大庆油田某水处理系统管道内腐蚀穿孔原因分析

假秒长．}『】⋯，¨S7大庆油田某水处理系统管道内腐蚀穿孔原因分析符中欣(大庆油田工程有限公司，黑龙江大庆163712)[摘要]为了查明大庆油田某水处理系统管道内腐蚀穿孔失效的原因，通过水质分析、材质成分分析、开路电位测试、腐蚀形貌分析、腐蚀产物分析等方法对其进行了研究。结果表明：焊接高温破坏管道内防腐蚀层以及管内介质具有轻度腐蚀性，是内腐蚀失效的主要原因；弯头与焊缝、直管材质成分不同而引起的电偶腐蚀，加速了焊接接头附近焊缝和直管的腐蚀．引起穿孔[关键词]管道；内腐蚀穿孔；油田；水处理系统；电偶腐蚀[中图分类号]TGI72．5[文献标识码]B[文章编号]1001—1560(2016)09—0087—03O前言大庆油田某区块采用地下水作为油层注水的补充水源。该区块地下水南水源井采出，经水处理系统处理达标后，加压输送到注水井，注入目的油层。该水处理系统精细过滤出口工艺管道每间隔大约1年时间就发生一次内腐蚀穿孔失效事故，给日常生产带来很大干扰．造成巨大的经济损失。为了查明该管道腐蚀穿孑L的原因．避免类似事故的再次发生，对引起管道腐蚀穿孔的原冈进行了调查分析。1现场调杏经现场调查，该水处理系统工艺流程为水源井一锰砂过滤一纤维球精细过滤一缓冲罐一注水泵一注水井。该系统建成投产8年后进行了改造，改造时更换了精细过滤出口管道的直管部分；此次改造之前的8年内，精细过滤出口管道未发生过腐蚀穿孔等事故；改造之后．大约每隔1年间就发生一次内腐蚀穿孑L事故，穿孑L位置均发生在弯头与直管连接的焊接接头处。历次穿孑L事故的处理措施为焊接封堵孔洞或更换直管。2结果分析2．1介质精细过滤Ⅲ口水质分析见表1。可见，水呈弱碱性．其矿化度、氯离子含量都处于较低水平。在sY／T[收稿Et期]20l6—04一l8[通信作者]符巾欣(1900-)，lT程师，硕士，主要从事油田设施腐蚀与防护研究工作，电话：0459—5902542，E—mail：fuzhongxin@petrochina．tom．cn5329—2012((碎屑岩油藏注水水质指标及分析方法》中，与该区块对应的水质要求为溶解氧含量应≤0．5mg／L，硫酸盐还原菌(SRB)数量≤25个／mL_1]。表1巾溶解氧含量为0．37mI，在标准要求范围内；SRB达到60个／mL．超过标准要求范嗣。从水质成分看，失效管道输送介质具有轻度的腐蚀性。表1管道内水质分析p(溶解成分)／(mg·I)n(Sal3)／pH值——．’Hc0；CI—sol-Ca“MgKNa矿化度溶解氧(个‘mL)7．56374．62l56．29120．7031．6032．664．07l87．40907．360．37602．2宏观腐蚀形貌管道腐蚀穿孔部位剖开后焊缝及其两侧热影响区无内防腐蚀层覆盖．金属裸露，热影响区边缘的内防腐蚀层呈黑色，有烧灼痕迹，焊缝及其直管一侧热影响区裸露的金属发生明显腐蚀减薄，甚至穿孔，而弯头一侧裸露金属未发生明显腐蚀。图1为该焊接接头截面金相示意。可见，直管侧热影响区管道壁厚由原厚度5mm减薄至2mm，弯头侧热影响区壁厚基本为原始厚度5mm。图1焊接接头截面金相示意综合判断．该处焊接接头的内防腐蚀层因焊接高温而被烧损，且未实施补口，金属裸露在介质中，介质＼(lIJ【『＼I、_对该处裸露金属的腐蚀具有明显的选择性．焊缝和直管金属更易发生腐蚀。2．3材质2．3．1能谱分析为了确定弯头、焊缝和直管在材质上的差异，采用QUANT250型扫描电镜(SEM)配备的能谱仪(EDS)对弯头、焊缝和直管截面的元素成分进行了对比分析，其结果见图2和表2。可见，弯头材质主要由C，O，Cr，Fe等元素组成，其中Cr元素的相对含量为1．19％；焊缝和直管主要由C，0，Fe等元素组成，未检出Cr元素。6．0一‘m4．0b2．0．1nL^2．7一‘m1．8b0．9～1。Fe^Ol23456789l0ElkeV(b)焊缝．JFeUL一0l2345678910E／keV(c)直管图2弯头、焊缝和直管截面的EDS谱表2弯头、焊缝和直管截面能谱分析(质量分数)％2．3．2化学分析为了获得准确的材质成分数据，采用BairdSpec—trovac2000型直读光谱仪，按照ASTMA751《钢制品化学分析方法及定义》对弯头、焊缝和直管样品进行了化学分析，结果见表3。可见，弯头材质中Cr元素含量相对较高，达到1．250O％，分别是焊缝和直管材质中Cr元素含量的43．1倍和44．6倍表3化学分析法测得弯头、焊缝和直管材质成分(质量分数)％2．4开路电位为了明确弯头和直管材质在介质中的电化学活性，钒移锄的强弱。采用Parstat2273型电化学lT二作站对两种材质进行了开路电位测试，介质为现场获取的失效管道中的介质，参比电极为饱和甘汞电极(SCE)，试样与介质有效接触面积为1c