白真權中國石油天然氣集團公司管材研究所2023年1月8日向參加培訓的各位學員問好

大家辛苦了！白真權向參加培訓的各位學員問好

大家辛苦了！2023/1/82油氣田的腐蝕特征及控制技術2023/1/82油氣田的腐蝕特征及控制技術2023/1/83提綱第一部分：油氣田腐蝕類型、特征及研究熱點油氣田腐蝕類型與特征幾種典型的油氣輸送管道腐蝕類型及其關注點腐蝕與防護國內外發(fā)展趨勢第二部分：油氣田腐蝕控制技術油氣管道的腐蝕控制途徑油氣田常用防腐蝕技術及及經濟性分析油氣田腐蝕檢測與監(jiān)測油氣田腐蝕控制的長遠目標塔里木和新疆油田在用腐蝕控制措施及效果2023/1/83提綱第一部分：油氣田腐蝕類型、特征2023/1/84第一部分：油氣田腐蝕類型、特征及研究熱點油氣田腐蝕類型與特征腐蝕的定義腐蝕類型與特點幾種典型的油氣輸送管道腐蝕類型及其關注點CO2腐蝕H2S腐蝕沖刷腐蝕腐蝕與防護國內外發(fā)展趨勢2023/1/84第一部分：油氣田腐蝕類型、特征及研究熱點油2023/1/851.1油氣田腐蝕類型與特征……腐蝕定義材料由于同周圍介質發(fā)生化學或電化學的作用而引起的破壞和變質材料使用過程中在環(huán)境介質的作用下性能下降、狀態(tài)改變，直至損壞變質即為“腐蝕”或“老化”。隨著近代科學技術的發(fā)展，現已發(fā)現幾乎所有材料在環(huán)境作用下都存在腐蝕或老化問題退化是必然的，如人的衰老一樣是不可避免的。從物理化學理論上講，腐蝕的本質：遵循熱力學第二定律，是一個自由能減少，墑增加的自發(fā)過程腐蝕腐敗自由能最低達到最穩(wěn)定狀態(tài)欲望得到滿足達到最舒適程度2023/1/851.1油氣田腐蝕類型與特征……腐蝕定義材2023/1/861.1油氣田腐蝕類型與特征……油氣田腐蝕四大危害造成巨大的經濟損失，包括能源和材料的損失腐蝕導致設備損壞，油氣漏失，人員傷亡，停工停產，污染環(huán)境，這些后果都會造成巨大的直接和間接經濟損失。1971年5月四川威成線天然氣管線腐蝕爆裂，造成爆炸和燃燒，導致直接經濟損失7000萬元新疆油田公司每年投入大量資金對管線、容器進行維修或更換，據統計，每年更新改造的資金約2億元左右腐蝕導致人員傷亡1971年5月至1986年2月，四川天然氣管網腐蝕導致爆炸和燃燒事故83次，其中第一次事故就傷亡24人。1991年1月25日川東油田H2S腐蝕造成井噴，造成兩人死亡，七人受傷2023/1/861.1油氣田腐蝕類型與特征……油氣田腐蝕2023/1/871.1油氣田腐蝕類型與特征……油氣田腐蝕四大危害腐蝕造成停工停產，影響正常生產如1983年川南窩深一井，腐蝕疲勞造成鉆桿失效，導致停鉆127天；又如中原油田胡狀油田1988年11月投產至1993年2月間穿孔780余次，被迫停井50多次腐蝕造成環(huán)境污染如地下水資源破壞，生態(tài)環(huán)境破壞，以及天然資源浪費等腐蝕是高新技術產業(yè)發(fā)展的限制性因素2023/1/871.1油氣田腐蝕類型與特征……油氣田腐蝕2023/1/88油氣管道腐蝕危害原油漏失污染良田2023/1/88油氣管道腐蝕危害原油漏失污染良田2023/1/89環(huán)境因素：H2S，CO2，Cl-，溫度、壓力、

pH、含水量、氣油比等材料因素：材料類型（碳鋼、不銹鋼、耐蝕

合金、非金屬），金相組織，化

學成分、強度、夾雜缺陷等力學因素：工作應力，殘余應力（制造，焊接，外力破壞，表面處理），流體沖刷應力1.1油氣田腐蝕類型與特征……腐蝕因素2023/1/89環(huán)境因素：1.1油氣田腐蝕類型與特征……2023/1/8101.1油氣田腐蝕類型與特征……腐蝕類型按照腐蝕機制，可以分為三大類型：常規(guī)電化學腐蝕失重腐蝕、電偶腐蝕、縫隙腐蝕、孔蝕等流體力學化學腐蝕沖刷腐蝕、沖蝕腐蝕、空泡腐蝕固體力學化學腐蝕腐蝕疲勞、應力腐蝕、硫化物應力開裂、氫致開裂等按腐蝕破壞特征：全面腐蝕：分布整個表面，可是均勻的，也可是不均勻的局部腐蝕：小孔腐蝕、電偶腐蝕、氫脆、應力腐蝕破裂、晶間腐蝕、縫隙腐蝕、選擇性腐蝕、細菌腐蝕、其它腐蝕（如沉積腐蝕、濃差電池腐蝕、沖刷腐蝕等）2023/1/8101.1油氣田腐蝕類型與特征……腐蝕類型2023/1/8111.1油氣田腐蝕類型與特征……腐蝕類型按腐蝕發(fā)生部位分為兩類外腐蝕主要是管體外部遭受的土壤腐蝕和地下水腐蝕，以及雜散電流腐蝕和宏觀電池腐蝕等內腐蝕主要是管體內部由于內部介質所導致的腐蝕，是目前的研究難點和熱點按照腐蝕介質分：常見六大主要腐蝕類型

H2S腐蝕CO2腐蝕H2S和CO2共存條件下腐蝕O2腐蝕細菌腐蝕土壤腐蝕（外腐蝕）過去關于高溫高壓CO2腐蝕和多相流沖刷腐蝕研究不多，而實踐證明這兩種腐蝕，越來越成為油氣田的主要危害2023/1/8111.1油氣田腐蝕類型與特征……腐蝕類型2023/1/8121.1油氣田腐蝕類型與特征……腐蝕類型分類方式主要研究內容腐蝕環(huán)境CO2腐蝕、H2S腐蝕、溶解鹽類腐蝕、酸腐蝕、水腐蝕、大氣腐蝕、細菌腐蝕、土壤腐蝕、雜散電流腐蝕、鐵離子腐蝕、原電池腐蝕、Ca、Mg、Zn等的濃縮鹵鹽腐蝕、凝析氣相腐蝕等腐蝕形貌及部位均勻腐蝕、點蝕、縫隙腐蝕、晶間腐蝕、氫脆、氫鼓泡、硫化物應力腐蝕開裂、腐蝕疲勞、焊縫腐蝕、刀狀腐蝕、沖刷腐蝕、沖蝕促進腐蝕、空泡腐蝕、內腐蝕及外腐蝕等2023/1/8121.1油氣田腐蝕類型與特征……腐蝕類型2023/1/8131.2幾種典型的腐蝕類型及其關注點CO2腐蝕H2S腐蝕多相流沖刷腐蝕2023/1/8131.2幾種典型的腐蝕類型及其關注點C2023/1/814“CO2腐蝕”術語1925年被API采用，Texas油田的氣井1943年首次出現國外20世紀60年代，我國起步晚(80年代)美國國家腐蝕工程師協會(NACE)成立T-IC小組，專門從事CO2腐蝕研究國外公司--Shell、Exxon-Mobile、BP等研究機構--Ohio大學、Tulsa大學、挪威能源研究院（IFE）、英國利茲大學、加拿大CANMET、德國Iserlohn應用科學大學、美國西南研究院等1.2.1CO2腐蝕2023/1/814“CO2腐蝕”術語1925年被API采2023/1/815CO2溶于水:溶解的CO2水合過程:碳酸水解:碳酸氫根進一步水解:水電解:1.2.1CO2腐蝕2023/1/815CO2溶于水:溶解的CO2水合過程:碳2023/1/816CO2局部腐蝕機理CO2局部腐蝕有以下三種典型機理臺地狀腐蝕蝸旋狀腐蝕點狀腐蝕我們研究發(fā)現，腐蝕后試樣表面呈現為圖所示的蜂窩狀和底大口小的燒瓶型點狀腐蝕這種腐蝕形狀由于口小，閉塞電池效應很強：孔外大陰極，孔內小陽極，促進腐蝕向深度方向發(fā)展2023/1/816CO2局部腐蝕機理CO2局部腐蝕有以下三2023/1/817CO2腐蝕的影響因素CO2腐蝕速率影響因素環(huán)境因素內部因素力學因素原油溫度CO2分壓pH值介質材料成分組織多相流、固體顆粒力學化學作用腐蝕緩減作用腐蝕產物膜的形成腐蝕產物膜的破壞傳質加速作用腐蝕產物膜的狀態(tài)腐蝕速率、腐蝕形態(tài)2023/1/817CO2腐蝕的影響因素CO2腐蝕速率影響因2023/1/818CO2腐蝕影響因素CO2腐蝕的影響因素研究的重點研究的重點2023/1/818CO2腐蝕影響因素CO2腐蝕的影響因素研2023/1/819關注點之一：CO2腐蝕產物膜研究CO2腐蝕產物膜對CO2腐蝕至關重要CO2多相流腐蝕研究關鍵在于腐蝕產物膜,膜好壞決定了CO2腐蝕的嚴重程度在多數情況下，金屬表面都會形成具有不同保護性的腐蝕產物膜膜的性能，尤其是膜的力學性能決定了膜耐受破壞的能力腐蝕速率與膜的保護性強弱和抗外力損傷能力密切相關流體流動是導致腐蝕產物膜的破壞關鍵因素之一2023/1/819關注點之一：CO2腐蝕產物膜研究CO2腐2023/1/820關注點之二：CO2腐蝕速率預測模型預測模型經驗型對腐蝕機理的認識要求不高，模型比較簡潔受實驗室數據以及現場數據的影響較大半經驗型對腐蝕數據的要求相對較少，理論模型與實驗數據都會影響到半經驗模型的精度機制型機制模型的物理意義比較明確機制模型對腐蝕數據的要求不高機制模型的建立需要對腐蝕機理、關鍵性的控制因素有一個清楚的認識2023/1/820關注點之二：CO2腐蝕速率預測模型預測模2023/1/821

以挪威的Norsok模型為代表挪威的CorrOcean公司的Corpos模型在Norsok模型基礎上又加入了流體模塊和油的潤濕性OHIO大學的Jepson多相流條件下模型：經驗型腐蝕速率預測模型2023/1/821以挪威的Norsok模型為代表挪威的C2023/1/822挪威的Norsok模型2023/1/822挪威的Norsok模型2023/1/823半經驗腐蝕速率預測模型多數模型選擇建立的方式其中以Shell公司的Dewaard模型最為著名

BP公司開發(fā)的Cassandra模型

Intercorr公司開發(fā)的Predict模型

Intetech公司的ECE模型

IFE模型考慮基本的電化學動力學過程以及離子傳質過程腐蝕數據確定模型中的系數大小2023/1/823半經驗腐蝕速率預測模型多數模型選擇建立的2023/1/824DeWaard模型動力學公式擬合出（91模型）加入了傳質過程，即電阻模型（95模型）2023/1/824DeWaard模型動力學公式擬合出（92023/1/825DeWaard95模型CO2腐蝕速率預測結果2023/1/825DeWaard95模型CO2腐蝕速率2023/1/826單相水介質油水兩相E/CRC模型預測的CO2腐蝕速率2023/1/826單相水介質油水兩相E/CRC模型預測的C2023/1/8273Jepson的多相流條件下的機制模型

逐漸成為預測模型的發(fā)展方向Nesic機制模型電極表面的電化學反應膜對離子的傳質過程影響電極表面的電化學反應段塞流對離子的傳質過程影響機制模型2023/1/8273Jepson的多相流條件下的機制模型2023/1/828CO2腐蝕速率預測模型的局限目前的預測模型都需要進一步的完善腐蝕數據的局限所研究的現場環(huán)境的局限對CO2腐蝕認識的局限模型對原油考慮的都很簡單對腐蝕產物膜的考慮也不太完善局部腐蝕考慮的很少2023/1/828CO2腐蝕速率預測模型的局限目前的預測模2023/1/829CO2腐蝕速率預測模型的局限原油的影響認識還不充分2023/1/829CO2腐蝕速率預測模型的局限原油的影響認2023/1/830CO2腐蝕速率預測模型的局限腐蝕產物膜的影響形成腐蝕產物膜以后，腐蝕速率會下降1~2個數量級2023/1/830CO2腐蝕速率預測模型的局限腐蝕產物膜的2023/1/831DeWaard模型中的腐蝕產物膜因子與溫度的關系Norsok預測模型中考慮的腐蝕產物膜的影響

Nesic機制模型，腐蝕產物膜的孔隙度腐蝕產物膜的影響2023/1/831DeWaard模型中的腐蝕產物膜因子與2023/1/832不同的軟件預測渤南油田的腐蝕速率2023/1/832不同的軟件預測渤南油田的腐蝕速率2023/1/833CO2腐蝕預測模型2023/1/833CO2腐蝕預測模型2023/1/834關注點之三：CO2腐蝕防護措施脫水處理脫除二氧化碳碳鋼+緩蝕劑CRACRA與碳鋼相結合pH穩(wěn)定劑內涂層或襯里管道定期進行清管監(jiān)測、定期檢測、腐蝕評估及管道完整性評估合理的方案需從技術、經濟等多方面綜合考慮。在防腐措施選用時，必須結合實際情況，綜合考慮安全性和經濟性。進行經濟性分析時，不僅要考慮材料本身的費用，而且要考慮操作費用，添加緩蝕劑、停產檢修等發(fā)生的費用往往很大，生產周期越長，操作費用也越高2023/1/834關注點之三：CO2腐蝕防護措施脫水處理2023/1/8351.2.2H2S腐蝕H2S腐蝕類型及特征H2S腐蝕類型除電化學腐蝕外，其最具危害的還是固體力學化學腐蝕，即硫化物應力腐蝕開裂、氫致開裂等H2S可以導致五種開裂損傷，硫化物應力腐蝕開裂（SSC）氫鼓泡（HB）氫致開裂（HIC）應力導向氫致開裂（SOHIC）堿性應力腐蝕開裂（ASCC）。最近研究發(fā)現，還有其它類型的H2S致開裂2023/1/8351.2.2H2S腐蝕H2S腐蝕類型及2023/1/836H2S腐蝕H2S腐蝕類型及特征硫化氫溶于水顯弱酸性，腐蝕反應為：硫化鐵膜溶解度非常低，是良導體，作為陰極，促進點蝕硫化物離子會減慢氫原子復合速率，造成氫分子積累，為氫原子進入金屬提供動力，所以不僅造成點蝕，還經常導致金屬開裂2023/1/836H2S腐蝕H2S腐蝕類型及特征2023/1/837H2S腐蝕機理Mackinawiteformation:D.W.Shoesmith,P.Taylor,J.Electro.Soc.1980,Vol.127,No.52023/1/837H2S腐蝕機理Mackinawitef2023/1/838H2S腐蝕主要影響因素環(huán)境因素H2S濃度；PH值；溫度；壓力、電位以及其它雜質；材料因素強度（硬度）的提高將會使腐蝕傾向加重；顯微組織中具有細小球化碳化物的金相組織有利于管線管的抗HIC/SSC能力，而帶狀組織結構特別是是非常有害的S的作用是非常有害的，必須降低其含量才能避免片狀MnS夾雜管線管表面狀態(tài)和殘余應力是影響管線管抗HIC/SSC能力的重要影響因素2023/1/838H2S腐蝕主要影響因素環(huán)境因素2023/1/839H2S腐蝕控制的8項關鍵要素遵循標準選材設計施工脫水、脫硫、除去腐蝕介質管道中加注緩蝕劑進行保護管道內壁涂層保護，提高輸氣能力定期清管排污建立腐蝕監(jiān)測系統，把握輸氣管線腐蝕動態(tài)加強腐蝕預測建立防腐專業(yè)機構和制度，提高管理水平2023/1/839H2S腐蝕控制的8項關鍵要素遵循標準選材2023/1/840關注點之一：H2S開裂評價在ISO15156/NACEM0175中，按照兩大種類來規(guī)定需要進行腐蝕評價的試驗類型：

Part2：碳鋼和低合金鋼；

part3:耐蝕合金（CRA）和其它合金對于碳鋼和低合金鋼，不僅應該進行SSC（硫化物應力腐蝕開裂）評價試驗，HIC——氫致開裂而且必要時，還要進行如下評價試驗SOHIC——硫化物定向氫致開裂（容易發(fā)生在母材板中SZC——軟化區(qū)開裂試驗（容易發(fā)生在焊縫熱影響區(qū)）2023/1/840關注點之一：H2S開裂評價在ISO152023/1/841關注點之一：H2S開裂評價對于耐蝕合金和其它合金，要進行如下評價試驗SSC——硫化物應力腐蝕開裂SCC——應力腐蝕開裂GHSC——電偶致氫應力開裂這里應當注意：電偶致氫應力開裂與電偶腐蝕

過程正好相反：2023/1/841關注點之一：H2S開裂評價對于耐蝕合金和2023/1/842電偶腐蝕：

是一個電位較負的金屬（陽極）

連接到一個電位較正的金屬上（陰極），

導致電位較負金屬的陽極溶解加速，

腐蝕過程加劇電偶致氫應力開裂：

是一個電位較正的金屬（陰極），

連接到一個電位較負的金屬上（陽極）

導致電位較正金屬表面的陰極析氫加劇，

氫滲入總量加大，開裂概率增加過去關于軟化區(qū)開裂（SZC）和電偶致氫應力開裂（GHSC）人們在工程中間較少注意，事實上，這種開裂形式往往也會造成災難性的破壞關注點之一：H2S開裂評價2023/1/842電偶腐蝕：

是一個電位較負2023/1/843關注點之二：H2S與CO2腐蝕共存下的腐蝕H2S腐蝕與CO2腐蝕的交互作用H2S與CO2往往共存，二者的腐蝕機理存在競爭與協同效應H2S不僅造成應力腐蝕開裂，而且對電化學減薄腐蝕也有很大影響雖然對減薄腐蝕，CO2的腐蝕性比H2S強，但是一旦H2S出現，又往往起控制作用Pots等認為，H2S與CO2含量的比值對腐蝕狀態(tài)的影響符合右圖所示的規(guī)律2023/1/843關注點之二：H2S與CO2腐蝕共存下的腐2023/1/844關注點之二：H2S與CO2腐蝕共存下的腐蝕H2S與CO2共存腐蝕環(huán)境中的選材規(guī)則H2S含量小于0.3kPa時，用一般碳鋼和低合金鋼；大于0.3kPa，可以使用抗硫鋼當H2S和CO2共存且含量較高時，需用不銹鋼或其它耐蝕合金為了抗CO2，最早開發(fā)使用API13Cr；為了既抗CO2又抗H2S，加入Ni和Mo，開發(fā)出Super13Cr但當腐蝕環(huán)境太苛刻時，Super13Cr抗蝕性也不足，此時需要雙相不銹鋼或鎳基合金等。ISO15156Part3將耐蝕合金歸為11個類型2023/1/844關注點之二：H2S與CO2腐蝕共存下的腐2023/1/845油固

工業(yè)生產需用管道結構來輸送水、氣、油、固多相流體，往往導致多相流腐蝕煤炭液化石油石化化工制藥海洋冶金重大經濟損失環(huán)境污染人

員傷亡管道結構的多相流腐蝕氣水背景情況工程材料結構多相流環(huán)境損傷1.2.3多相流沖刷腐蝕2023/1/845油固工業(yè)生產需用管道結構來輸送水2023/1/8461.2.3多相流沖刷腐蝕多相流損傷：材料／（電）化學／流體力學（流速、流態(tài)、攻角和顆粒性質）的交叉多因素耦合多相流中材料的損傷形式:腐蝕、沖蝕（沖刷磨損）、空蝕（氣蝕）沖刷與腐蝕交互作用WT=WC’+WE’WT=WC

＋WE

＋WSWS=WEC

＋WCE=(WC’–WC)+(WE’-WE)2023/1/8461.2.3多相流沖刷腐蝕多相流損傷：2023/1/847定義定義1：沖刷腐蝕(Erosion-corrosion)：“由于腐蝕流體和金屬表面間的相對運動引起金屬的加速破壞或腐蝕”。

定義2：沖刷腐蝕(Erosion-corrosion)：“有腐蝕性物質存在時腐蝕和沖刷的聯合作用”。將沖刷(Erosion)作了進一步的解釋:"固體表面和流體、多組元流體相互機械作用或是受液體或固體粒子沖擊的機械作用所造成的材料的固體表面逐漸流失的過程"。2023/1/847定義定義1：沖刷腐蝕(Erosion-c2023/1/848相關術語從腐蝕角度從磨損角度流動誘導腐蝕(flow-induced-corrosion)沖蝕(erosion)或沖蝕磨損(erosivewear)受流動所決定的腐蝕(flow-dependent-corrosion)空泡腐蝕或氣蝕(cavitation)流動影響下的腐蝕(flow-influencedoraffectedcorrosion)磨粒磨損(abrasivewear)沖擊腐蝕(impingementattack)磨蝕(corrosion-erosion)沖刷腐蝕(erosion-corrosion)腐蝕磨損(corrosivewear)2023/1/848相關術語從腐蝕角度從磨損角度流動誘導腐蝕2023/1/849形貌特征沖蝕往往表現出明顯的與流動方向相關的方向性，沖蝕輕微時呈現出光滑或淺波紋狀，中等或以上程度時為魚鱗坑狀，嚴重時則為鋒利的溝槽、局部深孔等；空蝕輕微時呈現出麻點、針孔，嚴重時為蜂窩或海綿狀。2023/1/849形貌特征沖蝕往往表現出明顯的與流動方向相2023/1/850關注點之一：沖刷腐蝕的極限流速油氣生產過程中產出流體有一個流動極限速率，超出這個速率，就會出現嚴重腐蝕，這個速率就是沖刷腐蝕極限速率VlimitAPIRP14E規(guī)定，沖刷腐蝕極限速率為式中：Vlimit=極限速率（ft/sec）

=流動密度（lbs/cu3ft）

C=常數2023/1/850關注點之一：沖刷腐蝕的極限流速油氣生產過2023/1/851關注點之一：沖刷腐蝕的極限流速流動密度由下述參數計算所得氣體/冷凝液/水流動壓力流動溫度

通常取井口參數計算常數取決于油氣井的條件C＝100對于一般情況C＝150-200對于不腐蝕或加緩蝕劑的情況C＝100如果有固體顆粒存在時2023/1/851關注點之一：沖刷腐蝕的極限流速流動密度由2023/1/852盡管APIRP14E極限速率在生產中得到應用，但人們發(fā)現，APIRP14E判據存在缺陷下圖示出APIRP14E判據與現場實測結果對比，由圖對比可見APIRP14E有時偏于保守有時偏于危險不能很好地滿足油氣生產的需要關注點之一：沖刷腐蝕的極限流速2023/1/852盡管APIRP14E極限速率在生產中2023/1/853APIRP14E判據與現場結果對比2023/1/853APIRP14E判據與現場結果對比2023/1/854美國殼牌（Shell）海上公司SHELL模型2023/1/854美國殼牌（Shell）海上公司SHELL2023/1/855美國殼牌（Shell）海上公司SHELL模型SHELL模型還考慮固體顆粒尺寸沙粒產出速率管道尺寸沖刷腐蝕裕量下面三圖分別示出三種因素對多相流沖刷腐蝕極限的影響沙粒尺寸沙粒產出率和沖刷腐蝕裕量管道尺寸2023/1/855美國殼牌（Shell）海上公司SHELL2023/1/856沙粒尺寸對多相流沖刷腐蝕極限的影響2023/1/856沙粒尺寸對多相流沖刷腐蝕極限的影響2023/1/857沙粒產出率和沖蝕裕度對多相流沖刷腐蝕極限的影響2023/1/857沙粒產出率和沖蝕裕度對多相流沖刷腐蝕極限2023/1/858管子直徑對多相流沖刷腐蝕極限的影響2023/1/858管子直徑對多相流沖刷腐蝕極限的影響2023/1/859諸多工業(yè)領域的技術難題管道幾何尺寸多相流環(huán)境損傷材料微觀組織多相流型流速多相環(huán)境介質損傷力學多相流體動力學表面物理化學薄膜斷裂力學金屬材料學腐蝕電化學學科跨度大，影響因素多成為國內外腐蝕學科研究熱點、難點領域關注點之二：沖刷腐蝕試驗研究設備2023/1/859諸多工業(yè)領域的技術難題管道幾何尺寸材料微2023/1/860關注點之二：沖刷腐蝕試驗研究設備人們尚未在多相流環(huán)境損傷與介質、工藝、材料和幾何參數之間建立起可靠的相關關系，很難對多相流腐蝕進行失效控制、壽命預測和安全評估主要原因之一：缺乏系列管徑試驗環(huán)路試驗及其有效的測試設備，導致許多關鍵的“尺度域”、“環(huán)境域”和“時間域”的科學問題研究尚未有效開展創(chuàng)造急需而必要的試驗條件，使我國科學家直接針對多相流腐蝕的許多急需而重大的核心科學問題進行研究，消除由于沒有試驗設備而接觸不到多相流腐蝕核心問題的研究現狀盡早取得對我國諸多重要工業(yè)領域生產實踐具有重大指導作用的研究成果，為多相流腐蝕失效事故預測預防和安全評價奠定堅實的科學基礎提高我國多相流腐蝕研究在國際上的核心競爭力，為保障我國的科技安全和經濟安全做出貢獻2023/1/860關注點之二：沖刷腐蝕試驗研究設備人們尚未2023/1/861國內外現狀、發(fā)展趨勢與水平國際上較為大型和復雜的多相流腐蝕試驗環(huán)路建設主要是上世紀90年代以后發(fā)展起來的有代表性的是美國Ohio大學、Tulsa大學以及挪威能源技術中心（IFE）這些環(huán)路試驗裝置：各有特色，但相對行業(yè)背景較重，試驗設備通用性較差，難以滿足工業(yè)領域所面臨的多相流腐蝕的共性問題研究多數以單相和兩相流腐蝕試驗為主，有少數的三相流腐蝕試驗環(huán)路，但還沒有能夠進行水、氣、油、固四相流腐蝕的試驗環(huán)路2023/1/861國內外現狀、發(fā)展趨勢與水平國際上較為大型2023/1/862研究材料多相流損傷的試驗裝置核心在于如何造成介質與研究試樣間的相對運動研究試樣旋轉研究試樣固定不動旋轉式管流式噴射式振動式PPPP21469109911835792023/1/862研究材料多相流損傷的試驗裝置核心在于如何2023/1/863關注點之二：沖刷腐蝕試驗研究設備

管道結構在水、氣、油、固四相中的兩相、三相或四相典型組合的流速流態(tài)分布、各相流體動力學及相間動力學耦合行為等，對腐蝕速率、腐蝕形態(tài)和腐蝕電化學行為影響的本征機制和相關性研究。以“環(huán)境域”的科學思想為指導，謀求建立不同相組成和流態(tài)環(huán)境之間腐蝕行為和腐蝕參量的相關性

管道幾何尺寸（管徑大小）、幾何形狀（彎頭和孔徑突變）和幾何取向（垂直、水平或傾斜）變化、管道壁面粗糙化等對多相流流速流態(tài)分布、邊界層流體特性、腐蝕速率、腐蝕形態(tài)和腐蝕電化學行為的影響機制。結合其他材料腐蝕模擬試驗，謀求在“尺度域”方面，建立材料試驗、小管徑環(huán)路和大管徑環(huán)路之間典型腐蝕行為和腐蝕參量之間的相關性幾何條件對多相流腐蝕行為影響研究流速流態(tài)對多相流腐蝕行為影響研究2023/1/863關注點之二：沖刷腐蝕試驗研究設備管道2023/1/864關注點之二：沖刷腐蝕試驗研究設備

復雜間歇多相流中壁面剪切力的脈動和循環(huán)變化規(guī)律、漩渦、氣泡和固體顆粒的密度和能量分布，及其對腐蝕產物膜和金屬基體的力學、化學和力學化學損傷作用機制、各種力學和化學因素對腐蝕速率、腐蝕形態(tài)和腐蝕電化學行為影響的相關性研究復雜流態(tài)多相流損傷機制研究

與高溫高壓旋轉圓盤電極試驗、射流沖擊試驗、葉片攪拌試驗、以及小尺寸單相環(huán)路試驗相結合，研究幾種試驗方法之間材料和管道結構腐蝕損傷機理、腐蝕速率、腐蝕形態(tài)的差異和同一，探索各種試驗方法之間的相關性和相關規(guī)律多相流腐蝕試驗方法之間的相關性研究

2023/1/864關注點之二：沖刷腐蝕試驗研究設備復2023/1/865關注點之二：沖刷腐蝕試驗研究設備

在研究各種多相流腐蝕損傷動力學規(guī)律的基礎上，結合管道結構的強度評價，建立多相流腐蝕速率、腐蝕形態(tài)和腐蝕壽命預測模型和方法，為建立多相流動管道結構的安全評估規(guī)范奠定基礎多相流腐蝕失效預測研究2023/1/865關注點之二：沖刷腐蝕試驗研究設備2023/1/8661.3腐蝕與防護國外發(fā)展趨勢美國：最早發(fā)現使用環(huán)境對材料服役性能和使用壽命的影響通過系統的試驗與研究，發(fā)展各種“腐蝕與防護技術”大力發(fā)展耐蝕材料，品種多，質量高重視傳統材料、新材料服役性能提高歐盟：1976年成立歐洲腐蝕聯盟，聯合研究、相互協作，推動材料腐蝕與防護科學技術的發(fā)展首先提出防護系統工程，成立防護系統工程工作部，推動能源、石油、航空等行業(yè)大型工程的綜合系統防護工作的發(fā)展腐蝕與防護的標準、規(guī)范齊全2023/1/8661.3腐蝕與防護國外發(fā)展趨勢美國：2023/1/8671.3腐蝕與防護國外發(fā)展趨勢日本：從保護資源與節(jié)約能源出發(fā)，注重材料的實用性，特別是傳統材料服役性能的提高建立環(huán)境腐蝕試驗站網，進行系統的大氣暴露試驗和室內模擬加速試驗，提高了材料的競爭力2023/1/8671.3腐蝕與防護國外發(fā)展趨勢日本：2023/1/8681.3腐蝕與防護國外發(fā)展趨勢我國與國外的差距目前材料常規(guī)的腐蝕與防護技術基本能滿足國家建設和生產發(fā)展的要求但特殊環(huán)境使用的耐蝕材料，高性能長壽命環(huán)保型防腐涂料，以及要求高的表面處理和表面防護技術等防護新產品、新技術很少我國已基本掌握了國際上常用的腐蝕與防護技術，并在化工、石油、鐵路交通、造船等重點行業(yè)中推廣使用，保證了生產和建設的發(fā)展，但缺乏競爭力，缺乏有知識產權的防護技術對無機非金屬材料的腐蝕與防護、高分子材料的老化與防老化方面，還落后于金屬，缺乏競爭力，遠遠不能滿足國家經濟建設發(fā)展的需要腐蝕與防護的產業(yè)還沒有真正形成，距國際水平還相差甚遠2023/1/8681.3腐蝕與防護國外發(fā)展趨勢我國與國2023/1/8691.3腐蝕與防護研究發(fā)展目標提高材料的服役性能和使用壽命。使目前我國常用主要結構材料的服役性能能基本滿足使用要求，材料及制品的使用壽命，在現有的基礎上到2019年提高10－20％，到2020年提高40％發(fā)展“環(huán)保型、無公害、長壽命”的涂層防護技術。使長壽命、環(huán)保型涂料生產到2019年提高10%，到2020年再提高10%，初步形成產業(yè)為提高我國材料在市場中的競爭力作貢獻。使目前進口的耐蝕金屬材料到2019年下降20%，2020年再下降30%降低材料腐蝕對國家造成的經濟損失。爭取到2019年每年降低3－4百億，到2020年每年降低1千億左右（建議國家與相關行業(yè)、企業(yè)增加對腐蝕與防護的投入，并有措施保證）2023/1/8691.3腐蝕與防護研究發(fā)展目標提高材料2023/1/870第二部分油氣田的腐蝕控制2.1腐蝕與防護研究的學科特點2.2油氣田安全服役的主要工作內容2.3油氣田的腐蝕控制途徑2.4油氣田常用防腐蝕技術2.5油氣田常用防腐蝕技術特點與經濟性分析2.6油氣田腐蝕檢測與監(jiān)測2.7油氣田腐蝕控制的長遠目標2.8油氣管道腐蝕控制技術和管理措施2.9塔里木和新疆油田在用腐蝕控制措施及效果2023/1/870第二部分油氣田的腐蝕控制2.12023/1/871第二部分油氣田的腐蝕控制腐蝕控制的目的和作用腐蝕防護是采取技術措施盡可能使腐蝕破壞的速度減小腐蝕控制是為降低或延緩材料或構件在環(huán)境作用下因腐蝕失效而采取的技術工藝措施，其追求的目標是使社會為腐蝕付出的代價為最小，也就是設法使腐蝕損失與花費的防護費用的總和為最小良好的腐蝕控制提高管材的服役性能延長使用壽命保證油氣開發(fā)的安全運行促進新技術、新材料的發(fā)展保護資源節(jié)約能源節(jié)省原材料減少腐蝕經濟損失減少腐蝕事故2023/1/871第二部分油氣田的腐蝕控制腐蝕控制的2023/1/8722.1腐蝕與防護研究的學科特點提出問題分析問題解決問題信息反饋2023/1/8722.1腐蝕與防護研究的學科特點提出問2023/1/8732.1腐蝕與防護研究的學科特點油氣田的腐蝕及其防治是一項系統工程所有腐蝕研究的目的是為了防止和減緩腐蝕的發(fā)生，通過采用經濟、適用、可行的防護措施，使腐蝕損失降低到最低程度，最大限度提高系統的安全可靠性油氣田腐蝕與防護研究領域油氣田腐蝕失效原因、機理分析及評價腐蝕防護措施的評選、開發(fā)及應用腐蝕評估、壽命預測及風險分析腐蝕監(jiān)控技術的開發(fā)及應用2023/1/8732.1腐蝕與防護研究的學科特點油氣田2023/1/8742.1腐蝕與防護研究的學科特點腐蝕與防護研究的各個環(huán)節(jié)是相輔相成、互為促進的只有針對油氣田腐蝕與防護研究的特點，開展系列研究，并最終形成從腐蝕原因分析到采取合適有效的腐蝕防護措施抑制和減緩腐蝕，直至腐蝕壽命預測和腐蝕實時監(jiān)控及信息反饋等一整套理論、技術和手段，才能真正較好地解決油氣田的腐蝕問題，最大限度的減少因腐蝕而造成的各類損失2023/1/8742.1腐蝕與防護研究的學科特點腐蝕與2023/1/8752.2油氣管道安全服役的主要工作內容油氣管道安全運營材料控制經濟性和風險分析選材制造質量控制基礎研究防護措施

篩選防腐蝕

設計設計階段應開展的工作腐蝕預測模擬試驗

篩選控制措施耐蝕材料緩蝕劑涂鍍層陰極保護影響因素腐蝕機理腐蝕規(guī)律訂貨條件駐廠監(jiān)造驗收標準失效分析安全評估腐蝕監(jiān)檢測HSE管理2023/1/8752.2油氣管道安全服役的主要工作內容2023/1/8762.2石油管安全服役的主要工作內容設計階段材料控制材料種類選擇：腐蝕預測、模擬試驗篩選材料制造質量控制：訂貨技術條件、駐廠監(jiān)造、驗收標準腐蝕控制措施：防腐蝕措施篩選防腐蝕設計風險與經濟性分析2023/1/8762.2石油管安全服役的主要工作內容設2023/1/8772.2石油管安全服役的主要工作內容后續(xù)生產開發(fā)階段基礎研究腐蝕機理與規(guī)律影響因素腐蝕失效分析防護措施耐蝕材料緩蝕劑涂鍍層陰極保護安全可靠性評定腐蝕監(jiān)檢測HSE管理體系2023/1/8772.2石油管安全服役的主要工作內容2023/1/8782.3油氣田的腐蝕控制途徑腐蝕檢測與監(jiān)測腐蝕綜合治理防腐投入與管理腐蝕類型、原因、機理與規(guī)律腐蝕防治措施的篩選、開發(fā)及應用耐蝕材料緩蝕劑涂鍍層陰極保護現場調研與測試室內模擬研究文獻查閱與研究腐蝕評估與預測2023/1/8782.3油氣田的腐蝕控制途徑腐蝕檢測腐2023/1/8792.3油氣田的腐蝕控制途徑從油氣田防腐工程師，到油田管理的決策者，都應該知道，迄今還沒有一種包治油氣田腐蝕百病的良藥需要將多種方法綜合利用，才能有效控制油氣田的腐蝕腐蝕預測和腐蝕控制是兩個主要目的，腐蝕預測是有限腐蝕壽命設計和防止腐蝕災害的基礎腐蝕機理和規(guī)律研究，是建立腐蝕預測和開發(fā)腐蝕控制措施的必要基礎腐蝕監(jiān)測與檢測和腐蝕模擬試驗是建立和校正腐蝕預測模型的兩個支柱2023/1/8792.3油氣田的腐蝕控制途徑從油氣田防2023/1/8802.3油氣田的腐蝕控制途徑腐蝕決策應注意下述幾點：腐蝕控制需要經濟投入，進行腐蝕風險分析和腐蝕經濟分析，進行綜合平衡找到最佳腐蝕控制措施和方案才是明智之舉跨學科研究，CO2腐蝕與流體力學結合，H2S腐蝕與固體力學結合，壽命預測與強度評價相結合腐蝕控制的工程性相當強，應當與油藏、采油、工藝、地面等方面工程師密切結合，才能得到有效措施2023/1/8802.3油氣田的腐蝕控制途徑腐蝕決策應2023/1/881腐蝕問題防治工作實施步驟首先弄清目前的腐蝕狀況、及其主要癥結所在，為提出合理的控制措施奠定基礎，真正解決油田安全生產開發(fā)中令人頭痛的問題制定適合管道腐蝕問題防護的總體防治方案，以規(guī)范腐蝕問題的治理工作從最基本的腐蝕問題普查、不同腐蝕問題采用何種防護措施的確定，到有針對性地選用哪個廠家的技術和產品，如何實施，防治效果的跟蹤監(jiān)測等，涵蓋一整套科學地綜合防治腐蝕問題的步驟2.3油氣管道的腐蝕控制途徑2023/1/881腐蝕問題防治工作實施步驟2.3油氣管2023/1/8822.3油氣田的腐蝕控制途徑腐蝕綜合治理思路

根據管道服役環(huán)境特征，研究分三步走：針對開發(fā)過程中所涉及到的管線腐蝕環(huán)境，研究管網材料的基本腐蝕行為，包括主要的影響因素的篩選及腐蝕機理與發(fā)展規(guī)律的確定在腐蝕行為研究的基礎上，篩選并確定出一種或幾種有效的腐蝕防護措施并在現場試驗對現場腐蝕狀況的監(jiān)測及防護措施效果的評估與改進2023/1/8822.3油氣田的腐蝕控制途徑腐蝕綜合2023/1/883具體含四部分內容通過開展腐蝕原因、機理的研究，為防護措施的選用提供理論指導通過開展防護措施的篩選、開發(fā)和應用研究，選出最具應用價值的防護方法通過開展腐蝕狀態(tài)和剩余壽命預測，做到對油氣田腐蝕狀況心中有數通過開展腐蝕監(jiān)測，及時了解油氣田現場腐蝕狀況和防護措施應用效果，機理與規(guī)律研究、防護措施應用及腐蝕評估與預測提供數據信息腐蝕控制途徑2023/1/883具體含四部分內容腐蝕控制途徑防腐體系評價跟蹤實施監(jiān)測檢測選擇防腐選材輔助措施防腐效果評價（室內）井下油套管防腐方案地面集輸防腐方案壓力容器防腐方案長輸管線防腐方案現場跟蹤、失效分析腐蝕與防腐數據庫陰極保護維護腐蝕趨勢、緩蝕劑效果缺陷檢測、剩余壽命規(guī)范體系技術體系組織體系選材規(guī)范涂層、內襯緩蝕劑陰極保護方法、條件監(jiān)測網建設監(jiān)測數據按照標準規(guī)范要求失效分析原因數據支撐保障維護確保有效基于選材研究和效果評價，形成油田防腐的技術體系和規(guī)范體系重在研究基于防腐研究成果，編制相應油氣田的防腐方案重在方案跟蹤監(jiān)測和檢測數據，分析腐蝕趨勢，評價緩蝕效果，提出預警機制重在現場防腐體系框架防腐體系評價跟蹤實施監(jiān)測選擇防腐選材防腐效果評價（室內）井下2023/1/885防腐措施耐蝕材質緩蝕劑涂（鍍）層、內襯陰極保護新型材質不斷出現；單一材質可以解決腐蝕問題……成本高；與其它對策結合，優(yōu)化。國內外常用，效果好；投加管理與篩選同等重要。存在局限，難以廣泛應用……技術進步；處于現場試驗階段。常用技術，應用廣泛。設計、施工、運行需要跟蹤和評估。腐蝕監(jiān)測腐蝕檢測2.4油氣田常用防腐蝕技術2023/1/885防耐蝕材質緩蝕劑涂（2023/1/8862.4.1主要的防護措施……耐蝕材料1）耐蝕金屬材料種類2205雙相不銹鋼13Cr、HP13Cr鎳基合金028、825、G3、C276等耐蝕材料的局限22Cr價格昂貴使用范圍溫度-450°FH2S–0.3PP-psiaCO2–NoLimitCl--120,000ppm13CrpH–3.5Temperature-300°FH2S–1.5PP-psiaCO2–1000PP-psiCl--60,000ppm2023/1/8862.4.1主要的防護措施……耐蝕材料2023/1/8872.4.1主要的防護措施……耐蝕材料2）耐腐蝕非金屬復合材料 種類復合材料（PVC）改性復合材料(mod.PVC)玻璃鋼（FRP)局限性使用溫度受限：最大溫度=200°F(93°C)壓力受限：一般最高壓力=850psi(60bar)73°F(23°C)2023/1/8872.4.1主要的防護措施……耐蝕材料覆蓋層普通/特種不銹鋼、鈦/鋁/銅合金及其它耐蝕合金材料

基材碳鋼無縫/焊接鋼管、合金鋼無縫鋼管特點優(yōu)點：保證了原基管的各項機械性能，降低成本缺點：接頭部位難處理，基管與襯層結合力難保證3)內襯復合管……耐蝕材料覆蓋層基材特點優(yōu)點：保證了原基管的各項機械2023/1/889內襯復合管－內襯管材類型常用名稱UNS編號元素含量（wt%）NiFeCrMo其它316LS316001266172.51Mn2205S318035.5余量2230.16N2507S325507余量2540.3N,0.7Cu,0.7W926N0892625余量216-28N080283135273.50.05N,1.3Cu31N080313132276.50.2N,1.3Cu825N088254031233.22.2Cu,0.8TiG3N06985余量18~2121~23.56.0~8.01.5W,1.5~2.5Cu,5.0Co50N06950余量15.～2019～218～102.5Co,1.0W625N066256242293.4NbC-276N1027657616163~4.5W59N06059余量＜12316～合金元素含量增加，價格升高，耐蝕性提高2023/1/889內襯復合管－內襯管材類型常用名稱UNS編△▽▲▲▲▲拉拔復合管△▲▽▲▲▲防腐涂層管△▽▲▲△▲鎳磷鍍管▽▽▲▲▲△不銹鋼管▽▲▲▲▽▲碳鋼管▲▲▲▲▲▲雙金屬復合管性價比力學性能耐高溫能力焊接性能耐蝕性能承壓能力管道類型注：▲高△中▽低

不銹鋼內襯復合管的綜合性能內襯復合管－適用范圍△▽▲▲▲▲拉拔復合管△▲▽▲▲▲防腐涂層管△▽▲▲△▲鎳2023/1/891內襯復合管－性能要求耐腐蝕根據腐蝕工況選擇襯管材料與性能指標其它要求力學性能熱處理狀態(tài)金相組織壁厚：襯管材料可以是1~3mm,襯管壁厚越薄，焊接施工難度越大，越厚，成本越高，建議選擇2mm襯管壁厚為宜2023/1/891內襯復合管－性能要求耐腐蝕2023/1/892內襯復合管－生產工藝（11種）編號工藝名稱工藝特點研究或生產單位1爆炸復合法材質選擇范圍廣，界面結合區(qū)易形成波形，屬于機械復合Butting向陽、貝根2水壓法形成機械復合，結合力小Butting，成都貝根3冷拔復合法采用拉拔、旋壓或滾壓，機械復合法4熱擠壓法復層為鎳基合金，會出現壁厚波動，由于變形抗力不一致產生裂紋日本住友5類無縫鋼管法熱穿孔，冶金結合,可生產Φ60.3～219.1mmNKK，西班牙擠壓成形鋼管公司Tubacex)6復合板焊接法直縫或螺旋焊縫，適合大于Φ300mm石油天然氣輸送管道用復合鋼管的主要方法NKK7離心鑄造法需要對管坯表面進行機械加工,這樣就增加了兩層金屬的壁厚不均,也因鑄造時液態(tài)金屬相互沖刷和拌合會形成過渡層。新興鑄管8粉末冶金法粉末法＋熱等靜壓＋熱擠壓，冶金結合日本山陽特鋼，新日鐵9低熔點金屬層粘結法結合界面之間采用低熔點金屬層，再冷軋；結合強度大于300Mpa美國，日本10噴射成型法冶金結合，技術基本成熟瑞典AB山德維克鋼廠，美國Bebcock&Wileox11離心鋁熱法鋁熱反應，冶金復合北京科技大學2023/1/892內襯復合管－生產工藝（11種）編號工藝名2023/1/8932.4.2主要的防護措施……緩蝕劑緩蝕劑也是一種常用的管道腐蝕控制措施緩蝕劑使用要求抗CO2、H2S、Cl-離子腐蝕具有一定的氣體揮發(fā)性具有一定的水溶性緩蝕劑的應用有較大的盲目性常溫下緩蝕效果好，高溫高壓下緩蝕效果不知道有時不能嚴格按使用要求進行使用，不僅達不到預期使用效果，而且造成巨大讓費緩蝕劑的選擇與加注技術是制約該技術應用的關鍵2023/1/8932.4.2主要的防護措施……緩蝕劑緩2023/1/8941IMC—80—N含炔氧基、胺基、芳香基、季胺基化合物H2S油井和輸油管線中科院腐蝕所2TG500硫代磷酸酯、含N化合物H2S/CO2油氣井張玉芳等3KS—1咪唑啉衍生物類H2S污水處理系統華北油田設計院4CT2-7有機胺鹽與有機胺H2S

四川天然氣研究所5CT2-10

H2S

四川天然氣研究所6CT2-15有機胺類H2S/CO2油氣井四川天然氣研究所7N—11丙二胺衍生物H2S

陜西省化工研究所8581咪唑啉、酰胺H2S

北京化工學院9BARAFLM成膜胺H2S油氣井Baroid（美）10COAT-145成膜胺H2S油氣井Exxon（美）11DRILLCOROI

H2S

Ewabo（德）12IMC—921炔氧甲基胺和多硫化物O2-CO2-H2S-SRB油田污水中科院腐蝕所13SL-2咪唑啉磷酸酯/咪唑啉硫代磷酸酯O2-CO2-H2S-SRB油田污水勝利設計院油氣田最常用的一些抗H2S腐蝕的緩蝕劑2023/1/8941IMC—80—N含炔氧基、胺基、芳香基2023/1/895緩蝕劑應用流程優(yōu)選緩蝕劑類型，確定現場加注工藝根據研究成果確定緩蝕劑類型確定緩蝕劑現場加注工藝，泵入法，平衡罐加注法緩蝕劑加注濃度和周期的確定預膜處理的緩蝕劑用量：V=2.4DL緩蝕劑日加注量可按下式計算：Qd=εQε+ΦG確定緩蝕劑有效保護周期及效果定期監(jiān)測，測試緩蝕劑濃度、腐蝕速率，用現場掛片或腐蝕探針測試，推薦監(jiān)測方案2023/1/895緩蝕劑應用流程優(yōu)選緩蝕劑類型，確定現場加2023/1/896緩蝕劑應用流程緩蝕劑平衡罐加注示意圖2023/1/896緩蝕劑應用流程緩蝕劑平衡罐加注示意圖2023/1/8972.4.2主要的防護措施……緩蝕劑緩蝕劑的評價與篩選不同緩蝕劑在模擬環(huán)境中動態(tài)高溫高壓下的評價結果:TG200對地面管線的保護效果優(yōu)于CT2-17和VS-4

腐蝕速率隨緩蝕劑濃度變化曲線

2023/1/8972.4.2主要的防護措施……緩蝕劑緩2023/1/8982.4.3主要的防護措施……涂鍍層內鍍涂層作用：對油田的安全生產及節(jié)能降耗有著重要的意義防止和減緩內壁腐蝕提高使用壽命，降低管線運行成本減輕內壁結垢和結蠟涂鍍層使用中存在的問題涂層易磨損結合力不夠涂層缺陷涂層接頭部位的防腐未很好解決2023/1/8982.4.3主要的防護措施……涂鍍層內2023/1/899涂層選擇介質環(huán)境壓力溫度pH值腐蝕類型流速設計參數2023/1/899涂層選擇介質環(huán)境2023/1/8100涂鍍層評價與篩選涂鍍層評價與篩選CO2+產出水的高溫高壓試驗后檢測結果

涂層類型鎳磷鍍層三元復合鍍層改性玻璃鋼內襯雙金屬復合管環(huán)氧酚醛涂層TC2000表觀描述表面有銹蝕加重現象試樣表層涂層有脫落內襯玻璃鋼略有退色且有部分較淺微孔分布，但是，內襯管與金屬基體附著良好內襯管與金屬基體附著良好涂層顏色變深，未見其它變化

(a)(b)(c)(d)2023/1/8100涂鍍層評價與篩選涂鍍層評價與篩選CO22023/1/8101管道內涂敷及補口工藝與施工機具研究控制面板CCTV內窺鏡視頻定位器

除銹車

噴涂車

2023/1/8101管道內涂敷及補口工藝與施工機具研究視頻2023/1/8102涂層應用……焊接補口技術（UBSleeve)制造、安裝快捷，周期短無壓力損失可根據用戶需求設計制造不影響管道內檢測2023/1/8102涂層應用……焊接補口技術（UBSle2023/1/81032.4.4主要的防護措施……陰極保護傳統直流陰極保護技術的優(yōu)缺點優(yōu)點：保護機理明確，理論成熟應用技術成熟，規(guī)范有大量的實際經驗積累已廣泛應用，保護效果得到普遍認同缺點：電流、電位分布不均勻易出現過保護和欠保護現象干擾大，能耗高保護距離和范圍受到限制：如深井套管保護深度無法延長2023/1/81032.4.4主要的防護措施……陰極保護2023/1/8104脈沖電流陰極保護技術的優(yōu)缺點優(yōu)點：電流分布非常均勻電流具有更強的穿透性，可以發(fā)送得更深、更遠電流需求顯著減小，節(jié)省能源干擾小，易于維護缺點：保護機理尚未完全清楚應用起步較晚，缺乏實踐經驗2.4.4主要的防護措施……陰極保護2023/1/8104脈沖電流陰極保護技術的優(yōu)缺點2.4.42023/1/8105脈沖電流陰極保護技術目前應用現狀及效果對長輸管線近陽極端的過保護現象顯著改善，遠端電位明顯變負，電位分布更加均勻對管道防腐層破損和剝落處比直流好，陰極保護屏蔽現象顯著改善對換熱器與供熱鍋爐系統綜合效果優(yōu)于傳統直流2.4.4主要的防護措施……陰極保護2023/1/8105脈沖電流陰極保護技術目前應用現狀及效果2023/1/81062.5幾種主要管道內腐蝕控制措施的特點與經濟性比較加注緩蝕劑，工藝成熟，最常用但緩蝕劑種類繁多，各種緩蝕劑的使用范圍和效果多不相同，選用時須十分謹慎，應在使用前，在模擬環(huán)境下進行評價和篩選內涂層或襯里，成本增加較小，經濟性好，一般投入增加量不足鋼管成本50%，且基本為一次性投資但在接頭部位的腐蝕問題很難解決，而且涂層易產生針孔等缺陷，而一旦有針孔存在，將加速管道的穿孔泄漏內襯聚乙烯是近幾年興起的一種防護方法，但也存在接頭部位的腐蝕問題，且襯層與鋼管結合力不太好，一旦剝離，腐蝕則更嚴重耐蝕合金管抗腐蝕性能最好，使用最安全方便但由于其材料成本過高，一次性投入很大，且在機械及焊接性能方面有所欠缺，其可靠性會受到影響2023/1/81062.5幾種主要管道內腐蝕控制措施的特2023/1/81072.5主要的防護措施……幾種措施的技術經濟性比較地面管線腐蝕控制措施類型及費用分析目前所用幾種管線腐蝕控制措施，均有其不同的特點每種措施成本投入的方式存在較大差異有的措施起始成本較高，但為一次性投入，后需補充費用很少，從長遠看經濟效益良好，如采用耐蝕合金材料等有的措施初期投入較少，短期效益好，但追加投入不斷，導致累積成本很高比如加注緩蝕劑方法，開始投入較少，但在后續(xù)生產過程中會不斷發(fā)生修井作業(yè)費、緩蝕劑購置費以及其它的附加費用等因此選用時應綜合考慮其成本和性能比，以及長期和短期效益等因素2023/1/81072.5主要的防護措施……幾種措施的2023/1/81082.5

主要的防護措施……幾種措施的技術經濟性比較(國內）上圖中普通碳鋼管按0.8萬元/噸計緩蝕劑單價按1萬元/噸計加藥量按1.5噸/月涂層按鋼管成本18%計13鉻價格按普通鋼管的2.5倍，即2萬元/噸計超級13鉻按4.5萬元/噸計22鉻按6.5萬元/噸計抗腐蝕低鉻經濟型鋼較普通碳鋼管價格高出約20%，按1萬元/噸計玻璃鋼管按48萬元/公里（輸油）、108萬元/公里（注水）計鋼塑復合管按50萬元/公里（輸油）、113萬元/公里（注水）計2023/1/81082.5主要的防護措施……幾種措施的2023/1/81092.5主要的防護措施……幾種措施的技術經濟性比較幾防護措施綜合經濟技術分析初期投入以采用耐蝕合金材料為最高，采用碳鋼＋緩蝕劑進行防護花錢最少，其次是采用涂層，再次是采用經濟型鋼＋緩蝕劑；而采用耐蝕合金材料（包括13Cr、超級13Cr、22Cr）初期投入均較高隨著時間的延長，緩蝕劑累計成本不斷增加，而涂層累計成本增加較少在使用約2年后，采用內涂層方法的累計成本即低于采用普通碳鋼＋緩蝕劑的防護措施玻璃鋼及鋼塑復合管在全壽命期內始終較涂層方法高，比采用耐蝕合金低2023/1/81092.5主要的防護措施……幾種措施的技2023/1/81102.6油氣管道的腐蝕監(jiān)測腐蝕監(jiān)測體系建立的目的和范圍腐蝕監(jiān)測的目的在于掌握腐蝕過程，了解腐蝕控制的應用情況和效果。通過腐蝕監(jiān)測，可以獲得腐蝕過程和操作參數之間的相互聯系等有關信息，可對腐蝕問題進行評估，改善腐蝕控制方案，起到“防患于未然”的效果。監(jiān)測體系將對生產系統的腐蝕性進行有效地監(jiān)控并將結果數據與施加防腐措施的管道系統的監(jiān)測數據進行比較。監(jiān)測技術必須是正確和可復現的。TGRC建議必須使用幾項監(jiān)測技術來確定其他方法的結果是否具有科學性和較好的再現性。2023/1/81102.6油氣管道的腐蝕監(jiān)測腐蝕監(jiān)測體2023/1/81112.6

油氣管道的腐蝕監(jiān)測建立腐蝕監(jiān)測系統的原因診斷-我們知道腐蝕正在發(fā)生和系統是否正在承受超過設計規(guī)格的腐蝕速率是必要的。過快的腐蝕速率將最終導致設備的損壞，對安全、費用和環(huán)境具有劇烈的影響防腐措施控制–用來控制腐蝕的一種方式是使用化學腐蝕抑制劑。如果使用了一種防腐措施那么腐蝕速率必須得到監(jiān)控從而保證它是有效的，并且保證應用的緩蝕劑不多也不少。腐蝕及評價-正如上面所示，必須對選擇的防腐措施的效果進行監(jiān)測來保證它是有效的。監(jiān)測系統確定幾種防腐措施中的哪一種是最節(jié)省成本的經常也是必要的。維修計劃

–監(jiān)測將幫助確定如管線大規(guī)模維修這樣的作業(yè)的所需頻率。2023/1/81112.6油氣管道的腐蝕監(jiān)測建立腐蝕監(jiān)測2023/1/81122.6

油氣管道的腐蝕監(jiān)測腐蝕監(jiān)測跟蹤情況2023/1/81122.6油氣管道的腐蝕監(jiān)測腐蝕監(jiān)測跟蹤2023/1/8113陰極保護狀況監(jiān)測使用陰極保護探針來確定埋地管道外壁真實的腐蝕速率，這種方法能幫助確定高阻抗土壤環(huán)境中的陰極保護（CP）的效果。當接點在貧瘠的土壤上時可能會導致錯誤的CP電位測量，或者在復雜的、相互關聯的管道系統上不能真正地進行斷電電位測量時，這種技術特別有用陰極保護測試樁電纜連接頭埋地管道陰極保護監(jiān)測探針陰極保護測試電極陰極保護監(jiān)測測試電纜頭地面管道的陰極保護監(jiān)測示意圖2023/1/8113陰極保護狀況監(jiān)測使用陰極保護探針來確定2023/1/8114陰極保護狀況監(jiān)測陰極保護腐蝕探針陰保探針得到的腐蝕數據2023/1/8114陰極保護狀況監(jiān)測陰極保護腐蝕探針陰保探2023/1/81152.7管道腐蝕控制的長遠目標……戰(zhàn)略上宏觀上瞄準國際上研究熱點，開展前沿技術研究，向國際先進水平靠攏依托國內重大工程，圍繞油氣生產開發(fā)中的普遍問題和關鍵技術難題，開展攻關研究，為油氣安全開發(fā)提供技術支持結合領域研究發(fā)展工作，依托重點實驗室，培養(yǎng)和建設一支高水平研究隊伍2023/1/81152.7管道腐蝕控制的長遠目標……2023/1/81162.7管道腐蝕控制的長遠目標……戰(zhàn)略上結合本國國情與特點發(fā)展材料的腐蝕與防護技術貫徹“預防為主”的方針，大力推廣以預防為主的“防蝕設計”技術對重大工程實施全面腐蝕控制重視材料防護的經濟分析，提高防護的投資效益防腐蝕技術的開發(fā)要以人為本，以標準依據，有國家法律保證加強全壽命期各個環(huán)節(jié)的防蝕管理采用任何防護技術不能以損害環(huán)境為代價2023/1/81162.7管道腐蝕控制的長遠目標……戰(zhàn)2023/1/81172.7管道腐蝕控制的長遠目標……戰(zhàn)術上重點發(fā)展方向一開始就要注意“服役性能”和“使用壽命”，提高材料的服役性能和使用壽命發(fā)展“環(huán)保型、無公害、長壽命”的涂層防護技術盡可能降低材料腐蝕造成的經濟損失重點發(fā)展領域油套管表面科學與技術重點發(fā)展產品具有高性能的防護涂層與防護技術，如環(huán)保型、長壽命新型防護涂層與涂料2023/1/81172.7管道腐蝕控制的長遠目標……戰(zhàn)2023/1/81182.7管道腐蝕控制的長遠目標……戰(zhàn)術上重點發(fā)展技術共性技術油氣田用石油管材料環(huán)境適應性試驗、檢測、評價和預測技術環(huán)境對材料腐蝕性的評價、分類和預測技術關鍵技術表面處理與表面防護技術綜合防護與延壽技術創(chuàng)新技術特殊、嚴酷環(huán)境中的腐蝕與防護新技術2023/1/81182.7管道腐蝕控制的長遠目標……戰(zhàn)2023/1/81192.7管道腐蝕控制的長遠目標……戰(zhàn)術上對未來有重大影響的技術環(huán)保型、長壽命涂層防護新技術新材料的環(huán)境行為與服役性能評價技術腐蝕與防護系列標準油氣田用石油管材料環(huán)境適應性標準；防蝕設計標準；耐蝕性評價標準；腐蝕試驗、檢測與評價方法標準；環(huán)境腐蝕性分類與評價標準等）2023/1/81192.7管道腐蝕控制的長遠目標……戰(zhàn)2023/1/81202.8油氣管道腐蝕控制技術和管理措施主要技術和管理措施：從如下五個方面進行展開深入開展腐蝕機理與規(guī)律的研究在現場調研和文獻研究的基礎上，通過室內研究了解油氣田的腐蝕機理規(guī)律，為采取腐蝕控制措施提供更可靠的依據加大力度開展有關防護措施的研究、篩選與開發(fā)工作可選用多種防護措施：如緩蝕劑涂鍍層的篩選、高Cr油氣田和經濟性油氣田的試用、脈沖電流陰極保護技術的應用等各項防護措施在應用前都必須進行高溫高壓評價試驗和耐久性試驗，針對不同腐蝕類型，采取相應防護措施2023/1/81202.8油氣管道腐蝕控制技術和管理措2023/1/81212.8油氣管道腐蝕控制技術和管理措施3.加強腐蝕監(jiān)測和評估工作，掌握腐蝕動態(tài)，為機理研究和防護措施選用提供基礎數據通過腐蝕監(jiān)測，可以獲得腐蝕過程和操作參數之間的相互聯系等有關信息，可對腐蝕問題進行評估，改善腐蝕控制方案，起到“防患于未然”的效果腐蝕監(jiān)測的手段很多，最基本的腐蝕監(jiān)測方法是直接測定鋼材的腐蝕量，或者通過對環(huán)境腐蝕因子（PH、腐蝕介質濃度、溫度、壓力、流速等）的測量間接推斷腐蝕速度或腐蝕行為4.增加防腐投入由于防腐投入具有效益滯后的特點，因此確保防腐投入是抓好油氣田防腐工作的關鍵要將防腐經費分解單列，?？顚Ｓ?023/1/81212.8油氣管道腐蝕控制技術和管理措2023/1/81222.8油氣管道腐蝕控制技術和管理措施5.

加強防腐工作領導，建立防腐專業(yè)機構和制度，提高管理水平各級領導要加以重視，要根據油氣田的腐蝕狀況和特點，制定出防腐工作的基本思路和指導思想設置專門機構，建立從上到下的各級防腐蝕管理部門加強防腐蝕措施的質量管理和考核如對管道的防腐蝕工作，應在管道設計時就預以考慮，對選材、防護、監(jiān)測等方面給予一定資金的投入與重視，在建設上要嚴格按設計要求施工和驗收。投產后，更應有專人負責管理要加強資料信息收集和管理，建立和健全立法制度，使防腐蝕管理法制化2023/1/81222.8油氣管道腐蝕控制技術和管理措施2023/1/8123防腐措施在油田應用案例克拉瑪依油田防腐蝕技術應用及效果新疆油田的腐蝕特點與東部油田相比，新疆油田具有氣候多變、地下水位高、土壤鹽堿含量大、腐蝕機理復雜，油藏采出液性質特殊、沙漠地形起伏大等特點油田開發(fā)歷史跨度長，防腐技術混雜，新老設備和管線交織，造成油氣水管線、工藝設備、井下管柱的腐蝕非常嚴重新疆油田分公司2023/1/8123防腐措施在油田應用案例克拉瑪依油田防腐2023/1/8124克拉瑪依油田防腐蝕技術應用及效果非金屬管線

新疆油田于2019年開始試驗并推廣非金屬管，主要采用了玻璃鋼管線和鋼骨架復合塑料管等非金屬管材，解決了地面管線的腐蝕問題。到2019年累計使用各種非金屬管線1330Km。2023/1/8124克拉瑪依油田防腐蝕技術應用及效果非金屬2023/1/8125克拉瑪依油田防腐蝕技術應用及效果陰極保護的應用62年新疆建成了全國第一座陰極保護站，創(chuàng)出了國內第一條長輸管道克-獨輸油管線40年無大修的佳績;

彩-石-克天然氣長輸管道，應用了獨立的燃氣發(fā)電（TEG）陰極保護技術，實現了長輸管線外加電流陰極保護系統的無人值守，達到了國內領先水平。在管理上:配備專職防腐工人，按時測試和調整電位，定期巡查管線。對電位衰減大的管段和管網密集的管段:采用了犧牲陽極保護裝置2023/1/8125克拉瑪依油田防腐蝕技術應用及效果陰極保2023/1/8126克拉瑪依油田防腐蝕技術應用及效果長輸油氣管道：采用防腐涂層和陰極保護，通電率99%，有效保護率93.5%獨-烏成品油管道:230kmD426

采用熔結環(huán)氧粉末涂層。百-電輸氣管線改造工程：10kmD325管線采用3PE防腐技術。克-烏輸氣管線擴能改造：295kmD610管線采用3PE防腐技術。2023/1/8126克拉瑪依油田防腐蝕技術應用及效果長輸油2023/1/8127克拉瑪依油田防腐蝕技術應用及效果近幾年，新疆油田在優(yōu)選使用壽命長、質量易控制、施工技術先進的涂層技術方面做了大量的工作，推廣應用無溶劑聚氨酯涂料、無溶劑環(huán)氧涂料,取得了好效果改性玻璃鋼內襯復合技術對淘汰油管進行內防腐，采用聚脲噴涂技術進行外防腐，用于地面油、水集輸管線在舊管道修復方面，采用內穿插高密度聚乙烯管技術，累計修復管道183.7KM 修復后的管道相當于新建一條非金屬管道，其工程造價，相當于管道更新的60％2023/1/8127克拉瑪依油田防腐蝕技術應用及效果近幾年2023/1/8128防腐措施在塔里木油田使用情況防腐措施實施范圍舉例應用效果及特點耐蝕材質部分油氣田,含硫油氣田,多數用于油管13Cr鋼,22Cr雙相不銹鋼,16Mn鋼效果很好,成本較高內外涂層站內部分設備,地面輸送管環(huán)氧涂層改性環(huán)氧涂層效果不錯，補口技術要求高緩蝕劑站內部分設備,部分管道咪唑啉類,酰胺類操作簡便，效果明顯，長期費用高玻璃鋼管及復合管輸送管,油管,注水管不銹鋼內襯管，塑料合金管，玻璃鋼管等腐蝕