發(fā)布時間：2020-04-13 10:27

【摘要】：在石油天然氣的開發(fā)過程中,設(shè)備的腐蝕是最常見的一種破壞形式,已對石油工業(yè)造成嚴重損失,尤其是目前很多油田都屬于中后期開發(fā),腐蝕環(huán)境日益惡劣,不但含有CO_2、H_2S等腐蝕性氣體和腐蝕性細菌,同時原油含水量、地層水及油田污水中礦化度也逐漸增加,腐蝕現(xiàn)象日益嚴重。因此,需要對油田的腐蝕機理及防腐蝕方法進行詳盡研究以減緩腐蝕的發(fā)生。本文通過對油田集輸管線腐蝕氣體、水質(zhì)礦化度情況調(diào)查研究,結(jié)合實驗室細菌培養(yǎng)和垢下腐蝕模擬實驗,利用失重試驗、動電位極化曲線、絲束電極、電化學(xué)噪聲測試技術(shù)結(jié)合腐蝕形貌的觀察,發(fā)現(xiàn)其腐蝕類型為CO_2/H_2S混合控制類型的沉積物下的腐蝕,該類腐蝕除了受礦化度、腐蝕性氣體的影響外,還受到管線高程差的影響;利用統(tǒng)計分析研究了油田單井管線的腐蝕原因,發(fā)現(xiàn)鹽水掃線工藝是引起單井管線腐蝕的原因,該類腐蝕受到沉積物下腐蝕和溶解氧的雙重作用。采用多頻管中電流法、饋電試驗技術(shù)、探坑法對某原油管線的防腐層狀況進行評價,發(fā)現(xiàn)防腐層存在多處老化和失效現(xiàn)象。通過紅外光譜、掃描電鏡和土壤宏觀形貌測試及分析發(fā)現(xiàn):管線熔結(jié)環(huán)氧粉末防腐層在涂層微觀缺陷、環(huán)境水浸泡、運行溫度等諸多因素的交互作用下,導(dǎo)致部分管段涂層提前失效。針對該管線防腐涂層,建立了熔結(jié)環(huán)氧粉末防腐涂層老化失效數(shù)學(xué)模型,并對部分在役管段使用壽命提出預(yù)警及修復(fù)建議。針對在役集輸管線涂層存在的防腐性能下降或趨臨失效的問題,設(shè)計制備可在線修復(fù)的液態(tài)修復(fù)涂料。通過附著力、接觸角、XPS等測試發(fā)現(xiàn)添加活性樹脂可大幅提升涂層在金屬界面的附著力,其主要原因是活性樹脂與鋼表面的羥基形成了牢固的化學(xué)鍵合。通過對涂層進行拉伸、附著力、吸水率、接觸角等綜合測試結(jié)果表明,填料經(jīng)過鍵合改性后在涂層中的分散性得到明顯改善,涂層的機械性能、附著力、阻滯能力得到提高,對水的浸潤性降低。鹽霧、電化學(xué)交流阻抗結(jié)果表明涂層中的鍵合填料-樹脂的界面親和性提高,使涂層腐蝕產(chǎn)物擴散行為消失,實現(xiàn)了樹脂-填料、涂層-金屬界面的化學(xué)鍵合,將結(jié)合方式從物理吸附(結(jié)合能在2~40 KJ/mol)變?yōu)榛瘜W(xué)鍵合(結(jié)合能在10~2~10~3KJ/mol),顯著提高了涂層內(nèi)兩類“無機—有機界面”的結(jié)合強度,解決了樹脂與填料、涂層與金屬界面間的關(guān)鍵問題,提升了涂層對金屬基體的防腐蝕能力。
【圖文】：

第 2 章 實驗材料及方法用金屬材料分為 20#鋼和 Q235 鋼，其中化學(xué)成分表 2.1 20#鋼的主要化學(xué)成分(wt. %)Table 2.1 Chemical compositions of 20#steel (wt. %Si Mn P S.220.31≤0.300.560.3~0.60.033≤0.0450.032≤0.05試樣，首先對試樣進行金相打磨預(yù)處理，然后光后的試樣進行刻蝕處理，最后用金相顯微鏡對得到 20#鋼的金相顯微組織圖，見圖 2.1 所示。觀組織為鐵素體+珠光體，圖中白色基體是鐵素體，

面電位、電流的分布情況，從而分析涂層下或裸露涂層下金屬材料表面的腐蝕分布狀態(tài)、非均勻電化學(xué)腐蝕的過程狀況。絲束電極以及極絲束電極測試裝置見圖2.2所示，采樣頻率按照1/36Hz的頻率設(shè)置，，循環(huán)次數(shù)按照為 36 次設(shè)置。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工程大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TE988.2

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