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5 腐蝕產(chǎn)物成分分析
表2 油管螺紋部位外表面腐蝕產(chǎn)物EDS分析結(jié)果
如表2所示，油管螺紋部位外表面腐蝕產(chǎn)物中主要含有鐵、碳、氧元素，另還含有鈣、鎂、鈉等元素。
圖7 油管螺紋部位外表面腐蝕產(chǎn)物XRD譜
如圖7所示，油管螺紋部位外表面的腐蝕產(chǎn)物主要為FeCO3。
模擬工況腐蝕試驗試驗
材料為50mm×10mm×3mm的L80鋼掛片，由現(xiàn)場所取管段加工而成。依據(jù)油管的現(xiàn)場服役工況，在高溫高壓釜內(nèi)進(jìn)行模擬腐蝕試驗，分析L80鋼在現(xiàn)場環(huán)境下的腐蝕行為。水樣分析結(jié)果如表3所示，試驗參數(shù)如表4所示。
表3 腐蝕介質(zhì)的成分
表4 腐蝕試驗參數(shù)
表5 L80鋼試樣腐蝕試驗結(jié)果
由表5可見，試樣平均腐蝕速率為0.0853 mm·a－1，根據(jù)NACE RP0775對腐蝕程度的分級，屬輕度腐蝕。
圖8 腐蝕試樣表面微觀形貌
由圖8可見，試樣表面腐蝕比較輕微，無明顯的腐蝕坑，可觀察到原始表面的磨痕，僅存在少量的腐蝕產(chǎn)物，在掃描電鏡下腐蝕產(chǎn)物的形態(tài)與現(xiàn)場管樣螺紋部位外表面的腐蝕產(chǎn)物形態(tài)相同。
綜合分析
1 腐蝕機理分析
能譜及X射線衍射分析結(jié)果表明，試樣表面腐蝕產(chǎn)物主要為FeCO3，為典型的CO2腐蝕產(chǎn)物。模擬工況腐蝕試驗后的試樣表面腐蝕產(chǎn)物形態(tài)與現(xiàn)場管樣螺紋部位表面腐蝕產(chǎn)物的形態(tài)相同，在掃描電鏡下可觀察到表面是相互穿插的斜六方晶體結(jié)構(gòu)。油管螺紋部位表面的腐蝕產(chǎn)物類型及形態(tài)均呈現(xiàn)出典型的CO2腐蝕產(chǎn)物特征。結(jié)合該井的工況特點，該井不含H2S，CO2含量為6.1％，地層水礦化度較高，由此可初步判斷存在CO2腐蝕。
CO2引起油套管材料的電化學(xué)腐蝕是氫去極化腐蝕，在夾雜物、晶界等處，H＋ 被還原成氫原子，隨后聚合成氫氣析出。CO2腐蝕機理如下:
能譜分析結(jié)果顯示，腐蝕產(chǎn)物表面鈣元素含量較高，但X射線衍射譜中沒有出現(xiàn)含鈣化合物CaCO3，這主要是因為在腐蝕過程中，溶液中的Fe2＋含量與CO32－含量乘積[Fe2＋]×[CO32－]超過FeCO3的溶度積Ksp時，F(xiàn)eCO3在材料表面沉積成膜，形成外層腐蝕產(chǎn)物膜，而Ca2＋則取代FeCO3中的Fe2＋形成（Fe，Ca）CO3復(fù)鹽。
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