Page 72 - 理化检验-物理分册2021年第一期

刘 磊, 等: 长北气田某气井油管腐蚀速率增大原因

3.2 试验材料及试验方法 试验室处 理, 然 后 对 挂 片 的 宏 观 形 貌 和 腐 蚀 速 率
将 N80 钢和 P110 钢 两 种 材 料 的 腐 蚀 挂 片 下 进行分析。

放至油管内壁目标深度995m 和1498m ( MIT 检 N80 钢和油管材料一致, P110 钢也被广泛应用

测中腐蚀严重的两个部位), 试验周期为 5520h 。 于石油生产行业 [ 4 ] , 两者的化学成分、 显微组织及力
试验结束 后, 取 出 油 管 内 的 挂 片, 隔 氧 封 装, 带 回 学性能测试结果见表 3 和表 4 。
表 3 N80 钢、 P110 钢的化学成分( 质量分数)

Tab 3 Chemicalcom p ositionsofN80steelandP110steel massfraction %
牌号 C Si Mn P S Cr Mo Ni Nb V Ti Cu
N80 钢 0.24 0.22 1.19 0.013 0.004 0.036 0.021 0.028 0.006 0.017 0.011 0.019
P110 钢 0.26 0.20 1.40 0.009 0.003 0.150 0.010 0.012 0.006 0.012 0.030 0.010
表 4 N80 钢、 P110 钢的显微组织及力学性能

Tab 4 Microstructuremor p holo gy andmechanical p ro p ertiesofN80steelandP110steel
牌号 显微组织 夹杂物 晶粒度 / 级 抗拉强度 / MPa 屈服强度 / MPa 断后伸长率 / % 洛氏硬度 / HRC
N80 钢 回火索氏体 A0.5 , B0.5 , D1.0 4 822 598 24.8 17.3~19.2
P110 钢 回火索氏体 A0.5 , B1.0 , D0.5 9 980 909 22.1 32.0~32.1

3.3 挂片宏观腐蚀形貌 片和 1 组编号 9101~9105 的 P110 钢挂片, 挂片宏
在油 管 内 壁 目 标 深 度 995 m 处 分 别 下 入 观腐蚀形貌见图 4 。

了 1 组编号 8306~8310 的 N80 钢挂片和 1 组编号 可见 4 组 挂 片 表 面 均 产 生 了 黑 色 的 腐 蚀 产

9106~9110 的 P110 钢挂片, 在深度为 1498m 的 物, 整 体 腐 蚀 情 况 较 轻, 但 局 部 有 小 面 积 坑 蚀
位置分别下入了 1 组编号 8301~8305 的 N80 钢挂 现象。

图 4 不同材料挂片在不同深度的宏观腐蚀形貌

Fi g 4 Macrocorrosionmor p holo gy ofdifferentmaterialcou p onsatdifferentde p ths

a corrosionmor p holo gy ofN80steelcou p onsatthede p thof995m b corrosionmor p holo gy ofP110steelcou p onsatthede p thof995m

c corrosionmor p holo gy ofN80steelcou p onsatthede p thof1498m d corrosionmor p holo gy ofP110steelcou p onsatthede p thof1498m

表 5 为挂片腐蚀监测数据, 可见 995m 处挂片 析, SEM 形貌见图 5~8 。

的平均腐蚀速率为 0.023mm · a , 高于 1498m 处 由图 5 可见, 995m 处 P110 钢挂片表面被多层

-1
挂片的平均腐蚀速率 0.012mm · a , 但是所有挂片 晶粒大小不等的腐蚀产物膜覆盖, 外层晶粒较小, 且

-1
整体均匀腐蚀速率均小于榆林气田平均腐蚀速率和 经过酸洗后, 大片区域腐蚀产物已经被溶解或脱落,
MIT 检测得到的腐蚀严重的单根油管平均腐蚀速 露出底层由较大晶粒组成的腐蚀产物膜, 但因晶粒
率, 原因是挂片表面覆盖了坚固且致密的腐蚀产物 间稀疏, 导致大面积基体金属露出。由图 6 可见,

膜, 对均匀腐蚀产生了一定的抑制作用 [ 5 ] 。 995m 处 N80 钢挂片表面致密的腐蚀产物膜是由
3.4 腐蚀机理分析 大量的小晶粒堆积组成, 晶粒间有缝隙且整个腐蚀

为了分析 N80 钢、 P110 钢两种材料在 凝析水 产物表面离散分布了大量宽度为 4~6 μ m 的小孔,
中的腐蚀行为, 以及金属材料在不同温度、 压力条件 原因是凝析水中 Cl 穿透腐蚀产物膜形成了局部腐
-

下的耐蚀机理, 通过 SEM 对腐蚀产物进行微观分 蚀 [ 6 ] 。 由 图 7~8 可 见 , 1498m 处 的 挂 片 也 由 腐 蚀
5 4