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【摘要】在油田采油过程中，腐蚀和结垢是一种常见的实际问题。针对潜油电泵在实际应用环境下的腐蚀情况进行分析，主要的腐蚀类型分为三种：硫化氢腐蚀和二氧化碳腐和耐海水腐蚀。通过分析潜油电泵在三种不同腐蚀性介质中的腐蚀机理，为提高潜油电泵的耐腐蚀性提供参考，方便改造和优化设计，便于选出潜油电泵更适合的防腐保护措施。
【关键词】潜油电泵；耐腐蚀性；腐蚀介质
前言
潜油电泵的腐蚀类型主要包括三种，即硫化氢腐蚀和二氧化碳腐蚀，还包括海水及盐类腐蚀，这些腐蚀主要破坏潜油电泵的电机、电机保护器等，同时还会对潜油离心泵和油气分离器、电缆等重要部件造成致命的损害。
1、硫化氢腐蚀机理分析
1.1硫化氢（H2S）对潜油电泵的影响
H2S损坏潜油电机的主要方式是通过破坏潜油电机的绝缘组织、降低潜油电机润滑油的介电强度、腐蚀滑动轴承铜线圈等制造材料来损坏潜油电机。经实践验证，油井硫化氢含量较高时对碳钢和铜材料的腐蚀严重，其中潜油电泵的壳体、潜油离心泵、油气分离器和接头等部位容易被腐蚀损坏。
1.2硫化氢的腐蚀机理
在硫化氢溶液中，含有H+、HS-、S2-和H2S分子，对金属的腐蚀是氢去极化过程。释放出的氢离子具有很强的去极化剂，极易获取电子，促进阳极铁溶解反应，从而使钢铁出现全面腐蚀。呈酸性的H2S水溶液与钢铁和铜作用时，发生的主要电化学腐蚀反应如下：
碳钢和低合金钢是含H2S气田中最常用的管材。经过电化学腐蚀反应产生硫化铁，这种产物的缺陷是与钢铁表面的粘接力差，易发生氧化反应而脱落。
H2S水溶液与钢材作用之后，电化学腐蚀的另一产物是氢，氢原子被钢铁吸收后会破坏基体连续性导致氢损伤。氢原子在腐蚀部位结合成氢分子，不但体积膨胀同时产生氢压，使钢材脆化，这样会引起局部区域发生塑性变形而产生裂纹，导致最终的开裂。
1.3影响硫化氢腐蚀的相关因素：
硫化氢的浓度高低、pH值大小、温度变化和压力值均影响硫化氢腐蚀的速度和严重性。（1）H2S浓度：碳钢在水济液中含H2S为200-400mg/L，H2S水溶液对钢铁的腐蚀最严重；当H2S浓度超过400mg/L时，腐蚀速率随H2S浓度增加而降低。（2）压力：当天然气中H2S体积含量超过15%时，最常发生应力开裂，这是由硫化物造成的。（3）H2S温度：实验表明，H2S水溶液浓度为10%时，将H2S水溶液温度从50℃加热到90℃时，发现腐蚀的速率出现很大提升。但是继续加热到一定温度，腐蚀速率反而随着温度的升高呈现下降趋势。（4）pH值：当pH值小于6时，属于酸性环境时对钢的腐蚀速率较高。
2、二氧化碳的腐蚀分析
2.1二氧化碳的腐蚀类型及对潜油电泵的影响
井液中由二氧化碳所引起的腐蚀有如下类型：
（1）深坑型腐蚀：此种腐蚀过程会在潜油电泵被腐蚀部位周边形成清晰锐利的坑，这种坑的边界明显，在比较短的时间内就可能完全穿透被腐蚀管件的管壁。
（2）均匀腐蚀：此类腐蚀在材料表面分布的比较均匀，腐蚀严重时出现坑蚀。
（3）冲蚀：冲蚀受到气流速度的影响，气流速度越快腐蚀速度越快。在潜油离心泵出口和泄油阀内最易发生冲蚀。
2.2二氧化碳腐蚀的机理
二氧化碳腐蚀在游离水环境中发生，当二氧化碳溶于水时生成碳酸，造成钢材腐蚀，反应式如下：
由上述反应可见，CO2的腐蚀机理一般造成潜油电泵设备出现台状、涡旋状或者点状的腐蚀。点状腐蚀容易形成电池回路，使Fe溶解。腐蚀产物膜影响到CO2的腐蚀速率和腐蚀情况。对于碳钢来说，CO2腐蚀产物膜中存在的主要组成成分就是FeCO3。由于晶粒会累积变大，物质之间能量的相互传递，形成厚厚的CO2腐蚀产物膜，产物膜的最外层由细小的晶粒组成；中间层是颗粒状有孔洞的FeCO3组成；最内层的腐蚀产物较为致密，与基体牢固的结合在一起。
2.3影响二氧化碳腐蚀的因素
从实际应用情况看，影响二氧化碳腐蚀的因素主要有压力、温度和水。其中压力主要指CO2的分压，这是控制腐蚀危害的主要因数。其次是温度，温度是影响CO2腐蚀的重要因数。还有pH值，它的变化决定了潜油电泵的腐蚀类型。
3、海水及盐类腐蚀分析
海水腐蚀潜油电泵产生的主要腐蚀产物就是氯化物，其中包括硫酸盐也是造成潜油电泵腐蚀的一个原因。氯离子会加快金属与合金的溶解速度从而推进腐蚀进程。由于迁移和水解会加快腐蚀的速度，推进自催化反應，所以时间长了会产生严重的孔蚀现象。潜油电泵中的零配件材质也是影响潜油电泵腐蚀程度的相关因素之一。
4、潜油电泵本身保护措施
为了提高潜油电泵的防腐蚀性能，我们除了考虑运行环境和改进构造优化设计外，一般采取如下四种措施：（1）根据潜油电泵运行环境介质的不同，选用相适应的耐腐蚀材料，如挑选不同的钢材。（2）做好镀层防腐，在普通钢材的外边电镀上一层耐腐蚀的合金，作为防腐层来保护潜油电泵不受腐蚀。（3）采用涂层防腐，根据油井温度的高低选用相应等级的涂料。（4）在油井中注入缓蚀剂，以起到减缓腐蚀的作用，降低对潜油电泵的腐蚀。
结论
通过对潜油电泵耐腐蚀性的研究，得出以下结论：潜油电泵的腐蚀主要包括硫化氢腐蚀、二氧化碳腐蚀和海水及盐类腐蚀；在硫化氢溶液中，含有H+、HS-、S2-和H2S分子，对金属进行氢去极化腐蚀；二氧化碳溶于水生成碳酸对电泵产生腐蚀；海水通过其中含有的氯化物对电泵机组产生腐蚀；潜油电泵的各接头采用不锈钢材料、壳体采用镀层或涂层等措施，可保护泵体组织，延缓腐蚀。
参考文献
[1]白广文主编.潜油电泵技术（电气部分）.石油工业出版社，1993：39-44
[2]腐蚀与防护材料及产品手册.中国腐蚀与防护学会编.中国石化出版社，2001.
[3]王兆雄等编.水环泵叶导轮腐蚀失效分析.腐蚀科学与防护技术，2001.6：20-21.
【关键词】潜油电泵；耐腐蚀性；腐蚀介质
前言
潜油电泵的腐蚀类型主要包括三种，即硫化氢腐蚀和二氧化碳腐蚀，还包括海水及盐类腐蚀，这些腐蚀主要破坏潜油电泵的电机、电机保护器等，同时还会对潜油离心泵和油气分离器、电缆等重要部件造成致命的损害。
1、硫化氢腐蚀机理分析
1.1硫化氢（H2S）对潜油电泵的影响
H2S损坏潜油电机的主要方式是通过破坏潜油电机的绝缘组织、降低潜油电机润滑油的介电强度、腐蚀滑动轴承铜线圈等制造材料来损坏潜油电机。经实践验证，油井硫化氢含量较高时对碳钢和铜材料的腐蚀严重，其中潜油电泵的壳体、潜油离心泵、油气分离器和接头等部位容易被腐蚀损坏。
1.2硫化氢的腐蚀机理
在硫化氢溶液中，含有H+、HS-、S2-和H2S分子，对金属的腐蚀是氢去极化过程。释放出的氢离子具有很强的去极化剂，极易获取电子，促进阳极铁溶解反应，从而使钢铁出现全面腐蚀。呈酸性的H2S水溶液与钢铁和铜作用时，发生的主要电化学腐蚀反应如下：
碳钢和低合金钢是含H2S气田中最常用的管材。经过电化学腐蚀反应产生硫化铁，这种产物的缺陷是与钢铁表面的粘接力差，易发生氧化反应而脱落。
H2S水溶液与钢材作用之后，电化学腐蚀的另一产物是氢，氢原子被钢铁吸收后会破坏基体连续性导致氢损伤。氢原子在腐蚀部位结合成氢分子，不但体积膨胀同时产生氢压，使钢材脆化，这样会引起局部区域发生塑性变形而产生裂纹，导致最终的开裂。
1.3影响硫化氢腐蚀的相关因素：
硫化氢的浓度高低、pH值大小、温度变化和压力值均影响硫化氢腐蚀的速度和严重性。（1）H2S浓度：碳钢在水济液中含H2S为200-400mg/L，H2S水溶液对钢铁的腐蚀最严重；当H2S浓度超过400mg/L时，腐蚀速率随H2S浓度增加而降低。（2）压力：当天然气中H2S体积含量超过15%时，最常发生应力开裂，这是由硫化物造成的。（3）H2S温度：实验表明，H2S水溶液浓度为10%时，将H2S水溶液温度从50℃加热到90℃时，发现腐蚀的速率出现很大提升。但是继续加热到一定温度，腐蚀速率反而随着温度的升高呈现下降趋势。（4）pH值：当pH值小于6时，属于酸性环境时对钢的腐蚀速率较高。
2、二氧化碳的腐蚀分析
2.1二氧化碳的腐蚀类型及对潜油电泵的影响
井液中由二氧化碳所引起的腐蚀有如下类型：
（1）深坑型腐蚀：此种腐蚀过程会在潜油电泵被腐蚀部位周边形成清晰锐利的坑，这种坑的边界明显，在比较短的时间内就可能完全穿透被腐蚀管件的管壁。
（2）均匀腐蚀：此类腐蚀在材料表面分布的比较均匀，腐蚀严重时出现坑蚀。
（3）冲蚀：冲蚀受到气流速度的影响，气流速度越快腐蚀速度越快。在潜油离心泵出口和泄油阀内最易发生冲蚀。
2.2二氧化碳腐蚀的机理
二氧化碳腐蚀在游离水环境中发生，当二氧化碳溶于水时生成碳酸，造成钢材腐蚀，反应式如下：
由上述反应可见，CO2的腐蚀机理一般造成潜油电泵设备出现台状、涡旋状或者点状的腐蚀。点状腐蚀容易形成电池回路，使Fe溶解。腐蚀产物膜影响到CO2的腐蚀速率和腐蚀情况。对于碳钢来说，CO2腐蚀产物膜中存在的主要组成成分就是FeCO3。由于晶粒会累积变大，物质之间能量的相互传递，形成厚厚的CO2腐蚀产物膜，产物膜的最外层由细小的晶粒组成；中间层是颗粒状有孔洞的FeCO3组成；最内层的腐蚀产物较为致密，与基体牢固的结合在一起。
2.3影响二氧化碳腐蚀的因素
从实际应用情况看，影响二氧化碳腐蚀的因素主要有压力、温度和水。其中压力主要指CO2的分压，这是控制腐蚀危害的主要因数。其次是温度，温度是影响CO2腐蚀的重要因数。还有pH值，它的变化决定了潜油电泵的腐蚀类型。
3、海水及盐类腐蚀分析
海水腐蚀潜油电泵产生的主要腐蚀产物就是氯化物，其中包括硫酸盐也是造成潜油电泵腐蚀的一个原因。氯离子会加快金属与合金的溶解速度从而推进腐蚀进程。由于迁移和水解会加快腐蚀的速度，推进自催化反應，所以时间长了会产生严重的孔蚀现象。潜油电泵中的零配件材质也是影响潜油电泵腐蚀程度的相关因素之一。
4、潜油电泵本身保护措施
为了提高潜油电泵的防腐蚀性能，我们除了考虑运行环境和改进构造优化设计外，一般采取如下四种措施：（1）根据潜油电泵运行环境介质的不同，选用相适应的耐腐蚀材料，如挑选不同的钢材。（2）做好镀层防腐，在普通钢材的外边电镀上一层耐腐蚀的合金，作为防腐层来保护潜油电泵不受腐蚀。（3）采用涂层防腐，根据油井温度的高低选用相应等级的涂料。（4）在油井中注入缓蚀剂，以起到减缓腐蚀的作用，降低对潜油电泵的腐蚀。
结论
通过对潜油电泵耐腐蚀性的研究，得出以下结论：潜油电泵的腐蚀主要包括硫化氢腐蚀、二氧化碳腐蚀和海水及盐类腐蚀；在硫化氢溶液中，含有H+、HS-、S2-和H2S分子，对金属进行氢去极化腐蚀；二氧化碳溶于水生成碳酸对电泵产生腐蚀；海水通过其中含有的氯化物对电泵机组产生腐蚀；潜油电泵的各接头采用不锈钢材料、壳体采用镀层或涂层等措施，可保护泵体组织，延缓腐蚀。
参考文献
[1]白广文主编.潜油电泵技术（电气部分）.石油工业出版社，1993：39-44
[2]腐蚀与防护材料及产品手册.中国腐蚀与防护学会编.中国石化出版社，2001.
[3]王兆雄等编.水环泵叶导轮腐蚀失效分析.腐蚀科学与防护技术，2001.6：20-21.