胡萬福 賀 勇 梁志宏

（1.華北油田公司采油二廠物資裝備中心 河北廊坊 065703；2.華北油田公司物資裝備部 河北任丘 062552； 3.華北油田公司采油五廠資產(chǎn)裝備中心 河北石家莊 052360）

1 前言

近年來，機(jī)械采油方法使得油井產(chǎn)量不斷增加，從而保證了油田的穩(wěn)產(chǎn)和高產(chǎn)。目前機(jī)械采油主要應(yīng)用于油田的三次采油時(shí)期，而逐年升高的油田綜合含水，使其對(duì)各系統(tǒng)管道、容器的耐腐蝕性提出了更嚴(yán)格的要求，原先涂料防腐已不能滿足油田三次采油的需要。因此，對(duì)高壓情況下的耐腐蝕性能好、壽命長(zhǎng)的機(jī)械采油金屬材料進(jìn)行研究非常必要。

由于其耐腐蝕性和極佳的物理性能，目前不銹鋼等金屬材料已經(jīng)被用于機(jī)械采油。為了研究不銹鋼等金屬材料在油田上的適用范圍，利用實(shí)驗(yàn)分析方法，針對(duì)普通含油污水、含聚污水、聚合物驅(qū)溶液和三元復(fù)合驅(qū)溶液等試驗(yàn)介質(zhì)，采用室內(nèi)靜態(tài)腐蝕掛片法，對(duì)304型不銹鋼、316型不銹鋼、鍍鋅鐵皮及A3鋼的防腐性能進(jìn)行研究，為高壓耐腐蝕性機(jī)械采油金屬材料在油田中的應(yīng)用提供了理論依據(jù)。

2 試驗(yàn)方法

本試驗(yàn)嚴(yán)格按照GB10124—88標(biāo)準(zhǔn)《金屬材料實(shí)驗(yàn)室均勻腐蝕全浸試驗(yàn)方法》進(jìn)行。

2.1 試樣的制備

（1）試樣的數(shù)量

每種試樣各準(zhǔn)備60片，分別放入4種介質(zhì)中，每種介質(zhì)放15片，間隔不同時(shí)間分5次測(cè)試，每次取3片。

（2）試樣的形狀和尺寸

采用板狀試樣，外型尺寸（l×b×h）：50×25×(2～5)mm。

（注：304型不銹鋼，316型不銹鋼及鍍鋅鐵皮選用實(shí)際應(yīng)用材料進(jìn)行試驗(yàn)，厚度分別為0.471mm，0.492mm，0.516mm）

（3）試樣的切取及表面處理

為了保證試樣具有代表性，試樣從整塊鋼板的中心處切取。試樣表面用120號(hào)粒度的水砂紙進(jìn)行打磨，每次打磨到上一次打磨痕跡看不見為止，并且同一張砂紙只能磨同一種材料的試樣。

（4）試樣的脫脂除污、干燥、稱重

將表面處理過的試樣及時(shí)用水、洗滌劑等充分去油并洗滌，然后用丙酮、酒精等試劑脫脂洗凈，迅速干燥后放于干燥器內(nèi)，放置24h后再測(cè)量面積和稱重，試樣表面積的計(jì)算應(yīng)準(zhǔn)確到1%，稱重時(shí)應(yīng)精確到0.1mg。

2.2 試驗(yàn)條件

實(shí)驗(yàn)介質(zhì)：普通含油污水、含聚污水、聚合物驅(qū)溶液和三元復(fù)合驅(qū)溶液；

溶液溫度：21±1°C；

溶液體積：溶液的用量為1cm2試樣表面積不少于20mL，本實(shí)驗(yàn)每組15個(gè)試片(50mm×25mm)采用10t溶液，符合標(biāo)準(zhǔn)要求；

腐蝕產(chǎn)物的清除：試樣取出后，先用水沖洗，然后用毛刷和橡皮等擦去腐蝕產(chǎn)物。

2.3 試驗(yàn)結(jié)果的表示

采用腐蝕速度作為試驗(yàn)結(jié)果的表達(dá)形式，腐蝕速度計(jì)算公式如下：

式中：R——腐蝕速度，mm/a；

M——試驗(yàn)前的試樣質(zhì)量，g；

Mt——試驗(yàn)后的試樣質(zhì)量，g；

S——試樣的總面積，cm2；

T——為試驗(yàn)時(shí)間，h；

D——為材料的密度，kg/m3。

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析

通常金屬均勻腐蝕的評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)有兩種，即十級(jí)標(biāo)準(zhǔn)和三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。本實(shí)驗(yàn)采用均勻腐蝕十級(jí)標(biāo)準(zhǔn)（表1）來對(duì)金屬的腐蝕性進(jìn)行評(píng)價(jià)。

表1 均勻腐蝕十級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)室內(nèi)腐蝕速度測(cè)試結(jié)果，參照均勻腐蝕十級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)4種金屬材料在不同介質(zhì)中的腐蝕速度進(jìn)行評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)結(jié)果見表2。

表2 金屬材料在不同介質(zhì)中的腐蝕速度測(cè)試及評(píng)價(jià)表

從表2可以看出：304型及316型不銹鋼有較強(qiáng)的耐蝕性，在普通污水、含聚污水、聚合物溶液及三元復(fù)合驅(qū)溶液中，腐蝕速度＜0.0001mm/a，耐蝕等級(jí)為1級(jí)，屬于完全耐蝕；A3鋼及鍍鋅鐵皮耐蝕性差一些，耐蝕等級(jí)為4或5級(jí)，屬于耐蝕和尚耐蝕，但A3鋼在三元復(fù)合驅(qū)溶液中有較強(qiáng)的耐蝕性，腐蝕速度為0.0004mm/a，耐蝕等級(jí)為2級(jí)，屬于很耐蝕。因此，針對(duì)不銹鋼、A3鋼及鍍鋅鐵皮，普通污水、含聚污水、聚合物溶液及三元復(fù)合驅(qū)溶液均屬于弱腐蝕性溶液。

根據(jù)測(cè)試結(jié)果，金屬材料的腐蝕速度都存在隨著時(shí)間的延長(zhǎng)而降低這一現(xiàn)象。對(duì)于A3鋼及鍍鋅鐵皮來說，由于金屬材料在浸泡過程中，逐漸形成一層稍具緩蝕性的腐蝕膜(三氧化二鐵等腐蝕產(chǎn)物)，這層膜部分地阻礙了氧向未腐蝕金屬表面的擴(kuò)散，從而降低了金屬的腐蝕速度；對(duì)于304型及316型不銹鋼來說，由于不銹鋼中含有鉻，合金腐蝕時(shí)，依靠鉻的易鈍化性能形成一層非常薄的保護(hù)膜，阻止了陽(yáng)極反應(yīng)的進(jìn)行，使不銹鋼在介質(zhì)中處于完全耐蝕狀態(tài)。同時(shí)，根據(jù)A3鋼在4種介質(zhì)中腐蝕速度可以推斷其介質(zhì)的腐蝕性依次是(由強(qiáng)到弱)：含聚污水、普通污水、聚合物溶液、三元復(fù)合驅(qū)溶液。

4 結(jié)論與認(rèn)識(shí)

本文以機(jī)械采油材料為研究對(duì)象，以實(shí)驗(yàn)分析為研究方法，重點(diǎn)研究了耐腐蝕性和物理性能極佳的304型不銹鋼、316型不銹鋼、鍍鋅鐵皮及A3鋼在不同腐蝕介質(zhì)中的耐腐蝕性能。結(jié)果表明：304型及316型不銹鋼具有較強(qiáng)的耐蝕性，在普通污水、含聚污水、聚合物溶液及三元復(fù)合驅(qū)溶液等4種介質(zhì)中，腐蝕速度＜0.0001mm/a，耐蝕等級(jí)為1級(jí)，屬于完全耐腐蝕，能夠滿足這4種介質(zhì)的耐蝕性要求，可以作為機(jī)械采油的高壓耐腐蝕性材料。另外，金屬材料的腐蝕速度都會(huì)隨著時(shí)間的延長(zhǎng)而降低。

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