在油氣生產(chǎn)環(huán)境中,管道選材通常根據(jù)介質(zhì)特性、運(yùn)行工況、服役壽命以及材料的加工工藝性能、焊接性能等因素,再結(jié)合技術(shù)經(jīng)濟(jì)比選后確定[1]。油氣田集輸管道選擇的材料類型和規(guī)格主要基于管道強(qiáng)度設(shè)計(jì)的原則,同時(shí)也會(huì)考慮一定的腐蝕裕量（通常為2～3 mm）[2]。由于碳鋼材料具有制造工藝成熟、焊接工藝可靠、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn),大多數(shù)集輸管道選用碳鋼,如20號、20G和L360NB鋼等。其中,20號和20G鋼的力學(xué)性能相近,主要應(yīng)用于低壓、低流速等常規(guī)工況；L360NB鋼的抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度較高,主要應(yīng)用于管道輸送內(nèi)壓較大或外部承載較高的情況[3]。然而,相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范對三種材料的耐腐蝕性能均未做出要求。
油氣田開發(fā)中往往伴隨高礦化度地層水,部分區(qū)塊還含有CO2和H2S酸性氣體,導(dǎo)致碳鋼管道的析氫腐蝕風(fēng)險(xiǎn)較高[4]。目前,關(guān)于20號碳鋼管道在油氣田環(huán)境中的腐蝕性研究相對較多,且研究手段集中于單一的常溫常壓浸泡腐蝕試驗(yàn)或電化學(xué)試驗(yàn),針對多種碳鋼材料在高溫高壓動(dòng)態(tài)腐蝕環(huán)境中的腐蝕行為對比分析鮮有報(bào)道[5-6]。因此,筆者采用電化學(xué)測試和高溫高壓動(dòng)態(tài)腐蝕試驗(yàn),對比分析了20號、20G和L360NB鋼三種常用管道材料在模擬現(xiàn)場典型油氣集輸工況下的腐蝕行為。
1. 試驗(yàn)
1.1 試樣
試驗(yàn)材料為某油田庫存的20號鋼、20G鋼和L360NB鋼管材,其基本信息見表1,化學(xué)成分見表2。對比相應(yīng)制造標(biāo)準(zhǔn)可知,所選管材的化學(xué)成分未見異常。
| 編號 | 材料 | 外徑/mm | 壁厚/mm | 長度/mm | 類型 | 制造標(biāo)準(zhǔn) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 1號 | 20號鋼 | 108 | 5 | 300 | 無縫鋼管 | GB/T 8163—2018 |
| 2號 | 20G鋼 | 108 | 5 | 300 | 無縫鋼管 | 5310—2013GB |
| 3號 | L360NB鋼 | 219 | 6 | 300 | 無縫鋼管 | GB/T 9711—2017 |
