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  1.石油行業腐蝕的危害性

    據有關部門統計，金屬設備、機具的平均年腐蝕報廢率大致在4%左右，如果我們將腐蝕對國民經濟造成的損失降低一個百分點，即由4%降到3%，就可以挽回600-800億的腐蝕損失。石油工業已經認識到腐蝕是一個非常嚴重的問題，而鉆桿和井筒的油井管柱腐蝕造成的經濟損失尤為突出。一旦發生失效，就會造成：人員傷亡、環境污染、廢井、停鉆、掉井等后果。全國油田每年大約發生數千起腐蝕失效事故，除浪費大量的原材料外，有的還會造成嚴重的環境污染和人身傷亡事故等嚴重后果。據不完全統計，中國每年石油行業由于腐蝕造成的直接經濟損失就要上十億元，加上間接損失，數額更是相當驚人的，是各個部門都不能忽視的。

    2、石油專用管腐蝕狀況

    油套管、集輸管線、儲罐的腐蝕主要是油氣井產出物、淺層水、注入液等產生的腐蝕，主要介質有H2S、CO2、溶解氧和SRB等。鉆具往往會受到包括鉆井液在內的許多介質的作用，發生點蝕和腐蝕疲勞，重力拉伸和旋轉等應力腐蝕破壞和斷裂等。

    2.1 油管/集輸管線的腐蝕特點

    產出水中有硫酸鹽還原菌、二氧化碳、碳酸氫根離子和氯化物的侵蝕作用，共同引起的垢下腐蝕和絲扣腐蝕。當井中出現硫化氫時（特別是氣井），油管破壞具有危險特征，腐蝕破壞的主要原因是氫脆HIC和SSCC。油管在自重、外部壓力和其他因素作用下處于復雜的應力狀態，拉應力是促使金屬保護膜破壞和基體腐蝕的重要因素。油管和集輸管線還存在結垢，當出現Sr2+、Ba2+垢時無法用常規的酸洗方法清理，嚴重影響正常生產。油管和集輸管線還存在結蠟現象，高的清蠟作業頻次嚴重影響正常生產。油管和集輸管線的沖刷腐蝕也是常見的腐蝕失效形式，有磨蝕、氣蝕等。某油田油管內壁腐蝕形態（CO2腐蝕）典型的均勻內腐蝕典型的腐蝕穿孔。

    2.2 鉆桿的腐蝕特點

    主要的失效形式：過量變形、刺穿或斷裂及表面損傷。過量變形是由于工作應力超過材料屈服極限引起；刺穿或斷裂在鉆柱失效事故中所占的比例較大，主要由于應力腐蝕、疲勞和腐蝕疲勞等原因造成。表面損傷主要有腐蝕、磨損和機械損傷。 70％的事故是由鉆桿內加厚過渡區部位刺穿或斷裂引起的。刺穿的先決條件是已存在裂紋。鉆桿外壁的腐蝕較輕并且均勻，而鉆桿內壁表面的腐蝕很不均勻，內加厚過渡區與管體交界處的腐蝕較嚴重，有許多點蝕坑，而裂紋正起源于這些點蝕坑底部。內涂層是解決鉆桿腐蝕疲勞失效的主要解決方案。

    2.3套管的腐蝕特點

    套管腐蝕主要是由于產出水（地層水）中硫酸鹽還原菌以及CO2、碳酸氫根離子和氯化物的侵蝕作用，共同引起的垢下腐蝕造成的。絲扣腐蝕嚴重，主要由于細菌腐蝕、縫隙腐蝕和應力腐蝕的綜合作用。周期性摩擦，加速了套管的腐蝕穿孔，特征是具有方向性。固井質量不高造成套管水泥層的保護作用失去。

    2.4 油井管在儲運過程中遭受的外腐蝕

    油井管在儲存、運輸過程中；遭受的腐蝕形態：大氣腐蝕（O2腐蝕）、垢下腐蝕（防護層失效、熱軋氧化皮等表面附著物的局部氧濃差電池形成）、鹽霧（海運過程中）、酸霧腐蝕（重慶典型）；應當引起制造商（出廠長效涂敷防腐涂層、出口海運、外觀質量）、用戶（存放、運輸應采取防護措施）的重視。對外防護涂層的要求：良好的耐水性（7d）；良好的耐鹽霧性（1~2級）；良好的耐候性（各種環境不變色）；良好的附著力（1級）；良好的抗沖擊性（3J）。

    3. OCTG服役環境中的腐蝕因素

    3.1溶解氧：鉆井液中的溶解氧是鉆桿腐蝕的主要原因，生成氫氧化鐵沉淀。它有兩種加速腐蝕機理，一是氧的去極化作用；二是氧在陽極處直接攻擊金屬。

    3.2硫化氫：在硫化物存在的環境中，氫原子進入鋼材而造成氫脆。維持鉆井液的PH值在8以上是控制硫化氫腐蝕的有效方法。另外，鋼材的硫化物應力開裂與溫度、外部應力或殘余應力及鋼材本身的金相組織和化學成分密切相關。

    3.3二氧化碳：溶于水后形成碳酸，腐蝕特征是坑蝕。腐蝕強度取決于二氧化碳的分壓和PH值。

    3.4 SRB：在引起油套管的腐蝕中，細菌腐蝕特別是硫酸鹽還原菌（Sulfate-reducingBacteria，SRB）是一種主要的腐蝕性細菌。

    4. OCTG腐蝕的主要影響因素

    4.1 PH值：氫離子是陰極去極化劑，一般PH值越小，金屬腐蝕越嚴重。當pH值大于6.6時，腐蝕速度開始降低。

    4.2 Cl- 、總礦化度：Cl-是破壞鈍化膜的主要因素，是產生點蝕坑的加速劑，在許多環境下如CO2腐蝕，它是破壞CO2腐蝕膜和加速蝕坑的主要因素。礦化度增加，提高了液體導電性，有害離子的增加，加速腐蝕；易產生沉淀，發生垢下腐蝕。

    4.3溫度：通常腐蝕速率隨溫度升高而增大。主要因為粒子擴散速度增大，反應加快。

    4.4流速：這是一個極其重要而又復雜的因素。它包括了物理、機械和電化學內容，主要有以下三種形式的破壞，即氣蝕、磨蝕和腐蝕。

    4.5溶解氧：溶解氧濃度是腐蝕的主要影響因素，鉆井泥漿、污水回注的脫氧環節顯得非常重要。

    4.6其它：如含水、保護膜、雜質、含氧、細菌等影響因素。

    5.OCTG的腐蝕機理

    5.1電化學腐蝕為主的腐蝕機理：以鋼材的鐵素體為陽極，陰極是電位較高的碳素體，形成了腐蝕電偶，陽極逐漸溶解，即電化學失重腐蝕。

    5.2 CO2腐蝕特點：局部腐蝕，呈現點蝕、輪癬狀腐蝕和臺面狀坑蝕，穿孔率高。

    5.3 H2S腐蝕特點：形成應力腐蝕開裂（SSCC）。氫硫酸容易電離，產生的H+導致低強度鋼的氫腐蝕和高強度鋼的氫脆。

    5.4介質中水的作用：

    ①水是電化學反應必不可少的媒介。

    ②與CO2腐蝕都是通過與CO2溶解在水中，形成酸性物質（碳酸和氫硫酸）而發生的腐蝕作用。

    ③酸性條件加劇電離和電化學腐蝕。

    5.5硫酸鹽還原菌（SRB）腐蝕特點和機理：套管長期處于死水缺氧狀態，硫酸鹽還原菌（SRB）大量繁殖，將硫酸鹽還原為H2S，產生嚴重腐蝕。表現形式為低強度鋼的氫腐蝕與高強度鋼的氫脆。

    5.6應力腐蝕：由于鉆具自身具有很大的重量，由于鉆具的旋轉，特別是定向井的鉆探，鉆具和地層或套管的摩擦力很大，也就是說具有很大的應力存在，在腐蝕介質中的交互作用致使腐蝕開裂。

    5.7機械磨損和人為碰傷：特別是有應力存在下局部磨損或劃傷會成為腐蝕失效的發源地。

    6. 油井管防腐的基本措施

    6.1遵循標準設計選材，不同的服役環境選用不同的材質和鋼級。在腐蝕環境下也應用高合金管如不銹鋼管（成本是碳鋼的4倍以上），但不銹鋼管也存在Cl-的點腐蝕問題。

    6.2采取適當有效的防護涂層。如防腐涂層和金屬鍍層保護技術；

    6.3采取其它輔助手段：如加入緩蝕劑和封閉式注水系統，減少O2、CO2、H2S的溶解量；使用硫酸鹽還原菌菌劑。

    6.4采用陰極保護，建立腐蝕監測系統，把握腐蝕動態，防患于未然。

    7. 油井管對涂層的性能要求

    油井管防腐實質上就是屏蔽阻隔。就是阻隔H2S、CL-與CO2及其溶解于水形成的酸性化合物與管材本體的接觸。具體要求是：涂層表面光滑、無缺陷和好的附著力；具有一定的耐溫性；對環境中腐蝕介質具有良好的阻隔性；涂層材料的化學性質穩定；具有可靠的機械性能。

    8.內防腐涂層的作用

    由于涂層的電絕緣性，可以防腐耐蝕；由于表面光滑，可提高流體效率；由于表面光滑和化學性質，可減少結蠟；由于涂層的化學性質可減少結垢；可提高管子重復使用率；避免打撈和修井作業工作；有利于提高注水水質。

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