水化学因素对集输管线腐蚀的影响

D0I:10.13374/j.issn1001053x.1996.s2.006 第18卷增刊 北京科技大学学报 VoL18 1996年10月 Journal of University of Science and Technology Beijing 0ct1996 水化学因素对集输管线腐蚀的影响 方 智)吴荫顺)张琳)檀朝东2)黄素娟2》刘公民2) 1)北京科技大学表而科学与腐蚀工程系，北京1000832)青海石油管理局 摘要用电化学方法研究了水化学因素对套管钢在模拟油田水中腐蚀的影响，包括亚硫酸钠除 氧效果、溶解氧浓度、氯离子浓度、介质温度对腐蚀的影响，得出了将腐蚀速率控制在石油部行 业标准SY5329一88中规定的腐蚀速率的临界溶氧浓度，氯离子浓度和温度值. 关健词油田管线，腐蚀，溶解氧，氯离子，温度 随着油田的不断开发，油田综合含水的不断上升，特别是污水回注后，采油设备和集输 管网系统的腐蚀会越来越严重.尕斯库勒油田的注水为清水、污水混注.清水来自切克里克 的地下水，该水质较好.污水来自原油生产过程中的摻人水、原油脱出水，洗井回收水、集中 处理厂各种排污水，水质水量波动较大，水质差，矿化度高，含有HS、CO2O,和硫酸盐 还原菌(SRB),温度又高，所以污水的腐蚀性极其严重. 鉴于油田污水组分的多变性质和运行系统温度起伏，考虑多种因素对水溶液腐蚀性的 影响，可为今后现场对溶液腐蚀性变化的监控提供一定的实验依据.为此，对下列因素进 行了实验研究：C1浓度，溶解氧，温度. 1实验方法 1.1模拟水溶液的组成 模拟油田水溶液的选定是根据青海油田的注人水，为清水和污水的混合水.花土沟油田 的混合注人水中各离子含量的波动范围如表1所示 因此，模拟水溶液的组成如表2所示. 表1混合注入水的水质 表2摸拟水介质的组成 项目 cr SO CO HCO3 项目CtSO?HCO;Na2SO,pH温度 最大含量/×106120001824 <1.3308.8 含量×101300018003001507.2550℃ 最小含量/×106130001330<1.3252.6 该模拟水是用电阻率大于5M,·cm的去离子水配制的.在研究某一组分的影响时，其 它组分与模拟水相同. 中华人民共和国能源部石油行业标准SY5329一88注水水质推荐指标规定：平均腐蚀速 率应小于或等于0.076mm/a,游离C0,含量应小于或等于10.0mg/1,硫化物（指二价硫）含 1996-01-22收稿第一作者女31岁副教授博士 ◆冶金部腐蚀磨石与表面技术开放研究实验室资助

第 卷 增1 刊 8 9 9 年1 月 1 0 6 北 京 科 技 大 学 学 报 J u o n r l a o n f U i v e ” t y i o f S c i n n e e . c 如 T e d C o l o e B y g j i n g i 1 0 8 L V 七 1 O C 9 9 6 水化 学 因素对集输管线腐蚀 的影 响 ’ 方 智 ’ 吴 荫) 顺 ’ 张 ) 琳 ’ 檀朝) 东“ 2 黄素) 娟 2 刘公) 民 ) 北京科) 技大学 表 面科学 与腐蚀工 程 系 l , 北 京 l以用 83 2) 青海石 油 管理局 摘 要 用 电化学方法研 究了 水化学 因素对套 管钢在模拟油 田 水中腐 蚀的 影响 , 包 括亚硫 酸钠除 氧 效果 、 溶解氧 浓度 、 氯 离子浓度 、 介质温度 对腐蚀 的影 响 , 得出 了将 腐蚀速 率控 制在石 油 部行 业标 准 S Y 5 3 29 一 8 中规定的腐蚀 速率的临界溶氧浓度 、 抓离子浓度和 温度值 . 关健词 油 田 管线 , 腐蚀 , 溶解氧 , 抓离子 , 温度 随着 油 田 的不 断开 发 , 油 田 综 合含水的 不 断上 升 , 特别是 污水 回 注后 , 采油 设 备和 集精 管 网系 统 的腐蚀 会越 来越 严重 . 孕 斯 库勒 油 田 的 注水 为清 水 、 污水混 注 . 清水来 自切克 里克 的地 下 水 , 该水 质 较 好 . 污 水来 自原 油生 产 过程 中 的掺 人 水 、 原 油 脱 出水 、 洗 井 回 收水 、 集 中 处理 厂 各 种排 污 水 , 水 质水 量 波 动较 大 , 水质 差 , 矿 化度 高 , 含 有 H Z s 、 C O Z 、 q 和 硫酸盐 还原 菌 ( S R B ) , 温 度又 高 , 所 以 污水 的腐 蚀性 极其 严 重 . 鉴 于 油 田 污水 组分 的多 变性 质 和 运行 系 统温 度起 伏 , 考 虑 多种 因素对水 溶液 腐蚀性 的 影 响 , 可 为今后 现 场 对溶 液腐 蚀 性 变化 的监 控提 供 一 定 的实 验依 据 . 为此 , 对下列 因素 进 行 了实 验研 究 : lC 一 浓度 , 溶 解氧 , 温度 . 1 实 验方法 1 . 1 模拟 水溶 液 的组 成 模 拟 油 田水 溶 液 的选定 是 根据 青海 油 田 的 注人 水 , 的 混合 注人 水 中各 离子含 量 的波动 范 围如表 l 所 示 . 因 此 , 模 拟水 溶 液的组 成如 表 2 所示 . 表 1 混合注入水的水质 项 目 C I 一 5 0 二 ’ C o 圣 ` H C o , 福石 为 清水 和 污水 的混 合水 . 花 土沟 油 田 表 2 摸拟水 介质的组成 5 0 二 ` H e o 玉N a Z s o . p H 温度 最大含量 x l o 一 6 12 0 0 0 最小含量 义 10 一 13 0 0 0 1 8 2 4 1 3 3 0 < 1 . 3 < 1 . 3 3 08 . 8 2 5 2 . 6 含量 x 10 汤 13 00 0 18 00 3 00 1 50 7 . 25 5 0℃ 该模 拟水 是用 电阻率 大 于 S M , · 。 m 的去 离子水配制 的 . 在 研究 某 一组 分 的影 响时 , 其 它组分 与模 拟水 相 同 . 中华人 民共 和 国能源 部石 油行 业 标准 S Y 5 3 2 9 一 8 注水水 质 推荐 指标规定 : 平均腐 蚀速 率应小 于 或等 于 .0 0 76 m n 灯a , 游 离 C O Z含 量 应 小于 或等于 10 . o m 幼 , 硫 化物 (指二 价硫 ) 含 19 9 6 一 01 一 2 2 收稿 第一作者 女 31 岁 副教授 博士 . 冶金部腐蚀 一 磨石与 表面 技术开 放研究实验室资助 DOI: 10. 13374 /j . issn1001 -053x. 1996. s2. 006

·28· 北京科技大学学报 1996年 量应小于或等于10.0mg/1,腐生菌(TGB)<102~104个/ml,硫酸盐还原菌<102个ml. 1.2电化学方法测试 用美国EG&G公司的M351腐蚀测试系统测定了取自更换下来的套管加工而成的试样 在模拟水溶液中的动电位扫描极化曲线，电位扫描速度20mV/min,工作电极为1cm2的套管 钢试样，饱和甘汞电极为参比电极，Pt片为辅助电极，测试温度稳定在(50吐1)℃. 实验过程：模拟水溶液加热到温度后，加入除氧剂N,SO,放人待测试样，并在水溶 液表面始终通以氮气，使溶液表面与空气隔绝，稳定l5min,测得自腐蚀电位Em·然后 从(Eom-250)mV开始进行动电位扫描，直到(Em+300)mV为止. 在腐蚀电位(E±100)mV附近的强极化区，极化电位与极化电流的对数呈线性关系， 即塔菲尔关系式： E=a blogi 用曲线拟合的最小二乘法即可求出α、b的最佳值，即阴、阳极塔菲尔斜率，再求出两条 斜率线交点的腐蚀电流密度，上过程经计算机处理即可得出研究体系的电化学动力学参数： iom·ba,bc.由腐蚀电流密度iom经过法拉弟定律换算可求出待测材料的腐蚀速率. 2实验结果与讨论 2.1亚硫酸钠的除氧机理与除氧效果 氧在油田水系统中对管线或设备的腐蚀起重要作用，它主要是作为阴极去极化剂，促 进金属电化学腐蚀的阳极过程.因此，也就促进了金属的腐蚀.所以，要控制水系统中管线 设备的腐蚀，必须除去其中的氧。 目前各大油田现场使用的除氧剂主要是亚硫酸纳.Na,SO,与氧反应化学方程式如下： 2Na2S03+02=2Na,S0, 由上式可看出，除去1mol的氧需要2mol的Na,SO,按质量计算，除去1g的氧需要 近8g的Na,SO,·这是不考虑任何损失的情况下的理论计算结果，实际上Na,SO,的添加量 与氧含量之间的比率是很复杂的问题.国内外有很多这方面的研究成果.国内的Na,SO,是 用硫磺燃烧法生成的.生产过程中，会伴随着硫代硫酸盐和多硫化物等杂质的产生，这些杂 质对Na,SO,的除氧作用有很大的抑制作用.另外，由于现场水系统的密闭性环境不是十分 理想，氧会不断地或多或少地进人系统中，因此，实际上使用的除氧剂通常是理论用量的 几倍到十几倍，才能得到较好的效果. Na,SO,除氧速度与反应时间的关系并不是人们想象的一条完整曲线，而是分步进行的 含氧量低，反应速度慢；含氧量高，反应速度快 通过实验测定了在20℃和50℃的模拟水中Na,SO,添加量与溶氧的关系曲线，结果如 图1所示. 从图中可知，不论20℃的模拟水，还是50℃的模拟水，a,S0,添加量为150×10-6时， 溶氧量都低于尕斯库勒油田水质标准规定的溶氧量即小于0.1g1.下面在研究介质中其它 因素的作用时，Na,S0,的添加量均为150×10-6

· 28 · 北 京 科 技 大 学 学 报 19 9 6年 量 应小 于 或等 于 10 . 0 m g z一 , 腐 生菌 ( T o B ) < 1 0 2 一 10 4 个 /m l , 硫 酸盐 还原 菌 < 10 2 个 m/ 1 . 1 . 2 电化 学方 法测 试 用 美 国 E G & G 公 司的 M 3 51 腐蚀 测 试系 统测 定 了取 自更 换下 来 的套 管加 工 而成 的试样 在 模拟 水 溶 液 中的 动 电位扫 描极 化 曲线 , 电位 扫描 速度 20 m v/ m in , 工 作 电极 为 l 。 m “ 的套 管 钢试样 , 饱和 甘汞 电极 为参 比 电极 , R 片为辅 助 电极 , 测试 温度 稳定 在 ( 50 士 l) ℃ . 实 验 过 程 : 模拟 水 溶 液加 热到 温度 后 , 加 人 除 氧剂 N a Z S O 3 , 放人 待 测 试样 , 并 在 水溶 液 表 面始 终通 以 氮气 , 使溶 液表 面 与空 气 隔 绝 , 稳 定 巧 m in , 测 得 自腐 蚀 电位 cE 。 。 , 然 后 从 (cE 。 。 一 2 5 0 ) m V 开 始进行 动 电位 扫描 , 直 到 (cE 。 。 + 3 0 0 ) m V 为止 . 在腐蚀 电位 (cE or 封 0 0) m v 附 近 的强 极化 区 , 极 化 电位 与极 化 电流 的对 数呈 线 性 关系 , 即 塔 菲 尔 关系式 : E = a + b l o g i 用 曲线 拟 合的最 小 二乘 法 即 可求 出 a 、 b 的最佳 值 , 即 阴 、 阳极 塔菲 尔斜 率 , 再求 出两 条 斜 率线交 点 的腐蚀 电流 密度 , 上 过 程 经计 算机 处理 即可 得 出研究体系 的 电化学 动力 学参数 : ico 。 , bo , bc . 由腐 蚀 电流 密度 ico 。 经 过法 拉弟定 律 换算 可求 出待测 材料 的腐 蚀速 率 . 2 实验 结果 与讨论 2 . 1 亚 硫酸钠 的 除氧机 理 与除 氧效果 氧在 油 田 水系 统 中 对管 线 或 设备 的腐 蚀起 重 要 作 用 , 它主 要是 作 为 阴极 去极 化 剂 , 促 进金 属 电化 学腐 蚀 的 阳极 过 程 . 因 此 , 也 就促 进 了 金属 的腐 蚀 . 所 以 , 要控 制水 系 统 中管 线 设备 的腐蚀 , 必须 除去其 中的氧 . 目前 各大 油 田 现 场使 用 的除 氧剂 主要 是 亚硫 酸纳 . N a Z S O 3 与氧反 应化 学方 程式 如下 : Z N a Z S O 3 + 0 2 一 ZN a Z S O 4 由上 式 可 看 出 , 除去 l m ol 的氧 需要 Z m ol 的 N a Z S O 3 . 按 质量 计算 , 除去 1 9 的氧需要 近 8 9 的 N a Z S 0 3 · 这是 不考 虑 任何 损 失 的情 况下 的理 论 计算 结果 , 实 际上 N a ZS 0 3 的添加 量 与氧 含 量 之 间 的 比 率是 很 复 杂 的 问题 · 国 内外 有很 多 这方 面 的 研究 成 果 · 国 内 的 N a Z S O 3是 用硫磺 燃 烧法 生成 的 . 生 产 过程 中 , 会伴 随着硫 代硫 酸盐 和 多硫 化物 等杂质 的产生 . 这 些杂 质对 N a Z S O 3的 除 氧作 用 有 很 大 的抑 制 作 用 . 另 外 , 由于 现场 水 系统 的 密 闭性 环 境不是 十分 理 想 , 氧 会不 断 地 或多 或 少 地进 人 系 统 中 . 因 此 , 实 际 上使 用 的 除氧 剂通 常是 理 论 用量 的 几 倍到 十 几倍 , 才 能得 到较 好 的效 果 . N a Z S O 3 除 氧速 度 与反 应 时间 的 关系 并不是 人 们想 象 的一条 完整 曲线 , 而 是分 步进 行 的 . 含 氧量 低 , 反应 速 度慢 ; 含 氧量 高 , 反 应速 度快 . 通 过 实验 测定 了在 20 ℃ 和 50 ℃ 的模 拟水 中 N a Z S O 3 添加 量 与溶 氧的 关系 曲线 , 结果 如 图 1 所示 . 从 图 中可 知 , 不 论 20 ℃ 的模拟 水 , 还 是 50 ℃ 的模 拟 水 , a Z s O 3添加 量为 15 0 x lo 一 ` 时 , 溶 氧量 都低 于朵 斯 库勒 油 田 水 质标 准规 定 的溶 氧 量 即 小 于 0 . 1 m g/ 1 . 下 面 在 研究 介 质 中其 它 因素的 作用 时 , N a Z S O 3的 添加 量均 为 1 5 0 X 1 0 一 6 ·

Vol.18 方智等：水化学因素对集输管线腐蚀的影响 ·29· 2.2溶解氧对腐蚀的影响 油田污水往往由于体系密闭不好而暴氧，致使水中含氧量急剧增加，引起管线或设备 的腐蚀加剧.为此，研究了在模拟水中不同溶解氧条件下管线钢的腐蚀速率. 测定了管线钢在50℃模拟水中不同溶解氧(×10-：0.01,0.05,0.1,0.2,1.0,5.86条 件下的极化曲线.图2为在其中3种溶解氧(×10-6)0.01,0.1和5.86下极化曲线的叠加图. 将从图中所求的电化学参数列人表3. 10 -600 -650 20℃ -700 x/)x 6 -750 50℃ -800 2 -850 -900 50 100150 200 7.00-6.00-5.004.00-3.00 x(Na2SO)/x10 log(i/A·cr) 图1NaSO,添加量与溶解氧关系曲线 图2管线钢在50℃模拟水中的极化曲线 a,b,c模拟水中的溶解氧分别为5.86×10 0.1×10,0.01×106 表3管线钢在50℃模拟水中的电化学参数 溶氧质量分数 Ecm /×10b ba bc /mVseC μA"cm2 /mma 0.01 -756 0.070 -0.178 3.732 0.0634 0.05 -755 0.078 -0.229 5.260 0.0894 0.1 -780 0.076 -0.158 5.508 0.0936 0.2 -779 0.072 -0.177 6.165 0.105 1 -770 0.078 -0.177 6.324 0.108 5.86 -762 0.080 -0.321 26.363 0.448 由此可以得出水中溶解氧对管线钢腐蚀速率的影响关系曲线（图3） 从图3可以看出，当溶解氧低于10-6时， 0.45 腐蚀速率随溶解氧质量分数的对数近似呈线性 增长规律变化、而且腐蚀速率增长较小；当溶 0.35 模拟水：50℃ 解氧质量分数超过10~6，腐蚀速率突然增大， .ww/ 溶解氧达5.86×10-时，腐蚀速率是10-6时 0.25 的4倍多，是0.01×10-6时的7倍多 是 0.15 由此可以看出，水中的溶解氧是影响管线 0.05L 钢腐蚀的重要控制因素，一旦发生系统由于密 0.01 0.1 10 闭不良而发生暴氧，会使腐蚀速率迅速增大 (O:)/I0 为使管线钢腐蚀速率达到石油行业标准 图3模拟水中溶解氧对管线钢腐蚀 速率的影响 SY5329一88注水水质标准规定的平均腐蚀速

V o l . 1 8 方智等: 水 化学 因 素对集输管线腐蚀的影 响 2. 2 溶解氧 对腐 蚀 的影 响 油 田 污 水往 往 由于 体 系 密 闭不 好而 暴 氧 , 致 使 水 中含氧 量 急剧增 加 , 引起 管 线或 设备 的腐蚀加 剧 . 为此 , 研 究 了 在模 拟水 中不 同溶 解 氧条件 下 管线 钢的腐 蚀 速率 . 测 定 了 管 线钢 在 5 0 ℃ 模拟 水 中不 同溶解 氧 ( x 10 一 “ ) : 0 . 0 1 , 0 . 0 5 , 0 . 1 , 0 2 , 1 . 0 , 5 . 8 6 条 件下 的极 化 曲线 . 图 2 为在 其 中 3 种 溶解 氧 ( x lo 一 “ )0 . 01 , 0 . 1 和 5 . 86 下 极化 曲线 的 叠加 图 . 将 从 图中所 求 的电化 学参数列 人表 3 . 切自ǎ囚SàA已 l 0 、 8 2 0 ℃ 4 卜 5 0 ℃ 。一冰飞Oà 权 图 1 5 0 1 0 0 1 5 0 2 0 0 x ( N a Z S 0 3 ) / 义 一0 币 N 灸5 0 3 添加量与 溶解 氧关系曲线 一 6 0 0 一 6 5 0 一 7 0 0 一 7 5 0 一 8 0 0 一 8 5 0 一 9 0 0 一 7 0 0 一 6 刀 0 一 5 . 0 0 一 4 刀0 一 3 . 0 0 1 0 9 ( , A/ · e 耐 ) 图 2 管线钢 在50 ℃ 模拟水 中的极化 曲线 a , b , c模拟水 中的溶解氧分别为.5 86 x lo 汽 0 . 1 又 1 0 ` , 0 . 0 1 x 1 0 为 表 3 管线钢在 50 ℃ 模 拟水 中的电化学 参数 溶氧质量 分 数 E 一 /m V /协A 5 . 8 6 一 7 5 6 一 7 5 5 一 7 8 0 一 7 7 9 一 7 7 0 一 7 6 2 0 . 0 7 0 0 . 0 7 8 0 . 0 7 6 0 . 0 7 2 0 一 0 7 8 0 . 0 8 0 一 0 . 1 7 8 一 0 . 2 2 9 一 0 . 1 5 8 一 0 . 1 7 7 一 0 . 1 7 7 一 0 . 3 2 1 3 . 7 3 2 5 . 2 6 0 5 . 5 0 8 6 . 16 5 6 3 2 4 2 6 . 3 6 3 /m m . a ” 0 . 0 6 3 4 0 . 0 8 9 4 0 . 0 9 3 6 0 . 10 5 0 . 1 0 8 0 一 4 4 8 一105 1 n ùnU I 由此可 以 得 出水 中溶 解氧 对管 线钢 腐蚀 速 率 的影 响关系 曲线 ( 图 3) . 从 图 3 可 以 看 出 , 当溶解 氧 低于 10 一 “ 时 , 腐 蚀 速率 随溶解 氧 质量 分数 的 对数 近似 呈 线性 增 长 规律 变 化 , 而 且腐 蚀 速 率增 长 较 小 ; 当溶 解 氧质 量分 数 超过 10 一 “ , 腐 蚀 速率 突 然增 大 , 溶解 氧 达 .5 8 6 x lo “ “ 时 , 腐蚀速 率是 10 一 “ 时 的 4 倍多 , 是 0 . 0 1 x 1 0 一 “ 时的 7 倍 多 . 由此 可 以 看 出 , 水 中的溶 解 氧是 影 响管 线 钢腐 蚀 的重要 控制 因 素 , 一旦 发 生系 统 由于 密 闭不 良而 发生 暴 氧 , 会 使 腐 蚀 速 率 迅 速 增 大 . 为 使 管 线 钢 腐 蚀 速 率 达 到 石 油 行 业 标 准 S Y 5 3 2 9 一 8 注水 水质 标准 规定 的平 均腐蚀 速 模拟` 几 “ ℃ ` ~ 一 ~ 一尸… 飞 . 瓣周违影/日已 0 . 1 1 一 ; ( 0 2 ) / x 10 芍 图3 模拟水 中溶解氧对管线钢腐蚀 速率的影响

·30· 北京科技大学学报 1996年 率小于0.076mm/a,溶解氧质量分数必须控制在小于0.01×10-6. 23C1ˉ含量对腐蚀的影响 油田污水的CI~含量变化很大，如尕斯库勒油田E}油藏的地层水中C1~含量高达 99799.4mg1,E中C1-含量为93653mg1,清水中Clˉ含量只有34.75mg1.在我们从青 海油田取回的4个水样中，C1-含量差别也较大，最高的达21886.74mg1,最低的只有 22.64mg小，因此有必要了解不同的C1~含量对管线钢腐蚀的影响.本实验测定了管线钢在 模拟水中不同C1浓度(10,100,1000,5000,13000,50000mg1)条件下的极化曲线. 将管线钢的腐蚀速率随C1~质量分数的变化作图 (如图4所示).可以看出腐蚀速率是随C1~质量分数 0,12厂 增加而增大的.当C1~浓度低于5000mg/1时，腐蚀 速率随C浓度的对数近似呈线性关系增大；当 0.10 模拟水：50℃ C1~浓度超过5000mg1时，腐蚀速率开始迅速增大. 直oo8叶 当C1-浓度由10mg1增大至5000mg1,Cl~浓度提 0.06 高到两个数量级之多时，腐蚀速率增为231倍.而由 0.04 5000mg/1增至50000mg/1,即C1-浓度增大一个数 0.02L 量级时，腐蚀速率增为2.44倍.为达到SY5329一88 10 100100010000100000 水质标准规定的平均腐蚀速率<0.076mma,Cl-浓 x(Cry×10 图4模拟水中CT含量对管线腐蚀 度应不超过5000mg/1. 速率的影响 2.4溶液温度对腐蚀的影响 测定了管线钢在25、50、75℃模拟水中的极 0.13 化曲线.求出曲线对应的电化学参数，作出腐蚀 0.12 模拟水 速率随温度变化关系曲线（图5）.结果表明，在 0.11 所研究的温度范围内，蚀速率随温度呈线性关系 增大.当溶液温度低于40℃时，腐蚀速率不超过 0.09 石油行业标准中规定的腐蚀速率. 香 0.08 0.07 3结论 0.06 0.05 20304050 607080 (1)随溶液中溶解氧的增加，管线钢腐蚀速 TIC 率增大，特别是当溶解氧超过】×10~6时，腐蚀围5温度对模拟水中管线钢腐蚀速率的影响 速率迅速增大；不超过石油行业标准规定的腐蚀 速率的溶解氧质量分数应≤0.01×10-6. (2)管线钢的腐蚀速率随C1~浓度的增加而增大，当C1~浓度超过5000mg1时，腐蚀 速率开始迅速增大；为达到SY5329一88标准中规定的平均速率，C1~浓度应不超过 5000mg1. (3)管线钢的腐蚀速率在所研究的温度范围内随温度呈线性关系增大，当温度不超过 40℃，腐蚀速率不超过标准中规定值

北 京 科 技 大 学 学 报 19 9 6年 率 小 于 0. 0 67 几田叮 a , 溶解 氧 质量 分数必须 控 制在 小于 .0 01 x 10 一 6 .2 3 C I 一 含t 对腐蚀 的 影晌 油 田 污 水 的 cl 一 含 量 变 化 很 大 , 如 孕 斯 库勒 油 田 E ;油 藏 的地 层 水 中 cl 一 含 量 高达 9 79 .94 m幼 , E ;中 C I 一 含 量为 93 65 3 m幼 , 清水中 cl 一 含量 只 有 34 . 75 m 创1 . 在我们 从青 海 油 田 取 回 的 4 个 水 样 中 , cl 一 含 量 差 别 也 较 大 , 最 高 的达 21 8 86 . 74 m g 八 , 最 低 的 只有 2 . 64 m幼 , 因此 有必 要 了解 不 同 的 lC 一 含 量 对管线 钢腐蚀 的影 响 . 本实验 测 定 了管线 钢 在 模拟 水 中不 同 e l 一 浓 度 ( 10 , 10 0 , 1 0 0 0 , 5 0 0 0 , 1 3 0 0 0 , 5 0 o o o m 幼 ) 条件 下 的极化 曲线 . 将管线 钢 的腐蚀速 率 随 cl 一 质量 分 数 的变 化作 图 (如 图 4 所 示 ) . 可 以 看 出腐 蚀 速 率是 随 lC 一 质量 分 数 增加 而 增 大 的 . 当 lC 一 浓 度 低 于 5 0 0 0 m幼 时 , 腐蚀 速 率 随 cl 一 浓 度 的 对数 近 似 呈 线 性 关 系 增 大 ; 当 cl 一 浓度 超过 s o o m 留l 时 , 腐 蚀速率 开始 迅 速增 大 . 当 c l 一 浓 度 由 10 m幼 增 大 至 5 0 0 0 m 幼 , cl 一 浓 度提 高到两 个数 量 级之 多 时 , 腐蚀 速 率增 为 .2 31 倍 . 而 由 s o o m 幼 增 至 5 0 0 0 0 m岁l , 即 cl 一 浓 度 增大 一个 数 量级 时 , 腐蚀 速率增 为 .2 4 倍 . 为达 到 s Y 5 3 2 9 一 8 水 质标 准规定 的平 均腐 蚀 速 率 < .0 0 76 在nL 叮a , cl 一 浓 度应 不超 过 s o o m幼 . 模 拟水: 50 七 10 1(洲刃 10 (洲洲) 11洲洲X洲) 1 .`卜| l|卜卜|IJO 咖204姗.06 ! 一烈艇哥瑕…/日 x ( C I ’ y 、 10 石 图4 模拟水 中O 一 含 t 对管线腐蚀 速率的影 晌 一 模拟水 .2 4 溶液 温度 对腐 蚀 的影 响 测 定 了管 线钢在 2 5 、 5 0 、 75 ℃ 模 拟水 中的 极 化 曲线 . 求 出 曲线 对 应 的 电 化 学 参数 , 作 出腐 蚀 速 率随 温 度 变 化 关 系 曲线 (图 5) . 结 果 表 明 , 在 所研 究 的 温度 范 围 内 , 蚀 速 率 随温 度呈 线 性 关 系 增大 . 当溶 液 温度 低 于 4 0 ℃ 时 , 腐 蚀 速率 不 超过 石油 行业 标 准 中规定 的腐蚀速 率 . 3 结论 0 . 1 3 0 . 12 0 . 1 1 0 . 10 0 0 9 0 . 0 8 0 . 0 7 0 . 0 6 厂 几趁哥瑙烈、住E ( l) 随 溶 液 中 溶 解 氧 的 增 加 , 管 线 钢 腐蚀 速 率增 大 , 特 别 是 当溶 解 氧 超过 1 x lo 一 6时 , 腐蚀 速 率迅速 增 大 ; 不 超 过石 油 行 业标 准 规定 的腐蚀 速 率的溶解 氧质 量分 数 应 ` .0 01 x 10 ’ 6 · 0 . 0 5 ` ~ . . . . . ` e . . . “ ~ ~ ~ ~ ~ ~日 - - - - - 曰 . e e 副. . . e . . J 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0 8 0 T/ ℃ 图5 温度对模拟水中管线钢腐蚀速率的 影响 (2 ) 管 线 钢 的腐蚀 速率 随 cl 一 浓 度 的增 加而 增大 , 当 cl 一 浓 度 超过 5 0 0 m 幼 时 , 腐蚀 速 率 开 始 迅 速 增 大 ; 为 达 到 S Y 5 3 2 9 一 8 标 准 中规 定 的平 均 速 率 , 1C 一 浓 度 应 不 超 过 5 0 0 0 m 幼 . ( 3) 管 线 钢 的腐蚀 速 率在所 研 究 的温 度 范 围 内 随温度 呈 线 性 关 系 增大 . 当温 度不 超 过 4 0 ℃ , 腐蚀速 率不超 过 标 准 中规定值

Vol.18 方智等：水化学因素对集输管线腐蚀的影响 ·31· (4)控制模拟水的溶解氧质量分数≤0.01×10-6或C1-质量分数≤5000×10-6，或 温度不超过40℃，都可以将腐蚀速率控制在石油行业标准SY5329一88中规定的平均腐蚀 速率<0.076mm/a以内.水系统的温度由于输油的需要，度可能要超过40℃，由于注人水是 地层水和地面清水的混合水，而地层水的C1~含量之波动幅度较大，所以C1~含量不易控 制.因此比较可行的办法是控制溶解氧，关键是保证水系统的密闭性，避免暴氧 Effect of Water Chemistry on Corrosion of Oil Pipelines Fang Zhi Wu Yinshun Zhang Lin Tan Chaodong2 Huang Sujuan2)Liu Gongmin2) 1)Department of Surface Science and Corrosion Engineering,USTB,Beijing 100083,PRC 2)Oil Production Factory of Qinghai Oil Administration Bureau) ABSTRACT The influence of water chemistry factors on corrosion of oil pipeline steel in simulated water has been studied by electrochemical method,including discharging of oxygen by Na,SO,,dissolved oxygen,concentration of Cl-and temperature.The critical values of dissolved oxygen,CI-concentration and temperature below which corrosion rate will not exceed the confined value of Standard SY5329-88 have been obtained. KEY WORDS oil pipeline,corrosion,dissolved oxygen,chloride ion,temperature

v lo . 18 方智 等 :水化学 因 素对集输管线腐蚀的影响 . 3 1 . (4 ) 控制 模拟水的溶 解 氧 质 量分 数 5 .0 10 x lo 一 6或 lc 一 质量 分数 5 5 00 x lo 一 “ , 或 温度 不 超 过 4 0 ℃ , 都 可 以 将 腐蚀 速 率控制 在 石油 行 业标 准 S Y 5 3 2 9 一 8 中规定 的平 均腐蚀 速率 < .0 0 76 m n 公a 以 内 . 水系 统 的温度 由于 输 油 的需要 , 度 可能 要超 过 40 ℃ . 由于 注 人水 是 地 层水 和 地 面清水的混 合水 , 而 地 层水 的 lC 一 含 量 之波 动 幅度 较大 , 所 以 lC 一 含 量不 易 控 制 . 因 此 比较可 行 的办法 是控 制溶 解 氧 , 关键是保 证 水系 统 的密 闭性 , 避 免暴 氧 . E fe c t o f W a t e r C h e m i s t yr o n C o r o s i o n o f 0 11 P IP e li n e s aF n g 肋i ’ ) 肠 万n s h u n ’ ) hZ a n g 乙i n ’ ) 几 n o a o 如 n g Z) 枷 a n g ujS u a n Z ) 乙i u G o n 脚in Z) 1) D e P a rt m e n t o f s 以af e e S e i e n c e an d C o r o s i o n E n g in e inr g , U S T B , B e ij in g 1 0X() 8 3 , P R C 2 ) 0 11 P r od u e ti o n F ac t o ry o f Q in g h a i 0 11 A dm in i s atr it o n B 眠 a u A B S T R A C T T h e i n fl u e n e e o f w a t e r e h e m i s try af e t o r s o n e o r o s i o n o f 0 11 P IP e lin e s te e l in s五n u l at e d w a t e r h as b e e n s tU d i e d b y e l e e tr o e h e m i e a l m e ht o d , in c l u d in g d i s e h ar g in g o f o x y g e n b y N aZ 5 0 3 , d i s s o l v e d o x y g e n , c o n c e n tr a t i o n o f C I 一 an d t e m p e ar tUr e . hT e e ir t i e a l v a l u e s o f d i s s o l v e d o x y g e n , C I 一 e o n e e n atr t i o n an d t e m P e ar trU e b e l o w w h i e h e o r o s i o n m t e w ill n o t e x C e e d ht e C o n if n e d v a l u e o f S at n d ar d S Y 5 3 2 9 一 8 8 h a v e b e e n o b at in e d . K E Y W O R D S 0 11 P IP e l in e , e o mr s i o n , d i s s o l v e d o x y g e n , e h l o ir d e i o n , t e m P e r a ut r e