1、12/14/2022.212/14/2022.312/14/2022.412/14/2022.5自由能最低自由能最低达到最稳定状态达到最稳定状态欲望得到满足欲望得到满足达到最舒适程度达到最舒适程度12/14/2022.612/14/2022.712/14/2022.812/14/2022.912/14/2022.1012/14/2022.1112/14/2022.1212/14/2022.1312/14/2022.1412/14/2022.15aq2gas2COCO)(32)(2)(2aqKhydaqaqCOHOHCO)(3)()(32aqaqKcaaqHCOHCOH 2)(3)()(3aqa
2、qKbiaqCOHHCO)()()(2aqaqKwaqOHHOH12/14/2022.1612/14/2022.17CO2腐蚀速率影响因素腐蚀速率影响因素环境因环境因素素内部因素内部因素力学因力学因素素原油原油温度温度 CO2分压分压pH值值 介质介质材料成分组织材料成分组织多相流、固体颗粒多相流、固体颗粒力学化学作用力学化学作用腐蚀缓减作用腐蚀缓减作用腐蚀产物膜的形成腐蚀产物膜的形成腐蚀产物膜的破坏腐蚀产物膜的破坏传质加速作用传质加速作用腐蚀产物膜的状态腐蚀产物膜的状态腐蚀速率、腐蚀形态腐蚀速率、腐蚀形态12/14/2022.1812/14/2022.1912/14/2022.2012/14
3、/2022.21 以挪威的以挪威的Norsok模型为代表模型为代表 挪威的挪威的CorrOcean公司的公司的Corpos模型在模型在Norsok模型基础上又加入了流体模块和油的润湿性模型基础上又加入了流体模块和油的润湿性 OHIO大学的大学的Jepson多相流条件下模型多相流条件下模型：12/14/2022.22Pressure=2.5 bar,Shear stress=3 Pa,CO2=100mole%02468101214161820050100150200Temperature/(癈)Corrosion rate/(mm/year)pH=3.5 pH=4.5 pH=5.5 12/14/
4、2022.2312/14/2022.24RTEncorreCOHAV32)log(67.027317108.5log2cocorrftV动力学公式动力学公式拟合出（拟合出（9191模型）模型）加入了传质过程，即电阻模型加入了传质过程，即电阻模型（9595模型）模型）massrmassrcorVVKKCOHV111113212/14/2022.25020406080100 120 140 160 180 200020406080100120 Corr rate mm/yTemperature(C)0.1 bar 1 bar 10 bar 40 bar02468101214161820220102
5、0304050160 c120 c40 c100 c80 c Corr rate mm/yFlow rate m/s12/14/2022.26单相水介质单相水介质油水两相油水两相12/14/2022.273JepsonJepson的多相流条件下的机制模型的多相流条件下的机制模型 逐渐成为预测模型的发展方向逐渐成为预测模型的发展方向NesicNesic机制模型机制模型电极表面的电化学反应电极表面的电化学反应bEErevii100膜对离子的传质过程影响膜对离子的传质过程影响iiiRxNtc)(电极表面的电化学反应电极表面的电化学反应段塞流对离子的传质过程影响段塞流对离子的传质过程影响12/14/2
6、022.2812/14/2022.2912/14/2022.3012/14/2022.310204060801001201401604681012 Kttemperature Kt20406080100120140160 1802000.00.20.40.60.81.01.21.4 FscaleTemperatureDe Waard模型中的腐蚀产模型中的腐蚀产物膜因子与温度的关系物膜因子与温度的关系 Norsok预测模型中考虑预测模型中考虑的腐蚀产物膜的影响的腐蚀产物膜的影响 EeADpHCBT)(Nesic机制模型，腐机制模型，腐蚀产物膜的孔隙度蚀产物膜的孔隙度12/14/2022.3202
7、04060801001201401601800481216202428 Corrosion rate mm/yTemperature(c)de Waard95(P=40 Bar,Pco2=1.6 bar,V=2 m/s)Predict -de waard91 -Norsok 12/14/2022.3312/14/2022.3412/14/2022.3512/14/2022.36OHHFeSOHSHFe222212/14/2022.37Mackinawite formation:emackinawitadsorbedFeSSnFenFeS222adsorbedSHFeSHFe22adsorbed
8、adsorbedadsorbedHHSFeSHFe2adsorbedadsorbedadsorbedadsorbedHFeHSHHSFeeHFeHSHFeHSadsorbedadsorbedadsorbedadsorbedadsorbedadsorbedadsorbedadsorbedHFeSeHFeHS2D.W.Shoesmith,P.Taylor,J.Electro.Soc.1980,Vol.127,No.512/14/2022.3812/14/2022.3912/14/2022.4012/14/2022.4112/14/2022.4212/14/2022.4312/14/2022.441
9、2/14/2022.45油油固固煤炭液化煤炭液化石石 油油石石 化化化化 工工制制 药药海海 洋洋冶冶 金金重大经济损失重大经济损失环环 境境 污污 染染人人 员员 伤伤 亡亡管道结构的管道结构的多相流腐蚀多相流腐蚀气气水水背景情况背景情况工程材料结构多相流环境损伤工程材料结构多相流环境损伤12/14/2022.4612/14/2022.4712/14/2022.48从腐蚀角度从腐蚀角度从磨损角度从磨损角度流动诱导腐蚀流动诱导腐蚀 (flow-induced-corrosion)(flow-induced-corrosion)冲蚀冲蚀(erosion)(erosion)或冲蚀磨损或冲蚀磨损(e
10、rosive wear)(erosive wear)受流动所决定的腐蚀受流动所决定的腐蚀 (flow-dependent-(flow-dependent-corrosion)corrosion)空泡腐蚀或气蚀空泡腐蚀或气蚀(cavitation)(cavitation)流动影响下的腐蚀流动影响下的腐蚀(flow-influenced or(flow-influenced or affected corrosion)affected corrosion)磨粒磨损磨粒磨损(abrasive wear)(abrasive wear)冲击腐蚀冲击腐蚀(impingement attack)(impin
11、gement attack)磨蚀磨蚀(corrosion-erosion)(corrosion-erosion)冲刷腐蚀冲刷腐蚀(erosion-corrosion)(erosion-corrosion)腐蚀磨损腐蚀磨损(corrosive wear)(corrosive wear)12/14/2022.4912/14/2022.50/limCVit12/14/2022.5112/14/2022.5212/14/2022.5312/14/2022.5412/14/2022.5512/14/2022.5612/14/2022.5712/14/2022.5812/14/2022.59诸多工业领域的
12、技术难题诸多工业领域的技术难题管道几何管道几何尺寸尺寸多相流环境损伤多相流环境损伤材料微观材料微观组织组织多相流型多相流型流速流速多相环境多相环境介质介质损伤力学损伤力学多相流体动力学多相流体动力学表面物理化学表面物理化学薄膜断裂力学薄膜断裂力学金属材料学金属材料学腐蚀电化学腐蚀电化学学科跨度大，影响因学科跨度大，影响因素多素多成为国内外腐蚀学科成为国内外腐蚀学科研究热点、难点领域研究热点、难点领域12/14/2022.6012/14/2022.6112/14/2022.62PPPP214691099118357912/14/2022.63 管道几何尺寸（管径大小）、几何形状（弯头和孔径突变）
13、和几管道几何尺寸（管径大小）、几何形状（弯头和孔径突变）和几何取向（垂直、水平或倾斜）变化、管道壁面粗糙化等对多相流何取向（垂直、水平或倾斜）变化、管道壁面粗糙化等对多相流流速流态分布、边界层流体特性、腐蚀速率、腐蚀形态和腐蚀电流速流态分布、边界层流体特性、腐蚀速率、腐蚀形态和腐蚀电化学行为的影响机制。结合其他材料腐蚀模拟试验，谋求在化学行为的影响机制。结合其他材料腐蚀模拟试验，谋求在“尺尺度域度域”方面，建立材料试验、小管径环路和大管径环路之间典型方面，建立材料试验、小管径环路和大管径环路之间典型腐蚀行为和腐蚀参量之间的相关性腐蚀行为和腐蚀参量之间的相关性 几何条件对多相流腐蚀行为影响研究几
14、何条件对多相流腐蚀行为影响研究 流速流态对多相流腐蚀行为影响研究流速流态对多相流腐蚀行为影响研究12/14/2022.64复杂流态多相流损伤机制研究 与高温高压旋转圆盘电极试验、射流冲击试验、叶片搅拌试与高温高压旋转圆盘电极试验、射流冲击试验、叶片搅拌试验、以及小尺寸单相环路试验相结合，研究几种试验方法之间验、以及小尺寸单相环路试验相结合，研究几种试验方法之间材料和管道结构腐蚀损伤机理、腐蚀速率、腐蚀形态的差异和材料和管道结构腐蚀损伤机理、腐蚀速率、腐蚀形态的差异和同一，探索各种试验方法之间的相关性和相关规律同一，探索各种试验方法之间的相关性和相关规律多相流腐蚀试验方法之间的相关性研究 12/
15、14/2022.65 在研究各种多相流腐蚀损伤动力学规律的基础上，结合管道在研究各种多相流腐蚀损伤动力学规律的基础上，结合管道结构的强度评价，建立多相流腐蚀速率、腐蚀形态和腐蚀寿命结构的强度评价，建立多相流腐蚀速率、腐蚀形态和腐蚀寿命预测模型和方法，为建立多相流动管道结构的安全评估规范奠预测模型和方法，为建立多相流动管道结构的安全评估规范奠定基础定基础 多相流腐蚀失效预测研究多相流腐蚀失效预测研究12/14/2022.6612/14/2022.6712/14/2022.6812/14/2022.6912/14/2022.7012/14/2022.71良好的腐蚀良好的腐蚀控制控制提高管材的服役性
16、能提高管材的服役性能延长使用寿命延长使用寿命保证油气开发的安全运行保证油气开发的安全运行促进新技术、新材料的发展促进新技术、新材料的发展保护资源保护资源节约能源节约能源节省原材料节省原材料减少腐蚀经济损失减少腐蚀经济损失减少腐蚀事故减少腐蚀事故12/14/2022.7212/14/2022.7312/14/2022.7412/14/2022.75材料控制材料控制经济性和风险经济性和风险分析分析选选材材制造质制造质量控制量控制基础研究基础研究防护措施防护措施筛选筛选防腐蚀防腐蚀设计设计腐蚀预测腐蚀预测模拟试验模拟试验筛选筛选控制控制措施措施耐蚀材料耐蚀材料缓蚀剂缓蚀剂涂镀层涂镀层阴极保护阴极保护
17、影响影响因素因素腐蚀腐蚀机理机理腐蚀腐蚀规律规律订货条件订货条件驻厂监造驻厂监造验收标准验收标准失效分析失效分析安全评估安全评估腐蚀监检测腐蚀监检测HSEHSE管理管理12/14/2022.7612/14/2022.7712/14/2022.78腐蚀检测腐蚀检测与监测与监测腐蚀综合治理腐蚀综合治理防腐投入防腐投入与管理与管理腐蚀类型、原腐蚀类型、原因、机理与规因、机理与规律律腐蚀防治措施腐蚀防治措施的筛选、开发的筛选、开发及应用及应用耐蚀材料耐蚀材料缓蚀剂缓蚀剂涂镀层涂镀层阴极保护阴极保护现场调研现场调研与测试与测试室内模拟室内模拟研究研究文献查阅文献查阅与研究与研究腐蚀评估腐蚀评估与预测与预
18、测12/14/2022.7912/14/2022.8012/14/2022.8112/14/2022.8212/14/2022.83防腐选材防腐选材辅助措施辅助措施防腐效果评价（室内）防腐效果评价（室内）井下油套管防腐方案井下油套管防腐方案地面集输防腐方案地面集输防腐方案压力容器防腐方案压力容器防腐方案长输管线防腐方案长输管线防腐方案现场跟踪、失效分析现场跟踪、失效分析腐蚀与防腐数据库腐蚀与防腐数据库阴极保护维护阴极保护维护腐蚀趋势、缓蚀剂效果腐蚀趋势、缓蚀剂效果缺陷检测、剩余寿命缺陷检测、剩余寿命规范体系规范体系技术体系技术体系组织体系组织体系选材规范选材规范涂层、内衬涂层、内衬缓蚀剂缓蚀剂
19、阴极保护阴极保护方法、条件方法、条件监测网建设监测网建设监测数据监测数据按照标准按照标准规范要求规范要求失效分析原因失效分析原因数据支撑保障数据支撑保障维护确保有效维护确保有效基于选材研究和效果评价，形成油田防腐的技术体系和规范体系重在研究基于防腐研究成果，编制相应油气田的防腐方案重在方案跟踪监测和检测数据，分析腐蚀趋势，评价缓蚀效果，提出预警机制重在现场12/14/2022.85防防腐腐措措施施耐 蚀 材 质缓 蚀 剂涂（镀）层、内衬阴 极 保 护新型材质不断出现；新型材质不断出现；单一材质可以解决腐蚀问单一材质可以解决腐蚀问题题成本高；成本高；与其它对策结合，优化。与其它对策结合，优化。国
20、内外常用，效果好；国内外常用，效果好；投加管理与筛选同等重要。投加管理与筛选同等重要。存在局限，难以广泛存在局限，难以广泛应用应用技术进步；技术进步；处于现场试验阶段。处于现场试验阶段。常用技术，应用广泛。常用技术，应用广泛。设计、施工、运行需设计、施工、运行需要跟踪和评估。要跟踪和评估。腐蚀监测腐蚀检测12/14/2022.8612/14/2022.87.覆盖层覆盖层普通普通/特种不锈钢、钛特种不锈钢、钛/铝铝/铜合金及其铜合金及其它耐蚀合金材料它耐蚀合金材料 基材基材碳钢无缝碳钢无缝/焊接钢管、合金钢焊接钢管、合金钢无缝钢管无缝钢管12/14/2022.89.拉拔复合管拉拔复合管防腐涂层管
21、防腐涂层管镍磷镀管镍磷镀管不锈钢管不锈钢管碳钢管碳钢管双金属复合管双金属复合管性价比力学性能耐高温能力焊接性能耐蚀性能承压能力管道类型注：注：高高 中中 低低 不锈钢内衬复合管的综合性能不锈钢内衬复合管的综合性能12/14/2022.9112/14/2022.9212/14/2022.9312/14/2022.941IMC80N含炔氧基、胺基、芳香含炔氧基、胺基、芳香基、季胺基化合物基、季胺基化合物H2S油井和输油管线油井和输油管线中科院腐蚀所中科院腐蚀所2TG500硫代磷酸酯、含硫代磷酸酯、含N化合化合物物H2S/CO2油气井油气井张玉芳等张玉芳等3KS1咪唑啉衍生物类咪唑啉衍生物类H2S污
22、水处理系统污水处理系统华北油田设计院华北油田设计院4CT2-7有机胺盐与有机胺有机胺盐与有机胺H2S 四川天然气研究所四川天然气研究所5CT2-10 H2S 四川天然气研究所四川天然气研究所6CT2-15有机胺类有机胺类H2S/CO2油气井油气井四川天然气研究所四川天然气研究所7N11丙二胺衍生物丙二胺衍生物H2S 陕西省化工研究所陕西省化工研究所8581咪唑啉、酰胺咪唑啉、酰胺H2S 北京化工学院北京化工学院9 BARAFLM 成膜胺成膜胺H2S油气井油气井Baroid（美）（美）10COAT-145成膜胺成膜胺H2S油气井油气井Exxon（美）（美）11DRILLCOROI H2S Ewa
23、bo（德）（德）12IMC921炔氧甲基胺和多硫化物炔氧甲基胺和多硫化物O2-C O2-H2S-SRB油田污水油田污水中科院腐蚀所中科院腐蚀所13SL-2咪唑啉磷酸酯咪唑啉磷酸酯/咪唑啉硫咪唑啉硫代磷酸酯代磷酸酯O2-C O2-H2S-SRB油田污水油田污水胜利设计院胜利设计院12/14/2022.9512/14/2022.9612/14/2022.97腐蚀速率随缓蚀剂浓度变化曲线腐蚀速率随缓蚀剂浓度变化曲线12/14/2022.9812/14/2022.9912/14/2022.100CO2+产出水的高温高压试验后检测结果产出水的高温高压试验后检测结果 (a)(a)(b)(b)(c)(c)(
24、d)(d)12/14/2022.10112/14/2022.10212/14/2022.10312/14/2022.10412/14/2022.10512/14/2022.10612/14/2022.10712/14/2022.10812/14/2022.10912/14/2022.11012/14/2022.11112/14/2022.11212/14/2022.113阴极保护测试桩阴极保护测试桩电缆连接头电缆连接头埋地管道埋地管道阴极保护监测探针阴极保护监测探针阴极保护测试电极阴极保护测试电极阴极保护监测测试电缆头阴极保护监测测试电缆头地地 面面管管道道的的阴阴极极保保护护监监测测示示意意
25、图图12/14/2022.114阴极保护腐蚀探针阴极保护腐蚀探针阴极保护探针监测数据图阴极保护探针监测数据图00.020.040.060.080.10.121998年 1 2月 1 2 日1999年 3 月 1 2 日1999年 6 月 1 2 日1999年 9 月 1 2 日1999年 1 2月 1 2 日2000年 3 月 1 2 日时间腐蚀深度（m m）管道没有阴极保护,平均腐蚀速率:0.07mm/y管道加上阴极保护,平均腐蚀速率:0.0051mm/y阴保探针得到的腐蚀数据阴保探针得到的腐蚀数据12/14/2022.11512/14/2022.11612/14/2022.11712/14
26、/2022.11812/14/2022.11912/14/2022.12012/14/2022.12112/14/2022.12212/14/2022.12312/14/2022.124 新疆油田于新疆油田于20012001年开始试验并推广非金属管，主要采年开始试验并推广非金属管，主要采用了用了玻璃钢管线和钢骨架复合塑料管玻璃钢管线和钢骨架复合塑料管等非金属管材，解等非金属管材，解决了地面管线的腐蚀问题。到决了地面管线的腐蚀问题。到20062006年累计年累计使用各种非金使用各种非金属管线属管线1330 Km1330 Km。12/14/2022.12512/14/2022.12612/14/2022.12712/14/2022.12812/14/2022.12912/14/2022.130303540455055606570758020040060080010001200Eb/mV(SCE)Temperature/3.5%NaCl 10%NaCl 17%NaCl点蚀区 12/14/2022.13112/14/2022.132
