埋地管道在SRB作用下的腐蚀失效规律及控制方法研究

来源 :西安石油大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:redpig
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近年来,随着我国石油天然气工业的快速发展,埋地管道建设也在进一步扩大,但是受土壤含水量、腐蚀性离子(Cl-、SO42-、HCO3-)、土壤微生物等因素影响,管道易产生局部腐蚀从而引发油气泄漏,其中硫酸盐还原菌(SRB)是造成埋地管道发生微生物腐蚀(MIC)及应力腐蚀开裂(SCC)主要原因之一,因此针对土壤环境中SRB对埋地管道MIC行为及SCC影响,探究SRB作用下的腐蚀失效规律及控制技术是非常必要的。本文通过微生物培养技术从西南服役管道周围土壤中富集、纯化培养出SRB菌种,绘制SRB在西南土壤模拟液中生长曲线,研究其生长过程对周围腐蚀环境影响。结果表明:SRB数量变化显著改变了腐蚀环境pH值、电导率及硫化物含量,对腐蚀环境产生较大影响。采用腐蚀失重法,结合电化学测试与金相显微观察、XRD、SEM等表面分析技术对具有代表性的X52、X70、X80、X100埋地管线用钢母材及焊缝在西南油气田含SRB土壤模拟溶液中的腐蚀行为进行了系统的研究。结果表明:X52、X70、X80、X100管线钢母材及焊缝在西南SRB土壤模拟液中的腐蚀失重趋势基本相同。腐蚀初期平均腐蚀速率相对较高,随着SRB数量增加,生物膜的附着小幅度降低各钢级母材及焊缝腐蚀速率,但是随着腐蚀时间增加,在体系大量的H2S及胞外聚合物(EPS)作用下基体表面FeS向Fe1-x-x S等硫铁化合物相转化同时由于腐蚀产物持续积累导致腐蚀产物膜层内应力增大,在SO42-、Cl-、S2-等腐蚀性阴离子的刺激下腐蚀产物膜发生破裂、脱落,各钢级母材焊缝腐蚀速率不同程度增加,并且由于焊缝组织不均匀、偏析、晶粒粗大表面活性较高等原因平均腐蚀速率较高。从失重结果可以看出,腐蚀30d时X52母材及焊缝、X70焊缝及X100母材及焊缝均属于中度腐蚀,X70母材、X80母材及焊缝属于轻度腐蚀。从电化学测试结果可以看出,X52、X70腐蚀过程极化电极均处于活化状态,而X80出现活化-钝化转变、X100钢则发生明显钝化,随着钢级强度的增加钝化特征加强。综合分析结果表明:X80管线钢母材及焊缝在西南SRB土壤模拟液中耐蚀性能最好。采用慢应变速率拉伸实验(SSRT)研究西南土壤模拟溶液中SRB浓度对X52、X70、X80、X100管线钢应力腐蚀行为影响,并利用扫描电镜(SEM)对试样断口形貌表征。结果表明:随着SRB浓度的增加,X52、X70、X80、X100系列管线钢在西南土壤模拟液中的应力腐蚀敏感评价参数(断裂寿命、断裂强度、延伸率、及断面收缩率)有较好的一致性,从断面收缩率损失系数判断,X100管线钢在西南SRB土壤模拟液中应力腐蚀敏感性最强,X52、X70次之,X80最小,SRB浓度的增加对系列管线钢应力腐蚀开裂均有显著的促进作用。针对埋地管道服役环境的特殊性,施加杀菌剂等方法无法对管道外土壤环境SRB腐蚀起到良好杀菌及防护作用,目前最有效的方法是采取防腐层+阴极保护联保法,针对SRB的防护涂层是今后研究的重点方向,并且对于高后果地区及特殊土壤环境的微生物活动在线监控研究是十分必要的。
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