YK6H井高压阀门腐蚀及防护对策.pdf

2014年第31卷第2期石油化工腐蚀与防护 CORROSION& PROTECTION IN PETROCHEMICAL INDUSTRY专
论
YK6H井高压阀门腐蚀及防护对策
杨刚,李明,周国英,梁根生
(中国石油化工股份有限公司西北油田分公司,新疆库车842017)
摘要:YK6H井为雅克拉凝析气田一口高温、高压、高产、高流速的凝析气井,该井油压30MPa,
油温80℃,回压8.0MPa,回温60℃,流速6.5mv/s,CO2含量3.10%,CO2分压0.248MPa,H2S质量
浓度25mg/m3,腐蚀环境复杂。YK6H井口和站外高压阀门多次发生法兰钢圈槽、本体腐蚀刺漏事
件,造成频繁关井更換阀门,目前已累计更换高压门6套。根据YK6H高压门腐蚀现状,从阀门
服役腐蚀环境、阀门材质、门加エエ艺等方面进行网门腐蚀行为分析,结果表明:阀门腐蚀主要是
CO2冲刷腐蚀,电偶腐蚀、静电腐蚀和高流速在尞流、空蚀、冲击腐蚀等的影响加速了法兰金属槽的
CO2腐蚀,加工工艺缺陷也是影响因索。针对阀门腐蚀影响因素,提出对应的防治措施。
关键词:高压阀门腐蚀腐蚀因素防治措施
1腐蚀现状
雅克拉气田YK6H井井场和站外使用
DNI50,PN160高压阀门多次发生腐蚀,造成频繁
关井更换阀门。阀门腐蚀特征:(1)法兰槽存在
不规整的坑蚀且整个钢圈槽内圈密封面存在整体
减薄现象,见图1;阀门内部通道呈溃肠状腐蚀且
部分存在深坑腐蚀(见图2~3)。(2)阀门本体、
法兰焊缝底部有砂眼,砂眼为针眼大小。
图3坑蚀
Fig 3 Pitting corrosion
2腐蚀行为分析
2.1腐蚀环境
YK6H井是雅克拉凝析气田一口高温、高压、
高产、高流速的凝析气井,油压30MPa,油温
图1法兰钢圈槽腐蚀
80℃,回压8.0MPa,回温60℃,流速6.5m/s,
Fig. I Corrosion of steel ring groove
日产凝析油110t,日产天然气50x10m2,日产
水5m3,天然气中甲烷平均体积分数85.45%,乙
烷平均体积分数5.31%,丙烷平均体积分数
2.07%,平均相对密度0.66。凝析油密度在平均
为0.79g/cm,动力黏度平均为2.66Pa?s,蜡平
均质量分数为15.96%。CO2质量分数为
3.10%,H2S质量浓度为25mg/m3。
收稿日期:2013-12-21;修改稿收到日期:2014-01-16。
图2阀门内部通道溃肠状腐蚀
作者简介:杨刚(1981-),工程师,学土,现从事腐蚀与防护工
Fig 2 Ulcers corrosion of valve internal channel
作。E-mail:13793012460163.com
论
石油化工腐蚀与防护
2014年第31卷
2.2阀『门材质分析
6”玻瑀钢管材质,井场部分管线(d168mmx11
雅克拉采凝析气田YK6H井场和站外使用mm管线材质为06Cr13)和站外转换接头后至
DN150,PN160高压阀门,阀门阀体及盖材质站内管线为余属材质管线(ゆ168mmx1lmm管
WCB(W表示可焊接的;C表示为铸造的;B表线材质为16Mn)。2009年YK6H井玻璃钢主管
示碳素铸钢的强度等级,为中等压力等级)叫,线投用后井口停止加注缓蚀剂,?场照片见图
配对法兰材质为16Mn,与其相连管线法兰材质4。自2009年至2012年YK6H井并口和站外高
为06cr13,钢圈材质为06Cr13。因YK6H井集压阀门多次出现法兰和本体腐蚀刺事件,已
输管线主管线采用 AMERON公司芳香胺固化的累计更换高压阀门6套
表1相关管材材质化学成分
Table 1 Chernical composition of related pipe material
%
材质
C
Mn
M
0.3001.000?.
0.
0.2000.5000.030
06Cr13
0.0360.3200.480.0280.01812.6300.2400.052
0160.0070,110
16mn
0.1701.5900.270.0220.0090.0710.0240.0310.0050.0060.120
0.0121.2100,440.03k0.00716.2902.02010.0600
0.630
2.3阀门的加工工艺缺陷
膜,腐蚀速率随温度升而畑快;温度在60~100℃
目前YK6H井井口使用的DN150,PN160阅时形成FeCO3保护膜,腐蚀速率随温度?而减
门加工工艺:阀体为高压铸造阀门,阀门法兰为铸少;温度在100~120℃时形成FeCO、保护膜,越
造加T,阀门法兰与阍门焊接。铸造过程中,阀门来越致密,膜越来越薄,腐蚀速度最小,之斤膜的
本体可能存在砂眼,给使用带来安全隐患。阀门致密性减小,腐蚀速率加快。
法兰焊接时,因焊接或热处理过程中,未焊透或冷
却时焊缝出现砂眼。
WCB与A105都是美标材料,化学成份一致,
两者主要区别是加工方式,WCB为铸造成型
A105为锻造成型,但A105的力学性能要优于
WCB,锻造工艺比铸造工艺少砂眼气孔,更适合
使用在天然气闼门上。
图4YK6H并场照片
Fig 4 YK6H wellsite photo
腐蚀影响因素
电偶腐蚀机理及影响因素
-空白
0.5:1.0
凡具有不同电极电位的金属相互接触,并在
定的介质中所发生的电化学腐蚀即属电偶腐
-2.0:1.
4.0:1.0
蚀。如不锈钢和碳钢的连接处,碳钢在介质中做
w8.0:1.0)
为阳极而被腐蚀。腐蚀特征为在两种金属接触部
位的周围表面上耐蚀性差的金属上常出现沟槽
凹坑等局部腐蚀现象,距接触部位愈近,腐蚀愈严
重。碳钢的点位序为-0.40V,不锈钢的点位序
为-0.30V2]
温度/℃
温度越高,电偶腐蚀速率先大后小,60℃时
腐蚀速率最大,YK6H井回温正处于腐蚀最大温
图5腐蚀速度与温度的关系
Fig 5 Relalionship of corrosion rale
度。不同温度和偶接面积比下碳钢的腐蚀速度图
and temperature
(见图5)。温度低于60℃时,未形成FeCO3保护