第三章酸性油氣田的腐蝕與防護20xx(編輯修改稿)
2024-09-01 10:17 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 腐層不易做到百分之百無針孔，且生產(chǎn)或維護保養(yǎng)過程中易受損傷，加之焊接接頭涂夜困難，質(zhì)量不易保證，所以使用防腐層的同時，通常需添加適量的緩蝕劑。 （ 4）耐蝕材料 ? 近年來非金屬耐蝕材料發(fā)展很快，如環(huán)氧型、工程塑料型的管材及其配件，很適合用于腐蝕性強的系統(tǒng)。 ? 耐蝕合金雖然價格昂貴，但使用壽命長。通常，耐蝕合金油管的使用壽命相當幾口氣井的生產(chǎn)開采壽命，所以可以重復(fù)多井使用。而且不需加注緩蝕劑及修并換油管等作業(yè)。 （ 5）井下封隔器 ? 油管外壁和套管內(nèi)壁環(huán)形空間的腐蝕防護通常采用井下封隔器。封隔器下至油管下端，將油管與套管環(huán)形空間密封，阻止來自氣層的含 H2S酸性天然氣及地層水進入，并在環(huán)形空間注滿用于平衡壓差，添加緩蝕劑的液體。 （ 6）定期清管 ? 對于集輸管線，用清管器定期清除管內(nèi)的污物和沉積物，達到改善和保護管內(nèi)的潔凈。 ? 清管至少能 避免 由于流速不足、間歇流或輸送壓力、溫度變化等導(dǎo)致從油氣中沉降或解析出的水和其他液體以及腐蝕產(chǎn)物、銹垢、砂、灰塵等滯留沉積在管底，而導(dǎo)致管底部四分之一圓周區(qū) 形成的局部腐蝕電池 。 ? 清管還可 避免 由于粘附在管壁上的腐蝕產(chǎn)物、石蠟或其他的固體 沉積物對腐蝕活躍區(qū)的遮護 而限制緩蝕劑的使用效果。 四、硫化物應(yīng)力開裂（ SSC）及控制 ? 在含 H2S酸性油氣系統(tǒng)中，由 H2S腐蝕陰極反應(yīng)所析出的氫原子，在硫化物 (H2S、 S2或 HS)的催化下難以結(jié)合成氫分子逸出，使之吸附在金屬表面向鋼中擴散。進入鋼中的氫原子在拉伸應(yīng)力 (外加的或 /和殘余的 )作用下，在冶金缺陷 (晶界、相界、位錯、裂紋等 )提供的三向拉伸應(yīng)力區(qū)富集，而導(dǎo)致高強度鋼、高內(nèi)應(yīng)力構(gòu)件及硬焊縫的氫應(yīng)力型的開裂被稱為 硫化物應(yīng)力開裂（ SSC）。 SSC的主要特征： ? ① SSC發(fā)生于內(nèi)外拉伸應(yīng)力或應(yīng)變的條件下。主裂紋是沿著垂直于拉伸應(yīng)力方向擴展。 ? ② SSC屬低應(yīng)力破裂，開裂時的應(yīng)力遠低于金屬材料的抗拉強度。 ? ③ SSC具有脆性特征的斷口形貌。穿晶和沿晶的裂紋均可觀察到，一般高強度鋼多為沿晶開裂。 ? ④ SSC破壞多為突發(fā)性，裂紋的產(chǎn)生和擴展迅速。對 SSC敏感的鋼構(gòu)件在含 H2S酸性油氣中，經(jīng)短暫暴露后，就會出現(xiàn)破裂，數(shù)小時到 3個月情況居多。 影響 SSC的因素 環(huán)境因素 材料因素 H2S濃度的影響 溫度的影響 pH值的影響 CO2的影響 （ 1）環(huán)境因素 a. H2S濃度的影響 ? 含有水和 H2S酸性天然氣系統(tǒng)，當其氣體總壓等于或大于 (絕 )，氣體中的硫化氫分壓等于或大于 (絕 )時，稱為 酸性天然氣 。該天然氣可引起敏感材料發(fā)生 SSC。天然氣中硫化氫氣體分壓等于天然氣中硫化氫氣體的體積百分數(shù)與天然氣總壓的乘積。 b. 溫度的影響 圖 310 溫度對高強度鋼在飽和 H2S的3%NaCl+%CH3COOH中斷裂時間的影響 c. pH值的影響 pH值表示介質(zhì)中 H+濃度的大小。根據(jù) SSC機理可推斷隨著 pH值的升高， H+濃度下降， SSC敏感性降低。 圖 311 pH值對 P110管線鋼在飽和 H2S的 %CH3COOH+5%NaCl 溶液中臨界應(yīng)力的影響 d. CO2的影響 在含 H2S酸性油氣田中 ， 往往都含有 CO2，CO2一旦溶于水便形成碳酸 ， 釋放出氫離子 ， 于是降低含 H2S酸性油氣環(huán)境的 pH值 ， 通常是 CO2分壓越高 ， 介質(zhì)的 pH值就越低 ， 從而增大 SSC的敏感性 。 （ 2）材料因素 硬度 (強度 ) 顯微組織 化學成分 冷變形 a. 硬度 (強度 ) 鋼材的硬度 (強度 )是鋼材 SSC現(xiàn)場失效的重要變量，是控制鋼材發(fā)生 SSC的重要指標。鋼材硬度 (強度 )越高，開裂所需的時間越短，說明 SSC敏感性越高。 b. 顯微組織 對碳鋼和低合金鋼而言，當其強度 (硬度)相似時，各顯微組織對 SSC敏感性由小到大的排列順序為：鐵素體中均勻分布的球狀碳化物、完全淬火 +回火組織、正火 +回火組織、正火組織、貝氏體及馬氏體組織。 c. 化學成分 ? 一般認為在碳鋼和低合金鋼中，鎳、錳、硫、磷為有害元素。 ? 鎳對碳鋼和低合金鋼而言是一種有害元素。 ? 對于碳鋼一般限制錳含量小于 %。 ? 硫和磷幾乎一致被認為是有害的元素。 d. 冷變形 經(jīng)軋制、冷鍛或其他制造工藝以及機械咬傷等產(chǎn)生的冷變形，其不僅使冷變形區(qū)的硬度增大，而且還產(chǎn)生一個很大的殘余應(yīng)力，有時可高達鋼材的屈服強度，從而導(dǎo)致對 SSC敏感。 SSC的措施 控制環(huán)境因素 選用抗 SSC材料及工藝 ?①控制環(huán)境因素 ? 脫
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