20/316L雙金屬管的腐蝕失效原因分析
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雙金屬復合管由兩種不同的材質構成,多以碳鋼材料為基管,保證雙金屬管的強度與韌性;以不銹鋼和鎳基合金等耐蝕性能較好的材料為內襯管,兩端使用特殊方法焊接或特殊結構連接,因其具備優異的…
雙金屬復合管由兩種不同的材質構成,多以碳鋼材料為基管,保證雙金屬管的強度與韌性;以不銹鋼和鎳基合金等耐蝕性能較好的材料為內襯管,兩端使用特殊方法焊接或特殊結構連接,因其具備優異的力學性能、良好的防腐蝕性能與相對低廉的價格而得到了廣泛的應用。但隨著20/316L雙金屬管在油氣生產中的推廣應用,關于內襯316L不銹鋼的腐蝕失效問題也愈發突出,尤其是在條件苛刻的酸性技術環境中。西部某油田在采用20/316L雙金屬管作為集輸管線輸送凝析油、天然氣和地層水的混合物時發現內襯管316L不銹鋼內壁發生了局部腐蝕。中石化西北油田分公司石油工程技術院的研究者對20/316L雙金屬管的內襯管316L不銹鋼進行了失效分析,明確了失效原因,提出了預防20/316L雙金屬管發生腐蝕失效的措施。
該失效管件基管為20鋼,壁厚2mm,內襯管為316L不銹鋼,壁厚為8mm,總壁厚約10mm。縱向解剖20/316L雙金屬管,觀察316L內襯管內壁的腐蝕情況,采用BairdSpectro-vac2000直讀光譜儀分析內襯管316L不銹鋼的化學成分;采用LV-150型尼康金相顯微鏡觀察316L不銹鋼的金相組織,并參照標準GB/T10561-2005分析316L不銹鋼中的夾雜物類型。參照GB/T12334-2001,利用LEO-1450掃描電鏡觀察316L內襯管的微觀腐蝕形貌,并利用League2000能譜儀對腐蝕產物進行化學成分分析。研究結果表明:
(1)內襯管316L不銹鋼化學成分與金相組織等基礎性能均符合相關標準要求,即材質符合要求。
(2)Mg、Al、Ca氧化物夾雜物與316L不銹鋼點蝕的形成有重要關系。這類夾雜物電位低于金屬基體,周圍Cr含量偏低,導致該區域金屬基體優先發生溶解,形成點蝕源。根據非金屬夾雜物級別評定結果可知,內襯管316L不銹鋼中含有氧化鋁類、球形氧化物等非金屬夾雜物。
(3)內襯管316L不銹鋼腐蝕失效的主要原因為服役工況中高濃度H2S與Cl-的存在,共同促進了鈍化膜的破裂與點蝕的發展。
(4)20/316L雙金屬管輸送介質為凝析油、天然氣和地層水,密度相對較大的地層水、雜質等會在316L內襯官底部沉積,造成該區域的腐蝕環境較為苛刻,因此該區域局部腐蝕較為嚴重。
(5)建議選用耐蝕性能更好的管材作為雙金屬內襯管,或者添加緩蝕劑進行防護。
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