20/316L雙金屬管的腐蝕失效原因分析

雙金屬復(fù)合管由兩種不同的材質(zhì)構(gòu)成，多以碳鋼材料為基管，保證雙金屬管的強度與韌性；以不銹鋼和鎳基合金等耐蝕性能較好的材料為內(nèi)襯管，兩端使用特殊方法焊接或特殊結(jié)構(gòu)連接，因其具備優(yōu)異的力學(xué)性能、良好的防腐蝕性能與相對低廉的價格而得到了廣泛的應(yīng)用。

但隨著20/316L雙金屬管在油氣生產(chǎn)中的推廣應(yīng)用，關(guān)于內(nèi)襯316L不銹鋼的腐蝕失效問題也愈發(fā)突出，尤其是在條件苛刻的酸性技術(shù)環(huán)境中。西部某油田在采用20/316L雙金屬管作為集輸管線輸送凝析油、天然氣和地層水的混合物時發(fā)現(xiàn)內(nèi)襯管316L不銹鋼內(nèi)壁發(fā)生了局部腐蝕。中石化西北油田分公司石油工程技術(shù)院的研究者對20/316L雙金屬管的內(nèi)襯管316L不銹鋼進(jìn)行了失效分析，明確了失效原因，提出了預(yù)防20/316L雙金屬管發(fā)生腐蝕失效的措施。

該失效管件基管為20鋼，壁厚2mm，內(nèi)襯管為316L不銹鋼，壁厚為8mm，總壁厚約10mm?？v向解剖20/316L雙金屬管，觀察316L內(nèi)襯管內(nèi)壁的腐蝕情況，采用Baird Spectro-vac2000直讀光譜儀分析內(nèi)襯管316L不銹鋼的化學(xué)成分；采用LV-150型尼康金相顯微鏡觀察316L不銹鋼的金相組織，并參照標(biāo)準(zhǔn)GB/T10561-2005分析316L不銹鋼中的夾雜物類型。參照GB/T12334-2001，利用LEO-1450掃描電鏡觀察316L內(nèi)襯管的微觀腐蝕形貌，并利用League2000能譜儀對腐蝕產(chǎn)物進(jìn)行化學(xué)成分分析。研究結(jié)果表明：

（1）內(nèi)襯管316L不銹鋼化學(xué)成分與金相組織等基礎(chǔ)性能均符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，即材質(zhì)符合要求。

（2）Mg、Al、Ca氧化物夾雜物與316L不銹鋼點蝕的形成有重要關(guān)系。這類夾雜物電位低于金屬基體，周圍Cr含量偏低，導(dǎo)致該區(qū)域金屬基體優(yōu)先發(fā)生溶解，形成點蝕源。根據(jù)非金屬夾雜物級別評定結(jié)果可知，內(nèi)襯管316L不銹鋼中含有氧化鋁類、球形氧化物等非金屬夾雜物。

（3）內(nèi)襯管316L不銹鋼腐蝕失效的主要原因為服役工況中高濃度H2S與Cl-的存在，共同促進(jìn)了鈍化膜的破裂與點蝕的發(fā)展。

（4）20/316L雙金屬管輸送介質(zhì)為凝析油、天然氣和地層水，密度相對較大的地層水、雜質(zhì)等會在316L內(nèi)襯官底部沉積，造成該區(qū)域的腐蝕環(huán)境較為苛刻，因此該區(qū)域局部腐蝕較為嚴(yán)重。

（5）建議選用耐蝕性能更好的管材作為雙金屬內(nèi)襯管，或者添加緩蝕劑進(jìn)行防護(hù)。