柳北地区掺水管线穿孔原因分析.doc

1、柳北地区掺水管线穿孔原因分析 一、柳北地区掺水管线穿孔情况 自 2012 年 12 月 10 日 2013 年 2 月 5 日，柳北掺水管线穿孔 11次，漏点 17 处， 具体见下表： 序号 管线名称 管线投产日期 穿孔日期 漏点数量 穿孔位置 修复情况 1 C3 平台总掺水管线 2003 年 2012.12.10 2 处 C3 平台相邻上水沟掺水管线中部 更换管线 20 米 2 C3 平台总掺水管线 2003 年 2012.12.13 3 处 1、 C3 平台东门口的掺水管线中部两处 2、 C3 平台南侧和北侧的主掺水管线中部一处 更换管线 20米、补孔 3 L3-12 平台总掺水管线 20

2、04 年 2012.12.14 1 处 L3-12 阀组间与计量间的总掺水管线中部 补孔 4 C3 平台总掺水管线 2003 年 2012.12.24 2 处 C3 平台东门口的掺水的管线中部 补孔 5 C3 平台总掺水管线 2003 年 2012.12.25 2 处 C3 平台相邻的上水沟及掺水管线中部发现两处 更换管线 20 米 6 L15-10 平台总掺水管线 2006 年 2012.12.27 1 处 平台入口处的主掺水管线中部 补孔 7 L19-18 平台总掺水管线 2004 年 2012.12.27 1 处 在环形掺水末端的掺水管线中部 补孔 8 L3-12至 L13平台掺水管线

3、2012年 4月 2013.1.5 1 处 距 L3-12 阀组间南侧 150 米处的主掺水管线中部 补孔 9 C2 平台总掺水管线 2006 年 2013.1.25 2 处 C2-3 油井基础后面的主掺水管线中部上端发现两处间隔 50cm的漏点 补孔 10 C3 平台总掺水管线 2003 年 2013.2.2 1 处 进 C3 平台路口北侧 500 米处的掺水的管线中部 补孔 11 L19-18 平台总掺水管线 2004 年 2013.2.5 1 处 穿越柳北转院中间的 L19-18 平台掺水管线中部 补孔 二、管线穿孔原因分析 管线腐蚀按腐蚀部位分为：内腐蚀和外腐蚀（包括管线焊接补口处）；

4、按腐蚀过程特点和机理分为：化学腐蚀 (包括气体腐蚀和非电解质溶液中的腐蚀 )、电化学腐蚀和物理腐蚀；按腐蚀的环境分为：化学介质腐蚀、大气腐蚀、海水腐蚀、土壤腐蚀。 柳北掺水管线腐蚀穿孔 漏点都在管线中部，不在补口处， 且漏点周围外表光滑，没有明显腐蚀 。 取了 1 米长 L19-18 掺水管线一段纵向割开后，看内壁情况发现：管线内壁上附着一层黑色垢状物，敲掉 垢 状物后，发现内壁上有 多处腐蚀凹坑，最深凹坑深达 2mm。 2012 年 12 月份以来，在柳北转掺水外输管线内安装挂片监测，检测结果是：点腐蚀明显，平均腐蚀速率 0.32mm/a（这时期停注二氧化碳观察，二氧化碳气量比较低）。 根据

5、以上 资料分析 ， 可以认定管线是 内腐蚀 、化学腐蚀 。 三、 管线内腐蚀严重的原因分析 1、 硫化氢影响 2008 年 、 2011 年 ，柳北区块 先后 监测出硫化氢浓度 超标 ，几个月后，硫化氢逐渐减少，恢复正常。 在高硫化氢浓度时期，硫化氢对管线的腐蚀应该较大。但是，当时没有考虑管线腐蚀问题，没有进行检测。 2、二氧化碳影响 柳北二氧化碳驱开始于 2011 年 11 月 21 日 ， 2012 年 1 月份，由于二氧化碳产出，柳北区块产气量逐渐增大， 4 月、 5 月份，日均气量 10300方 ，最高气量达 15700 方 /日， 因 二氧化碳浓度很高，致使柳北转加热炉多次 熄火。

6、一年后， 2012 年 12 月初，柳北地区掺水管线开始穿孔。从时间上看， 可以认定二氧化碳 对管线有腐蚀。 2012 年 12 月 29 日以来检测柳北转掺水 PH 值， 观察数据发现这样的规律： 产 气量大， PH 偏低；产 气量小， PH 偏高 ；做相关性分析计算，PH 值与产气量中度相关 。 分析原因是： 因柳北区块伴生气产量比较稳定，所 以，气量大，二氧化碳 浓度肯定大；气量小，二氧化碳浓度肯定小 ；PH 值高低与二氧化碳浓度大小是有关系的 。 2013 年 1 月 16 日，在柳北转掺水加热炉盘管内取出一些垢状物，据试验推断 主要为铁的硫化物和碳酸盐，可能为水中二氧化碳和硫化氢腐蚀

7、所得。 2013 年 2 月 19 日，取柳南、柳中、柳北掺水化验，柳北转掺水二氧化碳 含量 78.72mg/L，柳南、柳中掺水二氧化碳含量分别是 16.75 mg/L、9.13mg/L。 从以上资料，可以认定二氧化碳对管线腐蚀严重。 四、 为什么掺水管线比油管线腐蚀严重？为什么 C3 计掺水管线穿孔比其它掺水管线穿孔频繁？ （一） 二氧化碳对 金属管道 的腐蚀 研究 文献 1、 C02的腐蚀机理 关于二氧化碳腐蚀机理方面的研究工作较多。据文献资料 介绍，二氧化碳腐蚀遵循如下反应机理 ： R +2C02+2H20一 R +2H2CO3一 R +H2+2HCO3-； 阳极反应机理 ： Fe+ H

8、20 一 FeO + H+ +e FeOH 一 FeOH + e FeOH- + H +一 Fe+ H 20 阴极反应机理 ： CO2 +H20 一 H2CO3 H 2CO3 -H+HC0-； 溶液中的 H+转变成为吸附在金属表面的 H+， 待表面吸附的 H+接受电子成为氢气后析出溶液。 2、 二氧化碳腐蚀的影响因素 （ 1） 温度对 C02腐蚀的影响 温度对 C02 腐蚀的影响主要基于以下几个方面： 温度影响了介质中 C02的溶解度。表现为 C02在介质中溶解度随着温度升高而减小。 温度影响反应进行的速度。随着温度的升高反应速度加快。 温度影响了腐蚀产物成膜的机制。温度的变化影响了基体表面

9、FeCO3晶核的数量与晶粒长大的速度，从而改变了腐蚀产物膜的结构与附着力，即改变了膜的保护性。 由此可见， 温度是通过影响化学反应速度与腐蚀产物成膜机制来影响 C02腐蚀的。 （ 2） 腐蚀产物对 C02 腐蚀的影响 现有研究资料表明根据温度与表面成膜状况。可把碳钢的 C02腐蚀划分为以下 3种类型： 温度低于 60 。少量的腐蚀产物 FeCO3附着于试样表面，松软而无附着力，表面光滑，为均匀腐蚀。 温度在 60 110 FeCO 3溶解度有负的温度系数，即随温度升高而降低腐蚀速度达最大，并且有严重的局部腐蚀出现。腐蚀产物厚而不紧， FeCO3晶粒粗大。 温度高于 150 时，由于形成了晶粒细

10、小、致密而又有附着力的FeCO3膜。这层膜对基体起了保护作用，因此腐蚀速度很小。此时， CO2 腐蚀是膜的快速修复和慢速溶解的类似于不锈钢的钝化状态， X射线衍射的结果表明膜中只有 FeCO3。 （ 3） CO2分压的影响 CO2的分压与介质的 pH 值有关。 CO2的分压值越大， pH 值越低，去极化反应就越快，腐蚀速度也越快。 (4)流速的影响 流速增大使 H CO3-和 H+等去极化剂更快的扩散到金属表面，使阴极去极化增强，消除了扩散控制，同时使腐蚀产生的 Fe3+迅速离开腐蚀金属的表面，这些作用使腐蚀速率增大。 （二）为什么掺水管线比油管线腐蚀 严重？ 掺水管线比油管线腐蚀严重的原因至

11、少有以下两点： 1、 由于油管线内壁附着一层油膜，这层油膜起到了很好的缓蚀作用 （ 2012年 4月份，在 C3计外输油管线内安装挂片监测，监测结果是：腐蚀不明显，腐蚀速率 0.016mm/a； 2012年 12月以来，在柳北转原油外输管线内安装挂片监测，检测结果是：点腐蚀轻微，平均腐蚀速率 0.061mm/a） ，而掺水管线内壁没用油膜形成。 2、 掺水管线内的介质温度比油管线高。 温度影响反应进行的速度。随着温度的升高反应速度加快。 （三）为什么 C3计掺水管线穿孔比其它掺水管线 穿孔频繁？ 因为 C3计掺水管线是 D89管线（比 L19-18计管线细），管径小，掺水量大（比其它平台掺水量大），掺水流速快，所以 C3计掺水管线穿孔比其它掺水管线穿孔频繁。 工程技术科 2013年 2月 23日