基本信息
- 项目名称：
- 油田采出水中主要离子对碳钢和渗锌碳钢的腐蚀研究
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 采用静态腐蚀挂片失重方法，研究了胜利油田采出水中主要腐蚀离子对20#碳钢和渗锌碳钢的腐蚀行为，并对腐蚀原因进行分析。研究表明，20#碳钢及渗锌碳钢的腐蚀速率随介质中Cl-浓度的增加而上升， Ca2+的加入也在一定程度促进了20#碳钢和渗锌碳钢的腐蚀，HCO3-对20#碳钢腐蚀具有先抑制后促进作用。在模拟采出水腐蚀介质中，渗锌碳钢材质的耐腐蚀性能要明显好于20#碳钢，可以在油田的采油管线中广泛应用。
- 详细介绍：
- 本文模拟胜利油田采出水中单一离子C1-、HCO3-、Ca2+对20#碳钢及渗锌碳钢的腐蚀速率影响进行了探索。在静态封闭腐蚀介质体系中，20#碳钢及渗锌碳钢的腐蚀速率随介质中C1-浓度增大而呈现上升趋势。Ca2+的增加都会在一定程度上促进20#碳钢及渗锌碳钢的腐蚀。HCO3-在低浓度和高浓度条件下，都加速了渗锌碳钢的腐蚀；对20#碳钢在低浓度范围内的腐蚀有抑制作用，当达一定浓度后，对腐蚀有促进作用。在三种腐蚀介质中，渗锌碳钢的防腐耐蚀性能要优于20#碳钢，平均腐蚀速率小于石油行业标准SY/T5329-199规定0.076mm•a-1的腐蚀指标，优异的耐蚀性能达到了油田采出水系统的要求，在油田的输水输油管线上具有良好的应用前景。
作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 目的：作品的研究成果可以为油田企业的输水、输油管线采取有针对性的腐蚀防护及油田的长期高效安全生产提供科学的依据。 基本思路：模拟胜利油田采出水的真实水质指标，采用静态腐蚀挂片失重法进行腐蚀实验，考察水中单一腐蚀离子Cl-、Ca2+和HCO3-对20#碳钢和渗锌碳钢的腐蚀速率情况，找到适合胜利油田水质的耐腐蚀材料。
科学性、先进性及独特之处
- 该作品选题新颖，接近学科前沿，实验设计合理。采用渗锌工艺制备渗锌碳钢，使用静态腐蚀挂片失重的方法，模拟胜利油田采出水中主要腐蚀离子C1-、HCO3-和Ca2+对20#碳钢和渗锌碳钢的腐蚀规律，找出单一离子Cl-、Ca2+和HCO3-对20#碳钢和渗锌碳钢腐蚀速率的影响程度，得出科学结论。
应用价值和现实意义
- 该作品的研究成果一方面可以为油田的输水、输油管线的腐蚀采取有针对性的防护措施，延长其使用寿命提供理论依据，从而减少油田企业每年在管线更换方面的投入，间接为企业带来可观的经济效益；另外一方面还可以推广研究成果在输水、输油管线上的广泛应用，削弱生产过程中水质变化对管线腐蚀的影响，减小企业污水处理厂的处理压力，促进水资源循环利用和节能减排。
学术论文摘要
- 采用静态腐蚀挂片失重方法，考察胜利油田采出水中单一腐蚀离子成份（Cl-、Ca2+、HCO3-）对20#碳钢和渗锌碳钢的腐蚀行为。研究表明，20#碳钢及渗锌碳钢的腐蚀速率随腐蚀介质中Cl-浓度的增加而呈现上升趋势，Ca2+的加入也在一定程度促进了20#碳钢和渗锌碳钢的腐蚀，HCO3-对20#碳钢腐蚀具有先抑制后促进作用。在模拟的采出水腐蚀介质中，渗锌碳钢材质的耐蚀性能要明显好于20#碳钢，而且平均腐蚀速率小于石油行业标准SY/T5329-199规定的0.076mm•a-1，可以在油田采油管线中被广泛应用。
获奖情况
- 无
鉴定结果
- 无
参考文献
- [1] 黄廷林，赵建伟，吴宗福等．油田采出水系统腐蚀试验研究[J]．西安建筑科技大学学报(自然科学版)，2004，36(3)：270-274． [2] 崔娇月，李邓明，孙合辉等．20#钢热浸镀铝的防腐蚀研究[J]．辽宁石油化工大学学报，2007，27(4)：35-37． [3] 唐绍铧，郭庆珍．粉末渗锌工艺实践[J]．装备环保工 程，2006，3(3)：14-17． 等7件
同类课题研究水平概述
- 渗锌碳钢的渗层是由不同铁锌比的金属间化合物组成，渗锌碳钢的渗锌层对基体碳钢起阻挡层和牺牲阳极的保护作用，在石油炼厂腐蚀案例诊断中发现渗锌碳钢在换热装置中使用并未在短期内出现了异常的腐蚀穿孔，渗锌层起到牺牲阳极的作用来保护碳钢基体。北京有色冶金设计研究总院于1984年对热扩散粉末渗锌工艺进行探索性试验研究，1986一1988年实现了工业化生产，并成功地开发出热扩散粉末渗锌成套设备和热扩散粉末渗锌产品等多项国家专利，为在国内全面推广这项新工艺提供了技术保证。渗锌工艺在石油行业有广泛的应用前景，1999—2002年北京科技大学与中国石油天然气集团公司合作将渗锌技术应用于炼油装置的设备中，在此基础上又研究成功锌铝稀土共渗涂层工艺，具有渗锌和渗铝两者的优点，既耐水溶液腐蚀，又耐500℃以下的高温氧化、硫化等，可用于处理换热器、塔板、浮阀等化工设备。 渗锌技术在炼油装置上的成功应用使得我们有理由认为该技术在石油天然气的开采领域内也应该有广泛的应用前景，尤其是在油田企业的石油开采所使用的管线腐蚀防护方面。目前，随着我国油田的采油已经大面积进入三次采油阶段，采油过程中需要大量的水和化学试剂，为了节约水资源，破乳后的油田采出水经简单处理后还要重复利用，之后注入地下继续采油。在采出水的循环利用过程中，水中引入了大量的腐蚀离子，使得采出水在运输过程中会对钢质金属材料的输水管线造成很大的腐蚀。因此，可以将渗锌工艺应用在油田企业管线的防护方面，加强对碳钢材质管线的保护，延长管线的使用寿命，减少企业更换管线的经济投入，间接地提高企业的经济效益。
