双相不锈钢在海洋石油平台中的选择和应用

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1、学兔兔www.xuetutu.com第9期一75双相不锈钢在海洋石油平台中的选择和应用陈巍，李潇(海洋石油工程股份有限公司，天津300451)[摘要]海上平台井口管线材料的选择有许多因素需要考虑。如在含cO2的高压天然气腐蚀方面，对配管材料的选择提出了更高要求。本文针对这些特殊性对井口管线的选材进行了分析对比，认为从今后发展趋势看，采用双相不锈钢是必然趋势。[关键词]海上平台；双相不锈钢；CO2腐蚀；腐蚀速率l井口管线钢材的选择1．2外部腐蚀海上平台井口管道的材料的选择通常根据井海洋平台周边环境中存在着较大的湿度、较口物流的压力、温度和腐蚀性进行计算，同时考高的氯离子含量以及

2、海水雨水的侵蚀等因素，这虑材料的种类、壁厚、采购周期、重量等因素综些都可对管线外表面造成极大的腐蚀。合评定。对于海洋平台应用最广的A106B碳钢或1．2．1碳钢管线的外部腐蚀国产20钢而言，在不考虑CO：和H：S的腐蚀性情依据工程实践经验，完全裸露的碳钢管线在况下，可以较好地满足要求，但若存在腐蚀性因海洋大气环境下，其腐蚀速率可达No．5mm／a，尽素，则要重新计算和评定，因此，防腐蚀是井口管如此，由于碳钢管线可很好地附着防腐涂料，材料选择的一个重要因素。防腐层被破坏后的修复也比较简单，涂料造价较1．1内部腐蚀低，因此，多年的工程实践表明，通过合理选择管线中流体产生的内部腐蚀

3、是个复杂多变的防腐涂层能够很好地控制外部环境对碳钢管线表过程，具有许多可造成腐蚀的因素。如某气田的面的腐蚀。井口参数如下：1．2．2不锈钢管线的外部腐蚀井口设计温度：一14℃～85℃；井口设计压不锈钢由于能够进行表面钝化，因而可以很力：32．3MPa；最高大气温度：38．5℃；最低大好地防止CO带来的腐蚀，但在海洋这种特定的环气温度：．0．3℃；CO含量：CO摩尔百分含量境下，其表面却很容易受到严重的局部腐蚀。腐5．57％～0．037％；CO2最高分压：1．44Mpa。蚀的类型主要有点腐蚀和应力腐蚀。井口产物基本不含HS，造成内部腐蚀的一点腐蚀：点蚀一般发生在表面有钝化膜或个

4、突出因素是CO带来的腐蚀。CO腐蚀的机理如是有保护膜的金属，可以在奥氏体不锈钢表面上下：局部形成具有一定深度的小孔或锈斑，孔有大有CO2+H20—+H2CO3；Fe+H2CO3—，FeCO3+H2小，孔径或宽度约为深度的4～1o(I，小而深的孔可能导致金属穿透。由于点蚀常常被锈层、腐蚀由CO产生的腐蚀，主要同CO。的浓度、分产物等覆盖，因而难以发现。在金相显微镜下观压、含水量及温度有关。同时碳钢管线的内部结察点蚀，其断面有多种形貌。点蚀在特定腐蚀介垢、pH值以及腐蚀抑制剂的使用都可在一定程度质中，特别是在含有Cl-(包括Br_I，I一)离子的环上减弱CO：带来的腐蚀，但其最大

5、腐蚀速率仍可以境中产生的，并且可在室温下出现并随腐蚀介质用下面的Dewarrd&Milliam公式进行预测：温度升高而更易产生并更趋严重。点蚀不仅可导Lgv=5．8—1710IT+0．67Lg(fCO2)致设备、管线等发生穿孔被破坏，而且常常诱发其中：v．碳钢预计腐蚀速率，mm／a；T一温度，K；fCO2一A×PCO2，A为逸度指数，PCO2为作者简介：陈巍(1980一)，女，吉林白山人，硕士，工程师。在海洋石油工程股份有限公司设计公司从事海上平台总体配CO2分压。管设计工作。学兔兔www.xuetutu.com76一■腐蚀防护石油和化工设备一2013年第16卷晶间腐蚀、应力

6、腐蚀和疲劳腐蚀。大量实践表明，不锈钢表面进行涂敷防腐层几乎是不可行的，因为在其表面上使用防腐涂层应力腐蚀：应力腐蚀是在静拉伸应力与特定的工作介质共同作用下而发生的一种破坏。通会增加其产生裂纹腐蚀的风险。防腐涂层容易产常应力腐蚀只发生在一些特定的材料一环境体系生破损点，破损处会集聚大量的氯离子，从而造中。碳钢管线基本上不存在应力腐蚀，但是奥氏成更为严重的点蚀和裂纹腐蚀。因此，必须选择体不锈钢一氯离子体系中很容易发生应力腐蚀，适当的不锈钢材料来降低表面腐蚀。它是不锈钢局部腐蚀破坏中最常见、危害最大的不锈钢在含氯离子的环境下抗点蚀的能力主一种。工程事故的分析表明，不锈钢制设备和部要

7、取决于钢中的Cr、Mo、N的含量，且可通过抗件，包括未经使用的设备和部件，一旦发生突然点蚀当量(PRE)来进行度量。的泄漏或损坏，而泄漏或损坏部位又未见明显的PREN：Cr+3．3Mo+16N，PREN值越高，说塑性变形，常常是由应力腐蚀造成的。明其抗点蚀能力越强。根据工程经验，在海洋平台环境下不锈钢的PREN值至少应24。对于经常使用的几种不锈钢，304L的PREN值为19．0，316L的PREN值为24．2，双相不锈钢S31803的PREN值为35。显然，双相不锈钢较奥氏体不锈钢3l6L具有更高的抗