一种气相缓蚀剂缓蚀性能评价方法与流程

本发明涉及防腐工程技术领域，尤其涉及一种气相缓蚀剂缓蚀性能评价方法。

背景技术：

在海上气田、油田伴生气及天然气的开采、运输过程中，由于脱水不彻底导致气体中含有部分水蒸气，加之腐蚀气体的存在，对海管造成一定的腐蚀。尤其是水蒸气冷凝后形成的积液位置，腐蚀尤为严重。现有的相关评价标准仅限于气相环境腐蚀评价，忽略了水蒸气冷凝后形成的液滴或积液对海管造成的腐蚀作用，从而出现实验室评价合格，但现场腐蚀严重甚至穿孔的情况。

技术实现要素：

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种气相缓蚀剂缓蚀性能评价方法。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种气相缓蚀剂缓蚀性能评价方法，包括以下步骤：

(1)收集气相缓蚀剂拟应用现场的腐蚀工况参数，具体工况参数包括海管管材、海管管输温度、管输压力、管内气体流速、管内气体中co2的摩尔浓度含量、h2s的摩尔浓度含量；

(2)收集海管析出的现场水，测定现场水的成分，根据现场水的离子成分和浓度配置模拟水，确定评价实验的水质采用现场水或模拟水中的一种；

(3)根据现场工况条件，确定评价实验的参数，具体参数包括包括气相中co2含量、h2s含量，液相中气相缓蚀剂加注浓度，实验温度、实验压力、实验时间；

(4)根据所设计的实验参数，选取动态评价反应釜，开展多组次的气相缓蚀剂评价实验。

进一步地，步骤(1)所述海管管材为x65钢，海管管输温度24-26℃，管输压力7.5-8.5mpa。

进一步地，步骤(1)所述管内气体流速0.4-0.6m/s，管内气体中co2的含量9-11％，h2s的含量36-40ppm。

进一步地，步骤(2)所述模拟水与现场水的离子成分相同且浓度相等。

进一步地，步骤(3)所述液相中气相缓蚀剂加注浓度180-220ppm。

进一步地，步骤(3)所述实验温度24-26℃、实验压力7.5-8.5mpa、实验时间5-7天。

进一步地，步骤(4)所述动态评价反应釜的釜体材质为哈氏c-276合金材质。

进一步地，步骤(4)所述夹具的材质为哈氏c-276合金材质。

进一步地，步骤(4)所述气相缓蚀剂评价实验包括以下步骤：

(1)取多片与海管材质相同的金属试片，用酒精、丙酮洗涤除油，吹干称重，得试片样品；

(2)将试片样品分两层紧固于夹具上，将装有试片样品的夹具置于动态评价反应釜内，将现场水或模拟水导入动态反应釜中，添加气相缓蚀剂，使一半试片样品悬于现场水或模拟水的液面上方，另外一半试片样品浸没于现场水或模拟水中，夹具转速0.4-0.6m/s；

(3)用氮气吹扫动态反应釜以排出空气，向动态评价反应釜中通入含有co2和h2s的氮气进行补压，升温，模拟现场实际工况；

(4)5-7天后取出试片样品，对试片样品的表面进行处理，计算腐蚀速率并观察点蚀情况。

本发明的有益效果是：

本发明设计的气相缓蚀剂缓蚀性能评价方法包括以下步骤：(1)收集气相缓蚀剂拟应用现场的腐蚀工况参数，(2)确定气相缓蚀剂评价实验的水质，(3)根据现场工况条件，确定评价实验的参数，(4)根据所设计的实验参数，选取动态评价反应釜，(5)开展多组次的气相缓蚀剂评价实验。本发明设计的气相缓蚀剂缓蚀性能评价方法模拟管道运输天然气的各种实际腐蚀工况下处于气相和液相中海管受腐蚀的情况，从而科学判断所选用的缓蚀剂是否符合现场使用要求。

附图说明

图1为实施例1中试片样品在液相中腐蚀示意图；

图2为图1的试片样品处理后示意图；

图3为实施例1中试片样品在气相中腐蚀示意图；

图4为图3的试片样品处理后示意图；

图5为实施例2中试片样品在液相中腐蚀示意图；

图6为图5的试片样品处理后示意图；

图7为实施例2中试片样品在气相中腐蚀示意图；

图8为图7的试片样品处理后示意图；

具体实施方式

一种气相缓蚀剂缓蚀性能评价方法，具体包括以下步骤：

(1)收集气相缓蚀剂拟应用现场的腐蚀工况参数，具体工况参数为海管管材为x65钢，海管管输温度24-26℃，管输压力7.5-8.5mpa，管内气体流速0.4-0.6m/s，管内气体中co2的含量9-11％，h2s的含量36-40ppm；

(2)收集海管析出的现场水，测定现场水的成分，根据现场水的离子成分和浓度配置模拟水，模拟水与现场水的离子成分相同且浓度相等,确定评价实验的水质采用现场水或模拟水中的一种；

(3)根据现场工况条件，确定评价实验的参数，具体参数为实验温度24-26℃、实验压力7.5-8.5mpa、实验时间5-7天，气相中co2摩尔百分比含量9-11％、h2s含量36-40ppm，液相中气相缓蚀剂加注浓度180-220ppm；

(4)根据所设计的实验参数，选取材质为哈氏c-276合金的动态评价反应釜，动态评价反应釜的各项参数为最高加热温度350℃，最高承压35mpa，容积5l，最高搅拌转速5m/s，根据步骤(3)确定的评价实验参数，开展多组次的气相缓蚀剂评价实验；

(5)取六片与海管材质相同的金属试片，用酒精、丙酮洗涤除油，吹干称重，得试片样品；

(6)将试片样品分两层紧固于材质为哈氏c-276合金的夹具上，将装有试片样品的夹具置于动态评价反应釜内，将现场水或模拟水导入动态反应釜中，添加气相缓蚀剂，使三个试片样品悬于现场水或模拟水的液面上方，另外三个试片样品浸没于现场水或模拟水中，夹具转速0.4-0.6m/s；

(7)用氮气吹扫动态反应釜以排出空气，向动态评价反应釜通入含有co2和h2s的氮气补压至7.5-8.5mpa，升温至24-26℃，补压后动态评价反应釜内气体中co2摩尔百分比含量9-11％、h2s含量36-40ppm；

(8)评价测试5-7天后取出试片样品，对试片样品进行处理，计算试片样品的腐蚀速率并观察点蚀情况。

步骤(2)中所述现场水的成分如表1所示：

表1现场水的成分

实施例1：

以现场水为腐蚀介质，现场水中气相缓蚀剂加注浓度为0ppm，取六片与海管材质相同的金属试片，用酒精、丙酮洗涤除油，吹干称重，得试片样品，将试片样品分两层紧固于夹具上，将装有试片样品的夹具置于动态评价反应釜内，将未添加气相缓蚀剂的现场水导入动态反应釜中，使三个试片样品悬于现场水的液面上方，另外三个试片样品浸没于现场水中，夹具转速0.5m/s，用氮气吹扫动态反应釜以排出空气，向动态评价反应釜通入含有co2和h2s的氮气补压至8mpa，升温至25℃，补压后动态评价反应釜内气体中co2含量10％、h2s含量38ppm，评价测试6天后取出试片样品，对试片样品进行处理，计算试片样品的腐蚀速率并观察点蚀情况，具体结果如表2所示。

表2实施例1中试片样品的腐蚀速率和缓蚀率

以现场水为腐蚀介质，未添加气相缓蚀剂时，试片样品在液相中的腐蚀速率不高，但存在点蚀；在气相中的腐蚀速率较低，无点蚀现象。

实施例2：

以现场水为腐蚀介质，现场水中气相缓蚀剂为中海油常州涂料化工研究院有限公司生产的主要成分为吗啉季铵盐的ctqh-1001气相缓蚀剂，加注浓度为200ppm，取六片与海管材质相同的金属试片，用酒精、丙酮洗涤除油，吹干称重，得试片样品，将试片样品分两层紧固于夹具上，将装有试片样品的夹具置于动态评价反应釜内，将加有气相缓蚀剂的现场水导入动态反应釜中，使三个试片样品悬于现场水的液面上方，另外三个试片样品浸没于现场水中，夹具转速0.5m/s，用氮气吹扫动态反应釜以排出空气，向动态评价反应釜通入含有co2和h2s的氮气补压至8mpa，升温至25℃，补压后动态评价反应釜内气体中co2含量10％、h2s含量38ppm，评价测试6天后取出试片样品，对试片样品进行处理，计算试片样品的腐蚀速率并观察点蚀情况，具体结果如表3所示。

表3实施例2中试片样品的腐蚀速率和缓蚀率

以现场水为腐蚀介质，添加气相缓蚀剂后，点蚀得到有效控制，腐蚀速率也有所降低；在气相中的腐蚀速率也有所降低，无点蚀现象。

实施例3：

以模拟水为腐蚀介质，模拟水中气相缓蚀剂加注浓度为0ppm，取六片与海管材质相同的金属试片，用酒精、丙酮洗涤除油，吹干称重，得试片样品，将试片样品分两层紧固于夹具上，将装有试片样品的夹具置于动态评价反应釜内，将未添加气相缓蚀剂的模拟水导入动态反应釜中，使三个试片样品悬于模拟水的液面上方，另外三个试片样品浸没于模拟水中，夹具转速0.5m/s，用氮气吹扫动态反应釜以排出空气，向动态评价反应釜通入含有co2和h2s的氮气补压至8mpa，升温至25℃，补压后动态评价反应釜内气体中co2含量10％、h2s含量38ppm，评价测试6天后取出试片样品，对试片样品进行处理，计算试片样品的腐蚀速率并观察点蚀情况，具体结果如表4所示。

表4实施例3中试片样品的腐蚀速率和缓蚀率

以模拟水为腐蚀介质，未添加气相缓蚀剂时，试片样品在液相中的腐蚀速率极高，超过了3mm/a，且存在点蚀；在气相中的腐蚀速率较低，无点蚀现象。

实施例4：

以模拟水为腐蚀介质，模拟水中气相缓蚀剂为中海油常州涂料化工研究院有限公司生产的主要成分为吗啉季铵盐的ctqh-1001气相缓蚀剂，加注浓度为200ppm，取六片与海管材质相同的金属试片，用酒精、丙酮洗涤除油，吹干称重，得试片样品，将试片样品分两层紧固于夹具上，将装有试片样品的夹具置于动态评价反应釜内，将加有气相缓蚀剂的模拟水导入动态反应釜中，使三个试片样品悬于模拟水的液面上方，另外三个试片样品浸没于模拟水中，夹具转速0.5m/s，用氮气吹扫动态反应釜以排出空气，向动态评价反应釜通入含有co2和h2s的氮气补压至8mpa，升温至25℃，补压后动态评价反应釜内气体中co2含量10％、h2s含量38ppm，评价测试6天后取出试片样品，对试片样品进行处理，计算试片样品的腐蚀速率并观察点蚀情况，具体结果如表5所示。

表5实施例4中试片样品的腐蚀速率和缓蚀率

以模拟水为腐蚀介质，添加气相缓蚀剂后，试片样品点蚀得到有效控制，腐蚀速率也急剧降低，缓蚀率达到98％以上；在气相中的腐蚀速率也有所降低，无点蚀现象。

通过以上4个实施例可以看出：现场水和模拟水未加气相缓蚀剂时，试片样品在模拟水中的腐蚀速率大于现场水，其原因为现场水中含有一定的原油残余的气相缓蚀剂，对试片样品起到一定的缓蚀作用；采用未加气相缓蚀剂的现场水和模拟水，处于气相中的试片样品腐蚀速率均不高，这说明管道内的积水会加速天然气管道的腐蚀。

通过以上4个实施例可以看出，以模拟水为腐蚀介质，评价气相缓蚀剂在液相及气相中对试片样品的缓蚀性能具备最高的安全系数；以现场水为腐蚀介质，评价气相缓蚀剂在液相及气相中对试片样品的缓蚀性能的安全系数次之；以模拟水为腐蚀介质，单一评价气相缓蚀剂在气相中对试片样品的缓蚀性能安全系数排第三，以现场水为腐蚀介质，单一评价气相缓蚀剂在气相中对试片样品的缓蚀性能安全系数最低，本发明建议以现场水为腐蚀介质，同时评价气相缓蚀剂在液相及气相中对试片样品的缓蚀性能。

本发明设计的气相缓蚀剂缓蚀性能评价方法模拟管道运输天然气的各种实际腐蚀工况下处于气相和液相中海管受腐蚀的情况，从而科学判断所选用的缓蚀剂是否符合现场使用要求。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。