摘 要：本文以大庆油田现场采出污水为母液，配制各种不同的体系溶液，分别考察A3钢挂片在不同的环境体系中的腐蚀情况，改变温度、矿化度浓度、聚丙烯酰胺浓度、碳酸盐浓度、pH值和氯离子浓度等条件来分析外界因素对腐蚀的影响，从而准确的分析出腐蚀的影响因素。结果表明：随着温度的升高，腐蚀率先升高后降低，出现极值;聚丙烯酰胺有缓蚀作用;pH值升高，腐蚀减缓;矿化度有加速腐蚀的作用;碳酸盐的加入，腐蚀减缓;Cl-浓度增大，腐蚀速度增大;细菌浓度的升高，腐蚀加快。

　　关键词：油田采出水;腐蚀;影响因素;腐蚀率

　　中图分类号：TE 685·5 文献标识码：B 文章编号：1000–6613(2008)08–0000–00

　　Abstract: This article uses the produced sewage of the Daqing oilfield as mother liquor to prepare varieties of solution, We respectively study the corrosion situation of the A3 steel at different environment systems, we change the temperature, the concentration of salinity, the concentration of polyacrylamide, the concentration of carbonate, the pH value and the concentration of Cl- to analyze the external factors on the impact of corrosion, Thus we can accurately analyze the factors on the impact of corrosion. The results showed that the corrosion velocity firstly rise and then descended with the increase of temperature and it will appear the extreme value; The polyacrylamide has the effect of slowing corrosion down; the corrosion velocity descended with the increase of pH; Salinity can make the corrosion speed up; the corrosion velocity descended with the increase of concentration of carbonate; It would rise with the augment of consistency of Cl-; With the augment of bacteria in medium, corrosion aggravated.

　　Keywords: oilfield produced sewage; corrosion; the factors on the impact; corrosion velocity

　　收稿日期：2008–11–2;修改稿日期：。

第一作者简介：何英华，硕士，化学工艺。电话13904898657 E-mail qiuyiying88_@163.com。 油田开发初期，含水率较低，油井的腐蚀并不严重，但是近年来，随着油田开发的不断深入，油田生产已进入高含水期，综合含水不断上升，采油污水中含有大量离子、微生物等腐蚀介质使得采油、输油设备腐蚀问题表现得日趋突出，卡泵、油、气、水的跑、冒、滴、漏，管杆腐蚀磨损等现象越来越严重。油气田是使用钢材的大户，从钻井至油气生产、集输、原油加工、污水处理，都需要钢材，油气田的腐蚀存在于各个生产环节，因此对腐蚀的影响因素的研究尤为重要。

　　1.实验部分本实验从计算腐蚀率方面对油田腐蚀因素进行了研究。 1.1仪器与试剂实验中所用仪器与试剂如表1-1所示：

　　表1-1实验仪器一览表 仪器名称及型号 试剂名称 电子天平(AL-104型)

　　分光光度计

　　电动吹风机

　　游标卡尺

　　真空干燥器

　　玻璃仪器气流烘干器

　　A3钢

　　氢氧化钠

　　丙酮

　　无水乙醇

　　乙醚

　　硅酸钠 1.2腐蚀率计算方法参照大庆油田有限责任公司企业标准SY 5329-88，采用大庆油田的现场水，研究各种体系对采出水腐蚀变化的影响。腐蚀速度计算：

　　F=3650Δw/(S·ρ·tf)

　　式中：F：平均腐蚀率，mm/a

　　Δw：试片失重，g

　　S：试片总表面积，cm2

　　ρ：试片材质密度，g/cm3

　　tf：挂片时间，d 1.3腐蚀试片(A3钢)试前处理将试片取出，用滤纸轻轻擦去油污。用丙酮洗油后放入酸清洗液中，试片清洗后用自来水冲洗，立即浸入氢氧化钠溶液中，取出，用蒸馏水冲洗，用试纸檫干后，浸入无水乙醇中，冷风吹干，置于干燥器中4h后称重，精确到0.0001g。 2.2.结果与讨论 2.1温度对腐蚀的影响 将A3钢挂片分别放在温度不同的体系中，研究一段时间内不同温度的污水原溶液对A3钢的腐蚀情况，计算腐蚀率，考察温度对挂片腐蚀的影响。

　　图1 腐蚀率随温度变化规律

　　从上图1中可以看出腐蚀率随温度的升高是先增大再减小，从整个图形来看温度在50℃时，腐蚀率达到最大，从实验中所取的5个实验点来看，当温度达到45℃时腐蚀率达到最大点，这是因为体系环境的温度为45℃时，是细菌生长的适宜适宜温度，温度过低可能没达到细菌生长的适宜条件，温度过高可能将细菌杀死。可见低温或高温可降低腐蚀A3钢速度，延缓腐蚀。大量的研究结果显示，温度是腐蚀的重要影响参数。温度高时生成的腐蚀产物Fe9S8、FeCO3比较疏松，没有保护性能。温度低时，细菌活力降低，生成的腐蚀产物FeS非常致密，所以腐蚀得到一定的抑制。

　　但是图中腐蚀率随温度的升高腐蚀率出现波动，这是因为含Mn钢(A3钢)在40℃附近，腐蚀在动力学上有质的变化。碳酸亚铁(FeCO3)溶解度具有负的温度系数，随温度升高而降低。因此在40℃~110℃之间，钢表面可生成具有一定保护性的腐蚀产物膜层，使腐蚀速率出现过渡区，该温度区域内局部腐蚀较突出。而低于40℃，不能形成保护性膜层，钢的腐蚀速率(CR)在此区间出现极大值。

　　温度影响腐蚀规律主要表现在：1)温度影响介质中CO2、O2、H2S等造成A3钢腐蚀加剧的气体的溶解度;2)温度增大，反应速率增大;3)腐蚀产物膜的溶解度随温度的升高而降低。三种因素的综合作用导致A3钢的腐蚀速率在随温度变化出现腐蚀极大值的现象。由此可见,温度是通过化学反应和腐蚀产物膜特性影响钢的腐蚀速率。因此，随钢种和环境介质、状态参数发生变化，钢材腐蚀速率随温度的变化规律有差异。 2.2聚丙烯酰胺对腐蚀的影响将A3钢挂片分别放置在以现场污水为母液配制的不同浓度的聚丙烯酰胺的污水溶液中，研究一段时间内不同浓度的聚丙烯酰胺污水溶液对A3钢的腐蚀情况，考察聚丙烯酰胺对挂片腐蚀的影响。计算腐蚀率，将聚丙烯酰胺与腐蚀率作图，考察腐蚀率随聚丙烯酰胺的变化规律。

　　图2 腐蚀率随聚丙烯酰胺变化规律

　　从上图2中可以看出腐蚀率随着聚丙烯酰胺的升高而降低，这主要是因为随着聚合物浓度的增加使溶液含氧量降低,粘度显著增加,导致A3钢在中性体系中的电化学腐蚀的阴极反应受阻,抑制了金属的腐蚀。此外HPAM中含有电负性高的氧、氮、硫,由亲水性极性基团和憎水的非极性基团组成“亲水的极性基团”,可以吸附于金属表面的活性点或整个表面，而憎水的非极性基团,通过憎水基起隔离作用,把腐蚀介质和金属表面隔开，起到了减缓腐蚀的作用。[1] 2.3 pH值对腐蚀的影响将A3钢挂片分别放置在以现场污水为母液配制成的不同PH值的污水溶液中，研究一段时间内不同PH值的污水溶液对A3钢的腐蚀情况，考察PH值对挂片腐蚀的影响。计算腐蚀率，将PH值与腐蚀率作图，考察腐蚀率PH值的变化规律。

　　图3 腐蚀率随PH值变化规律

　　从上图3中可以看出腐蚀率随PH值的增大而减小，当PH值达到12时腐蚀率降到了最低点，由图可知强碱可以降低腐蚀率，减小腐蚀的速度，这主要是因为当pH值在10-13的碱性范围内时，随NaOH浓度增加，碳钢表面的pH值升高，OH-与Fe2+生成保护膜的速度越快，也越致密，抑制钢片的进一步腐蚀;同时碱浓度增大，破坏了细菌的适宜生存环境，污水中的硫酸盐还原菌SRB存活的pH值范围为5.5-9.0，最适宜的pH值为7.0-7.5。所以pH值越高，细菌存活率越少，腐蚀也越小。因此，强碱具有更好的缓蚀作用。A3钢的腐蚀率因为氢氧化钠的存在而降低。说明，强碱的存在对A3钢具有缓蚀作用。 2.4矿化度对腐蚀的影响将A3钢挂片分别放置在以现场污水为母液配制的不同浓度的矿化度的污水溶液中，一段时间后计算腐蚀率，将矿化度与腐蚀率作图，考察腐蚀率随矿化度的变化规律。

　　图4 腐蚀率随矿化度变化规律

　　从上图4中可以看出，腐蚀率随矿化度浓度的增加是先增加再减小再增加，但总的趋势是增大的尤其是再矿化度的浓度达到2500mg/L时，腐蚀率达到最大，不同浓度的矿化度的腐蚀比较复杂，主要是因为，溶液中含有各种阴、阳离子，不同的离子腐蚀的程度也不同的。腐蚀率先随氯化钠浓度的增加而增加，然后降低，主要因为氧在水中的溶解度随氯化钠浓度的增加而不断下降，而低浓度下腐蚀速率的增加似乎和铁的腐蚀表面上生成阻碍扩散的绣层保护性能变化有关，形成一层Fe(OH)2膜，附着在金属表面。这样就提供了一层有阻碍扩散的膜。

　　酸性盐是一类水解后产生酸性溶液的盐类，他们引起的腐蚀伴随着析氢，有存在着氧去极化。

　　碱性盐，它们水解后生成pH值大于10的溶液，起缓蚀作用，在溶解氧存在时，它们的作用使铁钝化。

　　氧化性盐，它们或许是良好的去极化剂，即据有腐蚀性，或许是看、钝化剂和有效的缓蚀剂。

　　还有一类就是含有浓度不等的溶解钙盐和镁盐，它们可以在溶液中形成CaCO3、MgCO3，在金属表面形成保护膜。

　　总之，含有盐类的水的腐蚀性随着矿化度的增大而增大，这是因为含盐量增加，盐水导电性增大，腐蚀性增大。[2] 2.5碳酸盐对腐蚀的影响将A3钢挂片分别放置在以现场污水为母液配制成的不同浓度的碳酸钠的污水溶液中，研究一段时间内不同浓度的碳酸钠污水溶液对A3钢的腐蚀情况，考察碳酸盐对挂片腐蚀的影响。计算腐蚀率，将碳酸钠与腐蚀率作图，考察腐蚀率碳酸盐的变化规律。

　　图5 腐蚀率随碳酸盐变化规律

　　从图5中整体趋势来看，腐蚀率是随着碳酸盐浓度的升高而减低，这主要是因为Na2CO3能与碳钢形成保护膜，抑制腐蚀，而且随着碳酸钠的浓度升高，pH升高，杀死大部分的细菌也是腐蚀率降低的主要原因;但是其中有些区段有小幅的腐蚀率升高，主要是因为，它额外引入的CO32-也加剧碳钢的电化学腐蚀，因此，其腐蚀率整体趋势是下降的但有时有小幅的腐蚀率上升。所以弱碱的存在对A3钢具有缓蚀作用。 2.6 Cl-对腐蚀的影响 Cl-的活性强，很容易穿透金属表面的钝化膜，所以由氯盐引起腐蚀主要是缝隙腐蚀或孔腐蚀。这是因为氯离子能优先有选择地吸附在钝化膜上，把氧原子排挤掉，然后和钝化膜中的阳离子结合成可溶性氯化物，在新露出的基底金属的特点上生成小蚀坑，成为蚀孔生成的活性中心。在3000mg/L以内，随着Cl-浓度的增大,腐蚀速度在逐渐增大，当Cl-浓度继续增大，导电率虽然加大，但会使氧的溶解度显著降低,从而吸氧腐蚀速度也降低，腐蚀速率反而下降。大庆油田采出水中Cl-浓度为1600~3500mg/L，所以Cl-对碳钢具有明显的破坏作用。[3] 2.7细菌对腐蚀的影响 随着我国三次采油技术的发展，在绝大多数的油田集输系统的油井和注水井中发现有大量的硫酸盐还原菌(SRB)存在。SRB的繁殖可使系统H2S含量增加，腐蚀产物中有黑色的FeS等存在，导致水质明显恶化，水变黑、发臭，是使设备、管道遭受严重的腐蚀。[2]随着细菌浓度的增大，腐蚀速率明显增大。SRB可以加速腐蚀，其腐蚀作用机理有很多种，其中以1934年Kuhr提出的硫酸盐还原菌腐蚀机理最为经典，他认为阴极去极化作用是钢铁腐蚀过程中的关键步骤，硫酸盐还原菌的作用是氢原子从金属表面除去，从而使腐蚀过程继续下去。在温度为45~55℃、盐浓度为0.85%~0.9%、pH值为7.0~7.5时都是SRB适宜的生长条件。温度过高、盐浓度过大或者pH值过高都会使细菌存活减少，那么腐蚀也减少。[4] 结论根据以上所做的几组实验来看，得出一下结论：

　　< >在所有的体系中，不同温度条件下的腐蚀最为严重，且在温度为45℃时的腐蚀率达到了最大，是所有体系中腐蚀率最大的，可见温度是影响腐蚀的主要因素之一。在加入聚丙烯酰胺的体系中，腐蚀都不同程度的减轻了，说明聚合物的加入对腐蚀有明显的缓蚀作用。随着pH值的升高，腐蚀情况减轻，说明强碱的存在对A3钢有缓蚀作用。在有矿化度的体系中，腐蚀都不同程度的发生了改变，可见矿化度是影响腐蚀的主要因素之一。随着碳酸钠浓度的升高，腐蚀情况减轻，可见弱碱的存在对A3钢有缓蚀作用。在一定的范围内，随着氯离子浓度的增大，腐蚀严重。随着细菌浓度的升高，腐蚀加重。

　　参 考 文 献

　　[1] 陈新萍，高清河，许景秋.大庆杏北油田腐蚀因素研究[J].化学与黏合，2006，28(3)：2-3.

　　[2] 纪云岭，张敬武，张丽.油田腐蚀与防护技术[M].北京：石油工业出版社，2006：37-40.

　　[3] 万泰力，刘可金，门秀华.大庆油田采油污水腐蚀因素分析[J].油气田地面工程，2008，27(2)：1.

　　[4] 张学元，王风平，油气工业中细菌的腐蚀和预防[J] ，石油与天然气化工，1999，28(1)：53-65，