含CO2原油采集液中GFRP输油管道点腐蚀研究

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玻璃钢输油管道具有轻便、耐腐蚀、使用寿命长等优点使得玻璃钢管道在油田领域的应用变得日益广泛。在石油开采进入中后期阶段,随着水和CO2的大量注入,CO2对输油管道的腐蚀成为主要形式。本文针对输油管道腐蚀初期,表面的点腐蚀为分析重点。试验选择四种玻璃钢管道,对比管道腐蚀行为的影响因素,探究玻璃钢管道腐蚀机理。在模拟输油环境下,分析含CO2原油采集液对于管道腐蚀的作用,探究点腐蚀的尺寸、深度对于材料力学性能的影响。本课题选取了四种油田中广泛使用的玻璃钢输油管道进行分析。在三种介质与两种温度下浸泡腐蚀,对比玻璃钢管道的腐蚀行为。通过扫描电子显微镜(SEM)观察腐蚀后表面形貌,重点分析腐蚀点形态;使用红外光谱(IR)与X射线光电子能谱(XPS)分析四种玻璃钢的分子结构,研究腐蚀过程中表层树脂基团的种类与数量变化;利用差热分析(DTA)测定腐蚀对玻璃钢管道热稳定性影响。根据上述试验结果选择胺类固化环氧树脂玻璃钢管道作为输油环境模拟试验的原材料,对比腐蚀前后管道性能变化,研究原油介质对于管道的腐蚀行为。在输油管道腐蚀的初期,腐蚀程度并不十分剧烈,腐蚀部位主要发生在管道内表面树脂层,形式以局部腐蚀尤其是点腐蚀为主。通过扫描电镜分析不同腐蚀周期下的管道内表面形貌,对比腐蚀点的大小与数量的变化;通过超景深显微镜对树脂层腐蚀点进行三维立体扫描,分析腐蚀点深度,观察玻璃钢管道纤维层的腐蚀状况。通过XPS与IR分析腐蚀六个月过程中管道树脂元素成分变化,推测管道在原油介质中的腐蚀机理;通过巴氏硬度测试、树脂含量测试、密度测试的方法表征管道腐蚀前后表层树脂的逐步损失;对比玻璃钢管道在不同温度下的不同介质吸湿率曲线,探究在腐蚀过程中原油成分对于管道腐蚀行为的促进或抑制作用;通过轴向拉伸强度与环向刚度测试,研究点腐蚀对于材料力学强度的影响。通过上述测试分析可以得出,含CO2原油介质对玻璃钢输油管道的腐蚀在初期阶段以局部腐蚀主要是点腐蚀的形式存在。原因是由于物理与化学腐蚀相互结合造成管道内表面树脂损失,形成微米级的点缺陷,从而使管道性能有所下降。这一过程与腐蚀周期存在相关性,腐蚀时间越长腐蚀程度越严重,并且受到腐蚀温度、介质酸碱性、压力等因素的影响。
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