天津市大港油田公司第三采油厂
摘要：在油田内部，集油系统的腐蚀问题存在于油田生产运行的各个环节中。由于不同油气田的腐蚀环境和管道设备不同，腐蚀的主要因素、腐蚀机理、腐蚀形态和腐蚀程度变得复杂多样。因此应寻求有效的防腐措施，以减缓腐蚀的程度。由于各油田腐蚀环境和腐蚀环境的差异性，不可能为所有油田找到同一种有效的防腐措施。因此，针对特定的油田腐蚀问题，开展相应的腐蚀和防腐研究是非常必要的。
关键词：集油系统；腐蚀；成因；防护措施
引言
近几年，国内外对集输系统的腐蚀研究分为以下三类：涡流腐蚀、平台腐蚀与点腐蚀。其中，平台腐蚀是腐蚀过程中较为严重的腐蚀。通过研究表面能影响含硫量较高的腐蚀因素主要包括：压力、温度、含水率、腐蚀形成产物膜和流速。研究表明，流体在流动过程中可以通过冲刷产物膜产生腐蚀。，因此只有通过研究腐蚀产物膜的机械性能和膜的断裂机械性能，并建立性能和腐蚀速率之间的关系，才能深入理解腐蚀机理。
1集油系统腐蚀成因
1.1温度对腐蚀速率的影响
研究表明，在40℃-60℃之间腐蚀速率增加较快，这与碳钢管线工作温度比较接近，进而易造成比较严重的腐蚀。温度升高使电极反应速度加快，促进了腐蚀的进行，腐蚀速率随温度升高而加大；温度大于60℃后腐蚀速率增速降低，这是因为在温度较低时，温度的升高能加快化学反应的速率，并且破坏腐蚀产物膜从而加快腐蚀，而随着温度的升高，腐蚀产物(FeCO3)的溶解度逐渐下降，当温度升高到一定的程度，挂片表面形成一层致密的腐蚀产物保护膜从而阻止腐蚀行为的发生，降低了腐蚀速率。温度对腐蚀的影响较为复杂，在一定的温度范围内，碳钢的腐蚀速率会随温度的升高而增大。温度对腐蚀速率的影响还表现在对腐蚀产物膜的影响上，当油田水中含有碳酸氢盐时，温度的升高将加速腐蚀产物膜的形成，使腐蚀速率降低，但是温度的升高会促进碳酸氢盐的分解，并产生较多的CO2从而增大腐蚀速率。同时较高的温度有可能破坏钝化膜，从而加快腐蚀。因此对于封闭集输系统，在一定温度范围内，腐蚀速率随温度的升高而增大。
1.2流速对腐蚀速率的影响
通过实验可知，集油系统在流动状态下的腐蚀速率比静态条件下高出很多，主要原因是在静态条件下，腐蚀产物膜没有收到流体的冲刷，Fe2+在金属表面附近同也曾中出现过饱和现象，于是容易在金属的表面形成腐蚀产物膜，腐蚀产物膜对金属起到了保护作用，避免了金属与介质的接触从而腐蚀速率降低；而在动态条件下，这种情况不存在从而加剧了腐蚀。流速对腐蚀速率的影响主要表现在两个方面：一是流体流动会使腐蚀产物膜的完整性遭到破坏，并且改变腐蚀产物膜的致密度，导致腐蚀速率增大；二是流体流动会加速离子传质从而使腐蚀速率增加。腐蚀速率随流速增大急速上升。
1.3含水率对腐蚀速率的影响
当油水混合物的含水率小于30%时，水会包含在油中，此时形成的乳状液类型为油包水型，因为油在水的外层，所以水对管道表面的润湿作用受到抑制，在一定程度上对管道起到保护作用，管道的腐蚀较轻微；当混合物含水率大于40%时，乳状液类型为水包油型，此时水质与管道表面接触，在管道内壁由于水中溶解的带点离子的存在形成电解质，诱发腐蚀现象的发生。同时水质中的离子都是极性离子，形成的是离子晶体化合物，而水是极性分子，油类是非极性分子，根据相似相溶原来，盐类更易溶于水中，因此随着含水率的增大，可溶性盐的溶解度在增大，离子的转移更为顺畅，在管壁附近离子交换更频繁，进而造成管道的腐蚀更严重。
2集油设施防腐措施
针对于大多数有机及无机缓蚀剂来说在酸性及浓度不大的中性介质中，金属的腐蚀速率随着缓蚀剂用量增加而降低，而在生产过程中，只要能产生有效的缓蚀作用，缓蚀剂的用量俞少俞好。通常上，当缓蚀剂达到某一浓度时，缓蚀剂的效果最好，浓度过高或者过低缓释率就会下降。需要注意的是当缓蚀剂用量不足时会加速金属的腐蚀。腐蚀速率的降低随着缓蚀剂质量浓度的增加而降低，这是由于在腐蚀介质中添加了缓蚀剂，从而在碳钢表面形成保护膜，防止腐蚀介质与金属基体接触，抑制金属腐蚀；当缓蚀剂浓度较低时，碳钢表面保护膜的致密性和均匀性不足。尽管缓蚀剂起到了缓蚀作用，但由于质量浓度较低，腐蚀速率值相对较高。
腐蚀速率降低幅度随着缓蚀剂质量浓度的增加而减小，这是由于在腐蚀介质中加入缓蚀剂，使得碳钢表面形成一层保护膜，阻碍腐蚀介质与金属基体的接触，抑制了金属的腐蚀；在缓蚀剂浓度较低时，在碳钢表面的保护膜的致密性和均匀性不足，缓蚀剂虽然起到了缓蚀作用，但是由于质量浓度较低，腐蚀速率的值相对还是较高。
随着缓蚀剂浓度的增大，腐蚀速率逐渐减小，同时腐蚀速率的降低速率也在减小，当缓蚀剂浓度大于20mg/L后，腐蚀速率增幅明显放缓，对比缓蚀剂浓度20mg/L与25mg/L时的挂片腐蚀速率发现，两个浓度下的挂片腐蚀速率差别不大，因此可以确定当缓蚀剂浓度为20mg/L时，对管路的防腐效果比较好，继续增加缓蚀剂的浓度虽说可以降低管路的腐蚀速率，但降低腐蚀速率的幅度有限；另外，从缓蚀剂用量的经济效果评价角度来看，加入缓蚀剂的浓度越高，成本也就越高。综上所述，建议缓蚀剂的用量控制在20mg/L即可达到预期的防腐效果。
3结束语
目前，随着生产规模的扩大，单系统缓蚀剂系统已经不能满足更高的缓蚀要求。二元、三元甚至更多缓蚀剂的生产和研究已经进入发展阶段。研究如何通过协同效应提高多组分抑制剂中各组分的抑制效果，是抑制剂研究体系中的一个重要研究方向。
参考文献
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