塔河原油外输管线腐蚀机理研究(编辑修改稿)

塔河原油外输管线腐蚀机理研究(编辑修改稿)内容摘要：

5）开启恒温箱，待箱内温度稳定为 40℃时，重新计时，恒 温箱关闭到再次开启的时间约为 30 秒； （ 6）将取出的试样用丙酮清洗（超声清洗如图 29所示），用酒精进行脱水，用吹风机吹干，称重，然后进行金相检查，扫描电镜观察， XRD 分析， XPS 分析等； （ 7）用毛刷去除试样表面附着物，如图 210 所示，做好酸洗前的准备； （ 8）将试样放入 1： 5 的盐酸溶液内浸泡 2分钟，如图 211所示，除去腐蚀产物，再称量酸洗后的重量，数据记入腐蚀试验测量纪录表中； （ 9）待保温时间达到 144 小时后重复步骤 5~8； （ 10）对于保温时间为 288 小时的试验，当腐蚀时间达到144 小时时，把 试验介质换为新配制的同种介质（整个更换介质的过程在 30 秒内完成），再重复步骤 5~8，一个周期的试验全部完成。 除去试样表面的腐蚀产物时基体也会被浸泡掉一些，因此在这之前需要先进行空白试验，即用未经腐蚀的试样在化学溶液内浸泡数分钟后称量浸后的重量，计算酸洗前后的重量差，作为计算腐蚀速率时的一个修正值。 试验结果 腐蚀速率 腐蚀试验结束后，对试样进行清洗，用吹风机吹干，进行腐蚀后称重。 对试样进行酸洗后称重，由于在用化学法清除腐蚀产物时，以免过多的除去未腐蚀的金属，因此必须进行空白 试验，以校正由此造成的失重误差，参照 JB/T79011999《金属材料均匀腐蚀全浸试验方法》进行了空白试验，取 4片未经腐蚀的试样，编号为 K K K K4 按照与被测试样完全相同的程序进行清洗、称重，在1： 5 的盐酸溶液中浸泡， 1 分钟后取出试样 K1， K2； 2 分钟后取出试样 K3， K4；用丙酮，酒精进行清洗，吹风机吹干，进行称重，数据记录如表 22。 表 22 空白试验重量记录表 西南石油大学工程硕士研究生学位论文 11 编号 酸 洗 前 称 重（ mg） 酸 洗 后 称 重（ mg） 重量差（ mg） K1 K2 K3 K4 表 22 中可以看出，试样 K1， K2 在酸中浸泡 1 分钟，其前后重量差平均值为 ，比某些酸洗前的腐蚀试样增重小，可见在酸中浸泡 1 分钟不能将表面的腐蚀产物清洗掉； K3， K4 试样在酸中浸泡 2 分钟，前后重量差的平均值为 ，因此，选用在酸洗条件为在 1:5 的盐酸溶液中浸泡 2分钟。 经空白试验可得到腐蚀速率的修正值为 ，于是对式（ 21）进行了修正，得到式 (23)。 DTS )(W108 . 7 637 后前R （ 23） 用式（ 23）进行计算，即得到腐蚀速率。 酸洗后的重量数据及计算得到的腐蚀速率。 由于空白试样的表面不存在像被测试样表面那样的腐蚀产物，其受浸蚀的程度与被测试样可能有所不同，所以空白试验仅能部分的校正失重误差。 通过得到试样的腐蚀速率，其结果如表 23 至 表 25 所示。 表 23 试样的腐蚀速率（ 混合油 ） 单位： mm/a 混合油 温度 时间（ h) 不加水 水占 % 水占 % 水占 1% 40℃ 72 144 288 50℃ 72 144 288 60℃ 72 144 288 70℃ 72 144 288 表 24 试样的腐蚀速率（塔二联油） 单位： mm/a 介质 温度 时间（ h) 不加水 水占 % 塔二联油 40℃ 72 144 288 50℃ 72 144 288 塔河重质原油对外输管线的 腐蚀机理研究 12 图 212 混合油腐蚀下的腐蚀速率 50 100 150 200 250 3000. 0100. 0050. 0000. 0050. 0100. 0150. 0200. 0250. 0300. 0350. 040R(mm/a) Tim e/ h 40℃ 50℃ 60℃ 70℃60℃ 72 144 288 70℃ 72 144 288 表 25 试样的腐蚀速率（塔一联油） 单位： mm/a 介质 温度 时间（ h) 不加水 水占 % 塔一联油 40℃ 72 144 288 续表 塔一联油 50℃ 72 144 288 60℃ 72 144 288 70℃ 72 144 288 计算结果及分析 在腐蚀介质一定的条件下，对应不同的时间和温度，对腐蚀速率进行比较分析，得到以下结果：从图 212 中可以看出，腐蚀介质为混合油时，在同一温度下，随着腐蚀时间的增加， 40℃、 50℃、 60℃、70℃下试样的腐蚀速率逐渐减小；但总体来说 50℃下试样的腐蚀速率最大， 70℃下的试样的腐蚀速率最小。 从图 213中可以看出，腐蚀介质为（混合油＋ ％水）时，在同一温度下，随着腐蚀时间的增加，40℃、 50℃、 60℃、 70℃下试样的腐蚀速率逐渐减小；但总体来说 70℃下的试样的腐蚀速率最小。 50 100 150 200 250 3000. 0040. 0000. 0040. 0080. 0120. 0160. 0200. 0240. 0280. 032 R(mm/a）Tim e( h) 40℃ 50℃ 60℃ 70℃西南石油大学工程硕士研究生学位论文 13 从图 214中可以看出，腐蚀介质为（混合油＋ ％水）时，在同一温度下，随着腐蚀时间的增加，40℃、 50℃、 60℃、 70℃下试样的腐蚀速率逐渐减小；但总体来说 50℃下试样的腐蚀速率最大， 70℃下的试样的腐蚀速率最小。 从图 215 中可以看出，腐蚀介质为（混合油＋ 1％水）时，在同一温度下，随着腐蚀时间的增加，试样的腐蚀速率都逐渐减小，但减小的速度是不同的；总体来说 70℃下的试样的腐蚀速率最小。 图 214 混和油与 %的水腐蚀下的腐蚀速率 50 100 150 200 250 3000. 0050. 0000. 0050. 0100. 0150. 0200. 0250. 0300. 0350. 040R(mm/a）Tim e(h) 40℃ 50℃ 60℃ 70℃ 塔河重质原油对外输管线的 腐蚀机理研究 14 从图 216中可以看出，腐蚀介质为塔二联时，随着腐蚀时间的增加，试样的腐蚀速率都逐渐减小 ，但减小的速度是不同的；总体来说 70℃下的试样的腐蚀速率最小， 50℃下试样的腐蚀速率最大。 从图 217中可以看出，腐蚀介质为（塔二联＋ ％水）时，在同一温度下，随着腐蚀时间的增加，40℃、 50℃、 70℃下试样的腐蚀速率逐渐减小； 60℃下试样的腐蚀速率先降低后稍有升高。 总体来说 50℃下试样的腐蚀速率最大， 70℃下试样腐蚀速率最小。 图 215 混和油与 1%的水腐蚀下的腐蚀速率 50 100 150 200 250 300R(mm/a）Tim e /h 40℃ 50℃ 60℃ 70℃ 图 216 塔二联油腐蚀下的腐蚀速率 50 100 150 200 250 3000. 010. 000. 010. 020. 030. 04R/(mm/a）Time/h 40℃ 50℃ 60℃ 70℃ 50 100 150 200 250 3000. 0050. 0000. 0050. 0100. 0150. 0200. 0250. 0300. 0350. 040 40℃ 50℃ 60℃ 70℃Time/h R(mm/a） 西南石油大学工程硕士研究生学位论文 15 从图 218中可以看出，腐蚀介质为塔一联时，在同一温度下，随着腐蚀时间的增加，试样的腐蚀速率都逐渐减小；总体来说 50℃下试样的 腐蚀速率最大， 70℃下的试样的腐蚀速率最小。 从图 219中可以看出，腐蚀介质为（塔一联油＋ %水）时，在同一温度下，随着腐蚀时间的增加，40℃、 50℃、 60℃、 70℃下试样的腐蚀速率逐渐减小；但总体来说在相同的腐蚀时间内 50℃下试样的腐蚀速率最大， 70℃下的试样的腐蚀速率最小。 综合以上的分析可以看出以下几点： 1. 在同一介质中，相同的腐蚀时间内 50℃的腐蚀速率比其余三个温度大， 70℃时试样的腐蚀速率最小，说明在 50℃时，重质原油对管道的腐蚀最严重，而 70℃时，重质原油对管道 的腐蚀最小； 2. 在 72h、 144h、 288h实验条件下塔一联原油、塔二联和混合油的平均腐蚀速率分别为 、 ，随着时间的延长，腐蚀速率逐渐减小； 3. 腐蚀速率的降低说明腐蚀受到了阻力，这方面的阻力主要来源于试样表面在进行一定的腐蚀后，表面形成了氧化膜保护了基体，降低了腐蚀的速度。 宏观分析 从图 220可以看出，在试样的表面有明显的腐蚀痕迹，其中图 b最严重，说明在 50℃腐蚀较严重；图 a、图 c中都有腐蚀的痕迹，而图 d 即 70℃下的宏观表面腐蚀的痕迹较轻微，有可能腐蚀的最浅，也有可能是由于腐蚀产物已经脱落。 不能直接从宏观照片判断其腐蚀的严重与否，必须与微观分析和腐蚀速率计算的结果相结合来分析。 图 218 塔一联油腐蚀下的腐蚀速率 50 100 150 200 250 3000. 0050. 0000. 0050. 0100. 0150. 0200. 0250. 030R(mm/a）Time(h) 40℃ 50℃ 60℃ 70℃ 图 219 塔一联油与 %的水腐蚀下的腐蚀速率 50 100 150 200 250 3000. 0050. 0000. 0050. 0100. 0150. 0200. 0250. 0300. 0350. 040 40℃ 50℃ 60℃ 70℃Time(h) R(mm/a） 塔河重质原油对外输管线的 腐蚀机理研究 16 图 221 金相显微镜 a ) 40℃ b） 50℃ c) 60℃ d） 70℃ 图 220 试样的宏观分析图 金相分析 金相分析是金属材料试验研究的重要手段之一， 为了得到材料的微观组织形貌就要进行金相分析[2124]。 本试验的金相显微分析采用 LEICA MEF4A/M金相显微镜，如图 221 所示，金相显微镜主要由以下部分组成： （ 1） 显微 镜； （ 2） 适配镜 ； （ 3） 摄像器 (CCD) ； （ 4） A/D(图像采集 )； （ 5） 计算机。 在去除腐蚀产物之前要进行金相检验， 对于不同腐蚀时间，不同温度的试样分别进行 金相分析，由于观察试样较多，不便一一进行分析，分别选取了腐蚀时间为 40℃、 50℃、 60℃、 70℃，腐蚀介质为混合油和混合油中加 %水，腐蚀时间 288 小时的金相照片。 如图 22 223 所示： 西南石油大学工程硕士研究生学位论文 17 a ) A5640℃ b） B2250℃ c) C4560℃ d） D3570℃ 图 222 混合油腐蚀下试样的金相照片 图 22 223 是不同温度下试样金相照片的对比图， 从图中可以看出，图 a 中的划痕为试样加工过程中所产生，说明划痕未被腐蚀掉，腐蚀较轻微；图 d 中的加工痕迹也可以看到，腐蚀也较轻微，说明 40℃、 70℃下试样的腐蚀速度较慢；图 b、图 c 中试样表面的划痕不可见，其表面是黑色的腐蚀产物层说明其腐蚀的较严重些，尤其是图 b 可以明显看到腐蚀产物层最厚，说明 50℃时的腐蚀最严重。 a ) A05 混 ℃ b） B35 混 ℃ c)。