新型輸油氣雙金屬復合管道腐蝕及可靠性研究.pdf

1、隨著高含硫油氣田的大量開采，油氣管網(wǎng)腐蝕的問題已成為研究的焦點。雙金屬復合管不僅具有較高的機械力學性能和抗腐蝕能力，又可降低耐蝕合金管道的成本，在高腐蝕性油氣田中被廣泛應用。由于國內(nèi)雙金屬復合管使用技術標準和耐蝕可靠性評價研究不足，焊縫的耐蝕性能評價尚未形成相應的標準，對雙金屬復合管抗腐蝕性能和可靠性還需進一步研究。因此，開展復合管基管選材、內(nèi)襯管評價、復合管連接、結合強度評價等分析，有助于補充研究的不足，為雙金屬復合管的應用提供依據(jù)。

2、論文選題結合了能源企業(yè)實際應用的需求，同時涉及到材料學、化學與化工、能源科學等多領域與學科，選題具有實際應用價值和基礎理論意義。
　　本論文以在含S2-、Cl-的油氣輸送環(huán)境中具有一定代表性的316L-20G機械式雙金屬復合管材為研究對象，以尋求316L-20G雙金屬復合管抗腐蝕的技術作為研究目的，以解釋316L-20G雙金屬復合管的腐蝕機理為基礎，以近代電化學研究方法為手段，較為系統(tǒng)地研究了316L-20G雙金屬復合管內(nèi)襯耐蝕合

3、金在含S2-、Cl-腐蝕介質中的腐蝕情況與抗腐蝕技術，分析了多種腐蝕因素交互作用下的腐蝕機理，研究了復合管連接處漏失狀況下的電偶腐蝕行為，探討了不同陰極極化條件下基層金屬與內(nèi)襯合金的保護電位及機理，實驗驗證了復合管連接處合金元素遷移擴散現(xiàn)象，分析了連接處元素遷移擴散機理與焊縫電化學腐蝕行為。根據(jù)研究結果得出如下主要結論：
　?、購秃瞎軆?nèi)襯合金316L和304號鋼在Na2S腐蝕介質中，均表現(xiàn)出隨著Na2S濃度的增加自腐蝕電位負移、腐

4、蝕電流增加、腐蝕加劇；同時在中低溫范圍內(nèi)，隨著溫度的升高，自腐蝕電位負移、腐蝕電流增加，加快了管道腐蝕。借助化學平衡移動的基本原理分析了Na2S濃度對腐蝕速度的影響；借助物質傳遞理論解釋了溫度的升高對腐蝕性質的影響。
　?、趶秃瞎軆?nèi)襯合金316L和304號鋼在S2-與Cl-共存的腐蝕介質中，因金屬表面鈍化膜具有一定的完整性，內(nèi)襯合金的自腐蝕電位稍有正移，自腐蝕電流較低；隨著浸蝕時間延長，由于Cl-在金屬表面發(fā)生點蝕，金屬表面鈍化膜

5、被破壞，自腐蝕電流急劇增大。但當Cl-濃度增加到一定程度，達到或超過S2-濃度時，一定量的Cl-優(yōu)先與金屬離子結合，阻礙了其它陰離子（S2-）參與電極反應，同時也使溶液中吸附的氧減少，腐蝕電流逐步降低，腐蝕反而被抑制。
　?、墼?16L-20G雙金屬復合管的基層金屬及內(nèi)襯合金的電偶腐蝕反應中，陰極過程為氧分子還原，它受氧分子擴散控制；陽極過程為金屬原子氧化，受電子轉移過程控制；兩種材料間存在電位差，20G處于陽極，即活性溶解狀態(tài)；

6、316L處于陰極，即被保護狀態(tài)；當復合管連接處發(fā)生漏失，對腐蝕介質中的20G和316L進行陰極保護時，兩者具有電位差，316L和20G在腐蝕介質中形成電偶腐蝕電池，整體腐蝕加劇，在選擇陰極電化學保護中，20G和316L保護電位最好選在氧濃度擴散區(qū)。
　?、芾梅瓶硕杉癊DS元素掃描對316L-20G雙金屬復合管焊縫分析，研究表明焊縫過渡層中合金元素被碳鋼稀釋，碳原子向316L不銹鋼層和焊縫區(qū)域擴散，同時316L和焊絲中的合金元素

7、Cr、Ni向碳鋼遷移。同時，焊縫過渡層對合金元素的遷移起到了良好的隔離作用，保持了316L母材耐腐蝕性能，也降低了碳的活度，阻礙了碳的擴散，保證了焊縫具有較好的機械性能。
　　⑤通過對316L-20G雙金屬復合管焊縫組織進行電化學綜合腐蝕實驗，對比交流阻抗譜的Nyquist圖和Bode圖，可以得出，316L-20G雙金屬復合管焊縫在達到交流阻抗最大后，阻抗略有減小直至相對穩(wěn)定，其數(shù)量級仍然達到105，焊縫具有良好的抗腐蝕能力，可以