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点腐蚀和缝隙腐蚀:区分二者之间的差异

石油钻机

点蚀和缝隙腐蚀:区分二者之间的差异

2019 年 6 月 25 日 | 高级产品经理 Behram Ginwalla

腐蚀 - 因与环境产生化学作用而导致的工程材料劣化是一个代价极为高昂的问题。卡套管系统未加抑制的腐蚀损坏是海上和近海应用中利润损失的主要原因,每年造成数十亿美元的损失。只要公司提前了解需要注意的事项并采取预防性措施来降低腐蚀风险,就可以防止腐蚀。 

几乎全世界使用的所有金属在某些特定的条件下都会腐蚀。可采取相应的措施来防止石油天然气应用中的腐蚀,尤其是海上应用。采取措施前,需要从根本上了解不同类型的腐蚀及腐蚀原因。了解腐蚀的位置可以最大限度地降低石油钻井平台和炼油厂的风险,从而节省大量的时间和金钱。

是否有意为海上和近海环境寻找合适的材料?借助于世伟洛克的材料选择指南来采取措施控制腐蚀。

查看材料选择指南

腐蚀是如何发生的

当金属原子被流体氧化时会发生腐蚀,从而导致金属表面的材料损耗。由此造成的材料损耗降低了由碳和低合金钢制成的元件的壁厚,进而受到常见腐蚀的影响,从而使其易于发生机械故障。

金属卡套管系统最常用于分析与工艺仪表、液压管路以及控制和公共事业设施应用。在石油和天然气应用中使用的许多工程金属均由含 10% 以上铬的不锈钢制成。铬有助于形成保护金属免受腐蚀的氧化层。然而,当环境条件导致该层分解时,必然会发生不锈钢腐蚀。 

几乎每种金属在一定条件下都会腐蚀。例如,铁锈是碳钢腐蚀的常见副产物,由铁腐蚀并形成铁氧化物而引起。然而,还存在多种其他类型的腐蚀。在为您的应用选择最理想的材料时,每种类型都会构成威胁,因此必须对其进行评估。

识别常见的腐蚀类型

多种类型的腐蚀可能对石油和天然气设施造成严重破坏。许多类型的腐蚀都是金属化学成分和环境所特有的。正如您所读到的,我们将主要关注两种主要形式的局部不锈钢腐蚀:点蚀和缝隙腐蚀。

点蚀

localized pitting corrosion当不锈钢表面上的保护性氧化层分解时会发生点蚀,从而使金属变得易于失去电子。  这种电化学反应会诱发空腔或“蚀坑”的形成。”

尽管通常可以通过全面的目视检查检测出来,但这些蚀坑可能发展到足以完全穿透管壁的程度。点蚀还可能导致承受拉伸应力的部件易于产生裂纹。在氯化物浓度较高的环境(包括由沉积的盐水水滴蒸发而产生的环境)中,更易于引起点蚀,尤其在高温下更是如此。

在检查金属管道是否存在点蚀时,请注意红棕色氧化铁沉积物以及可能在金属表面形成的蚀坑。

缝隙腐蚀

localized crevice corrosion与点蚀相似,缝隙腐蚀始于不锈钢保护性氧化膜的分解并继续形成蚀坑。然而,顾名思义,缝隙腐蚀不是发生显眼的位置,而是发生在裂缝中。

在典型的流体系统中,卡套管与卡套管支架或管夹之间、相邻卡套管之间以及可能积聚在表面上的污垢和沉积物下方都存在缝隙。缝隙在卡套管装置中几乎是无法避免的,并且紧密型裂缝是不锈钢完整性的最大威胁之一。当海水扩散到缝隙中时会发生缝隙腐蚀,从而形成腐蚀性离子不易从缝隙中扩散出来的化学侵蚀性环境。在这种情况下,缝隙内的整个表面可能快速腐蚀。

仅当从安装的卡套管上拆下管夹时,才能目测观察到缝隙腐蚀。需要注意的是,缝隙腐蚀可能在比点蚀更低的温度下发生。

如何防止腐蚀

在许多情况下,通过提升员工的基础材料知识,可以最大限度地减少腐蚀:

  • 材料选择: 首先,考虑从卡套管本身到卡套管支撑夹和卡套管夹的卡套管应用 材料选择。只要保持清洁且温度不过高,316 不锈钢卡套管在许多设备上都可以正常工作。在温度较高的气候条件下,尤其是在盐沉积物易于形成的位置以及碳钢结构梁和地板的锈蚀积聚在不锈钢表面的设施中,更容易发现 316 不锈钢管的腐蚀。 

    针对这些情况,使用超级奥氏体不锈钢或超级双相不锈钢制成的卡套管具有更好的耐腐蚀性。超级双相不锈钢的较高屈服强度和拉伸强度也使得更易于构建必须达到更高的最大允许工作压力 (MAWP) 的系统。为避免代价高昂的错误并确定哪种材料适合您的应用,请联系您当地的授权世伟洛克销售与服务中心,以获取选择合适产品和材料的指南
  • 铺设与设计: 为尽可能减少可能发生缝隙腐蚀的位置数,严谨的系统布置是防腐蚀必不可少的一环。减小卡套管系统缝隙的方法之一是避免将卡套管直接铺设在墙壁上或彼此接触。当观察到 316 不锈钢卡套管出现缝隙腐蚀时,可以用耐腐蚀性更好的卡套管替换 316 卡套管,并在安装时使用经济实惠的 316 卡套管接头。世伟洛克提供 316 不锈钢卡套管接头配合由不同耐腐蚀合金制成的卡套管的多种工程组合方案。  

腐蚀与材料科学培训

除了上述简单可行的措施外,防止腐蚀的最佳方法还包括开展深入的培训以及定期实施积极的腐蚀监测计划。为教授工程师、技术人员以及参与材料选择过程的任何其他人员如何为流体系统选择合适的耐腐蚀合金,世伟洛克推出了材料科学培训。让日常工作中经常接触到卡套管系统的工作人员掌握腐蚀的相关基本知识,包括腐蚀的外观、腐蚀发生的位置以及发生的原因,可以防止材料失效和昂贵的维修问题。联系您当地的世伟洛克销售与服务中心,了解材料科学培训计划如何帮助您的组织抵抗腐蚀。

了解有关世伟洛克材料科学培训的更多信息

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