稠油污水腐蚀机理研究

腐蚀危害波及整个石化工业。据估计,全世界每年因腐烛而报废的钢铁设备约相当于年产量的30%[1]。特别是在稠油污水处理系统中更为严重,为了将腐烛造成的损失减低到最低限度,对稠油污水腐蚀机理的研究显得很有必要。

1 腐蚀机理分类

1.1 化学腐蚀机理

按照多相反应的化学动力学遵循其基本规律,即金属材料表面的原子在介质环境中直接与氧、酸等反应物发生氧化还原反应[2],通常情况下在360℃时碳钢不会直接进行腐蚀化学反应。一般金属失去电子的氧化反应与氧化剂得到电子的还原反应在时间或空间上是同时相互进行的共轭电化学反应,金属表面的原子产生的电子直接被转移到接受体上。产生化学腐蚀的主要形式是气体性腐蚀,较常产生化学腐蚀的实例是金属在不导电的液体即非电解质或干燥气体中相互作用发生的反应[3]。

1.2 电化学腐蚀机理

电化学腐蚀机理与化学腐蚀机理存在一定的异同点,其相同之处是都是产生氧化还原反应引起金属表面腐蚀反应[4]。其基本的区别是:金属产生电化学腐蚀时,介质的还原作用与金属的氧化作用相互作用之间被完全独立分为两个共轭电化学反应[5],其中发生的阳极过程中金属表面的原子被转移到溶液介质中形成水合金属离子或溶剂化金属离子等形态,而发生的阴极过程中是金属内遗留下的过量电子产生电流将介质中的金属离子转移到氧化剂上,过程中金属与介质溶液形成短路的原电池即腐蚀电流从而产生电化学腐蚀反应[6]。

2 腐蚀分析

表1为腐蚀产物的XRD分析结果。不同稠油污水站的腐蚀产物,其组成成分存在较大差异。腐蚀产物主要是FeCO3、针铁矿(α-FeO(OH))和纤铁矿(γ-FeO(OH))。

由上述水质分析数据可知:(1)污水p H为弱碱性,不是引起腐蚀的主要原因;(2)水中Cl-、SO42-、HCO3-和S2-含量较高,阴离子是引起腐蚀的原因之一;(3)水中溶解氧的含量较高,也是增加腐蚀的原因。

3 阴离子对腐蚀速率的影响程度

主要目的是研究污水中Cl-、SO42-、HCO3-和S2-离子对腐蚀的影响大小。

试验方法:用去离子水分别配置水样中主要各阴离子的纯溶液。浓度分别选择水样中的最高值和最低值以及中间值。进行测定交流阻抗和极化曲线的试验,实验在60℃条件下进行。采用弱极化区(三参数)法拟合数据计算腐蚀速率见表2。

表2表明,污水中四种阴离子Cl-、SO42-、HCO3-和S2-对20#钢的腐蚀非常明显,S2-在20mg/L的浓度时对20#钢就会产生很强的腐蚀,SO42-在60mg/L的浓度时也对20#钢产生很强的腐蚀。

在同一污水中,由于四种阴离子含量有差别,Cl-浓度最高,HCO3-浓度次之,SO42-浓度再次之,S2-浓度最少。因此,在同一污水中四种阴离子对20#钢的腐蚀程度按照S2-

4 结语

本研究通过对稠油污水处理系统金属腐蚀产物进行分析,并结合污水中可腐蚀物质分析,可得到以下结论:

(1)污水pH为弱碱性,不是引起腐蚀的主要原因;水中Cl-、SO42-、HCO3-和S2-含量较高,阴离子是引起腐蚀的原因之一;水中溶解氧的含量较高,也是增加腐蚀的原因。

(2)在同一污水中四种阴离子对20#钢的腐蚀程度按照S2-

摘要：为降低稠油污水腐蚀率、提升稠油污水水质,以稠油污水处理系统中的腐蚀产物为主要研究对象,用cs系列电化学工作站,通过模拟钢材腐蚀环境,进行动电位扫描,讨论了稠油污水腐蚀机理。结果表明,在同一污水中四种阴离子对20#钢的腐蚀程度按照S2-<SO42-<HCO3-<Cl-发生变化。Cl-对20#钢腐蚀速率明显高于其它离子的腐蚀速率,这符合阴极腐蚀的特点。

关键词：稠油污水,腐蚀产物,腐蚀机理

参考文献

[1] 李建忠,王海成,李宁.油气田开发中二氧化碳腐蚀的危害与研究现状[J].广州化工,2011,39(21):21-23.

[2] 卢会霞.中原油田采油污水腐蚀因素研究[J].西安:西安石油大学,2004.

[3] 于洪敏,左景栾,任韶然.油田采油污水回注处理技术及工艺探讨[J].腐蚀与防护,2008,29(12):776-779.

[4] 朱宗奎,葛圣松.稠油乳化降黏剂研究进展[J].石油化工腐蚀与防护,2007,24(6):5-8.

[5] 万泰力,刘可金,门秀华.大庆油田采油污水腐蚀因素分析[J].油氣田地面工程,2008,27(2):29-30.

[6] 唐善法,张永祥.濮城油田一矿注水系统腐蚀影响因素及机理研究[J].油气田地面工程,1997,16(5):40-42.