35 混 ℃ c)