塔河原油外輸管線腐蝕機(jī)理研究.doc

單位代碼：10615 西 南 石 油 大 學(xué)工程碩士學(xué)位論文論文題目：塔河原油外輸管線腐蝕機(jī)理研究摘 要塔河油田自1997年投入開發(fā)以來，已建原油處理規(guī)模能力530104t/a，建成聯(lián)合站3座，重質(zhì)原油外輸首站及末站各1座，原油外輸管線179 km，滿足了油田生產(chǎn)的需要。此管線自建成投產(chǎn)以來未進(jìn)行過有關(guān)重質(zhì)原油外輸管道內(nèi)腐蝕速率方面的試驗，對于管線的腐蝕狀況和腐蝕機(jī)理不是十分清楚。本文采用實驗室掛片法，分析了不同溫度、時間、含水量等因素對外輸管線的腐蝕影響規(guī)律，利用電子顯微掃描、X射線衍射及電子能譜、俄歇電子能譜（AES）分析等方法完成了腐蝕形態(tài)、特征和形成機(jī)理分析，腐蝕產(chǎn)物主要成分為Fe、S、O、C、Cl，主要為Fe2O3同時含有一定量的FeS、NaCl。同時采用CORR-CP失重掛片裝置在705、首站和三聯(lián)進(jìn)行了在線掛片失重實驗，確定了705站、首站、三聯(lián)的腐蝕速率。采用非線性回歸方法建立了現(xiàn)有工況條件下平均腐蝕速率預(yù)測公式，利用該式可以預(yù)測不同時間下管道腐蝕速率和腐蝕程度。根據(jù)實驗研究和腐蝕影響因素分析結(jié)果，在合理控制運(yùn)行工況參數(shù)的前提下，針對性地提出了緩蝕劑電阻探針的腐蝕緩解及控制措施，緩蝕劑的緩蝕率在85%以上能有效降低管道腐蝕速率，保證了管線的安全運(yùn)行和生產(chǎn)。關(guān)鍵詞：重質(zhì)原油；腐蝕機(jī)理；腐蝕形態(tài)；腐蝕速率；緩蝕劑AbstractTahe Oilfield has been devoted to its development since 1997, has built the scale of crude oil processing capacity of 530 104t / a, with three joint stations , one first and terminal station and 179 km long distance pipeline , to meet the oil production. Since the completion of this pipeline has not been put into the heavy crude oil transmission pipeline corrosion rate outside the pilot area for the pipeline corrosion and corrosion mechanisms are not very clear.In this paper, laboratory weightlessness experimenthanging, analysis of different temperature, time, water content of external factors such as corrosion of pipelines influence of the use of scanning electron microscopy, X-ray diffraction and electron spectroscopy, Auger electron spectroscopy (AES) analysis methods such as the completion of the corrosion morphology, characteristics and formation mechanism analysis of the corrosion products mainly composed of Fe, S, O, C, Cl, mainly Fe2O3 also contain a certain amount of FeS, NaCl. At the same time using CORR-CP weightlessness hanging piece installed in 705, the first stop and triple hanging piece for an online weight loss experiment to determine the 705 stations, the first stop, triple the corrosion rate.Using non-linear regression method to establish the existing conditions under the conditions of the average corrosion rate prediction equation , using the type can be predicted under different time and the corrosion rate of pipeline corrosion.Based on experimental studies and corrosion analysis of influencing factors, in the reasonable control parameters of operating conditions, under the premise put forward specific inhibitor + corrosion resistance probe mitigation and control measures, corrosion inhibition rate of 85% above can effectively reduce the corrosion rate of pipeline to ensure the safe operation of pipelines and production.Key words: heavy crude oil; corrosion mechanism; corrosion morphology; corrosion rate; inhibitorI目 錄摘 要IAbstractII1 緒論11.1 目的及意義11.1.1研究背景11.1.2研究的目的與意義31.2 國內(nèi)外現(xiàn)狀41.3 技術(shù)路線及主要內(nèi)容62 室內(nèi)與現(xiàn)場掛片失重實驗研究72.1 室內(nèi)掛片失重實驗72.1.1 試驗對象72.1.2 儀器設(shè)備82.1.3 試驗方法82.1.4 腐蝕試驗92.1.5 試驗結(jié)果132.1.6 室內(nèi)試驗結(jié)論282.2 現(xiàn)場在線掛片失重試驗分析292.2.1 腐蝕速率302.2.2 宏觀分析312.2.3 金相分析322.2.4 掃描電鏡分析332.2.5 X射線衍射（XRD）分析342.2.6 X射線光電子能譜（XPS）分析352.2.7 俄歇電子能譜（AES）分析382.2.8 動態(tài)腐蝕試驗結(jié)論382.3 腐蝕速率預(yù)測393 重質(zhì)原油外輸管線腐蝕影響因素分析423.1 重質(zhì)原油外輸管線腐蝕機(jī)理分析423.1.1 管道內(nèi)腐蝕433.1.2 管線外腐蝕影響因素523.2 腐蝕影響因素的模糊綜合評判544 外輸管道腐蝕緩解措施制定574.1 添加緩蝕劑574.2 腐蝕在線監(jiān)測系統(tǒng)575 研究結(jié)論與建議605.1 研究結(jié)論605.2 建議60致 謝61參考文獻(xiàn)62西南石油大學(xué)工程碩士研究生學(xué)位論文1 緒論1.1 目的及意義1.1.1 研究背景塔河油田位于塔里木盆地中北部輪臺縣南部，塔里木河北部沖積平原，目前建有聯(lián)合站3座，原油年產(chǎn)量609萬噸(2008年計劃)。塔河油田主力油區(qū)為奧陶系碳酸鹽巖溶縫洞型塊狀油藏，油藏中部5600 m，原油物性特征復(fù)雜，原油特征兩超(超井深、超稠油) 、五高(高粘度、高礦化度、高含硫、高密度、高含膠含蠟) ；部分區(qū)塊(2、4、8、9等)伴生氣含有大量的H2S、CO2，如T740井伴生氣H2 S含量為7.00 10-2 ，T751井伴生氣H2 S含量為3.8210 -2 ；油井見水及含水率上升較快，產(chǎn)出水總礦化度在26104 mg/L，Cl - 含量高，達(dá)到13104mg /L ，Ca2 +含量在12103mg /L ，K+ 、Na+在12104 mg/L左右，屬于CaCl2水型，pH低5.06.5，水中游離CO2含量為80 mg/L250 mg/L，腐生菌( TGB)含量較高，一般大于104個/ml，且不同程度含有硫酸鹽還原菌( SRB) 、鐵細(xì)菌。由于這些因素的存在，油田生產(chǎn)系統(tǒng)腐蝕極為嚴(yán)重，腐蝕嚴(yán)重的影響了油田的正常生產(chǎn)，如二號聯(lián)合站從2003年9月20日到2005年10月，單井管線以及集油先后出現(xiàn)了管線11次腐蝕穿孔，嚴(yán)重地影響了油田的正常生產(chǎn)。2004年10月，622計轉(zhuǎn)站進(jìn)聯(lián)合站管線(DN2006)發(fā)生腐蝕穿孔，折算點(diǎn)蝕速度5.38 mm /a；2004年12月，722計轉(zhuǎn)站TK633單井進(jìn)站管線腐蝕穿孔，該管線為DN1005，折算點(diǎn)蝕速度達(dá)4.0 mm / a。從現(xiàn)場割管看，以內(nèi)腐蝕為主，且腐蝕坑較多。2005年1月2日，722 計轉(zhuǎn)站進(jìn)聯(lián)合站管線(DN2006)腐蝕穿孔。塔河油田重質(zhì)原油外輸系統(tǒng)包括首站、1號中間站、2號中間站、雅克拉裝車末站、庫車塔石化末站和外輸管線，主要輸油管線參數(shù)見表1-1。 表1-1 塔河油田主要輸油管線序號管段名稱管長km管徑輸量 萬噸/年（萬方/天）設(shè)計壓力MPa1塔庫輸油首站雅末站輸油管線65.1406.47.13006.42雅末站庫車門站輸油管線44.8355.67.12206.43塔聯(lián)首站聯(lián)絡(luò)管線20.8323.97.11004.04塔三聯(lián)首站聯(lián)絡(luò)管線25.64323.97.11804.0主要輸油管線如下圖所示。圖1-1 三聯(lián)塔庫首站輸油管線 原油的基本參數(shù)見表1-2。表1-2 塔河油田原油基本參數(shù)位置密度 kg/m3水分%(m/m)含鹽量 mg/L硫含量 %酸值mgkoh/g塔一聯(lián)919.90.328.041.540.22塔二聯(lián)942.00.2179.492.130.30塔三聯(lián)932.30.4418.041.720.24輸油首站939.80.223.491.850.27輸油首站工藝流程如圖1-2所示。圖1-2 輸油首站工藝流程研究的目的與意義腐蝕是金屬材料與周圍介質(zhì)發(fā)生化學(xué)或電化學(xué)作用成為金屬化合物而遭受破壞的一種現(xiàn)象。據(jù)發(fā)達(dá)國家調(diào)查，每年由于腐蝕造成的損失約占國民經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)總產(chǎn)值的2%-4%。在目前的油田生產(chǎn)過程中，腐蝕所造成的損失也十分巨大。由腐蝕所造成的停工、停產(chǎn)、滴、漏等事故，既污染了環(huán)境，也危害人民健康，同時也增加了油田生產(chǎn)成本，影響油田正常生產(chǎn)。因此，搞好防腐工作，已不再是單純的技術(shù)問題，而是關(guān)系到保護(hù)資源、節(jié)省能源、節(jié)省材料、保護(hù)環(huán)境、保證正常生產(chǎn)和人身安全、發(fā)展新技術(shù)等一系列重大的經(jīng)濟(jì)和社會問題。所以對輸油管道腐蝕問題進(jìn)行深入細(xì)致地分析，以便采取有效的措施減少腐蝕造成的損失，從而提高油田的經(jīng)濟(jì)效益1-5。塔河油田重質(zhì)原油儲運(yùn)系統(tǒng)是解決塔河油田重質(zhì)原油外輸?shù)氖瘓F(tuán)重點(diǎn)建設(shè)項目。塔河油田外輸重質(zhì)原油的設(shè)計規(guī)模為300104t/a，其中80104t/a在雅克拉裝車外運(yùn)，220104t/a重質(zhì)原油轉(zhuǎn)輸至庫車塔化。塔河重質(zhì)原油具有原油粘度大、凝固點(diǎn)高、含蠟、脫水難，而且地層水礦化度高等特點(diǎn)，目前采取加熱輸送。塔河重質(zhì)原油外輸管線自投產(chǎn)以來尚未進(jìn)行原油性質(zhì)對管道腐蝕，特別是內(nèi)腐蝕影響的評價，塔河重質(zhì)原油對外輸管線的腐蝕性機(jī)理還不甚清楚，陰極保護(hù)措施是否合適是目前存在的主要問題。因此，進(jìn)行塔河油田原油對鋼材的腐蝕機(jī)理研究，并提出具體的防腐措施對塔河油田原油外輸管道的安全運(yùn)行，延長管道的使用壽命有著重要的意義。1.2 國內(nèi)外現(xiàn)狀國內(nèi)外已有許多的研究人員，對油氣管道的腐蝕機(jī)理進(jìn)行了大量的研究并取得了極為豐碩的成果，普遍認(rèn)為油氣管道系統(tǒng)的腐蝕主要是由環(huán)境因素和管道材質(zhì)因素共同決定的，其中環(huán)境因素主要包括土壤組成、大氣成分、原油的組成、溫度、壓力等，管道的材質(zhì)因素包括管道材質(zhì)型號、元素組成、相組織結(jié)構(gòu)、內(nèi)外防護(hù)涂層等6-7。1. co2腐蝕的研究長輸管道的co2 腐蝕與控制研究一直是管道輸送中的重要研究課題之一，co2 腐蝕問題的研究主要是集中在環(huán)境因素、材料因素對腐蝕行為的影響，并探討腐蝕機(jī)理，形成了一些目前比較認(rèn)同的規(guī)律性結(jié)論8。例如，流速和腐蝕過程中材料表面形成的腐蝕產(chǎn)物膜是腐蝕速率、腐蝕形態(tài)的決定性因素；溫度對腐蝕速率的影響更多的是表現(xiàn)在對腐蝕產(chǎn)物膜致密度的影響上，從而導(dǎo)致腐蝕速率的變化。對于局部腐蝕產(chǎn)生的機(jī)理，Ikeda首次提出是由腐蝕產(chǎn)物膜缺陷所致的觀點(diǎn)，Schmitt認(rèn)為流體對服飾產(chǎn)物膜的破壞會導(dǎo)致局部腐蝕，至今他仍在致力于多相流與腐蝕產(chǎn)物膜力學(xué)性能方面的研究。在認(rèn)識到流速與腐蝕產(chǎn)物膜是腐蝕速率、腐蝕形態(tài)的決定性因素之后，原油管道co2腐蝕研究的重點(diǎn)也逐漸轉(zhuǎn)移到腐蝕產(chǎn)物膜與多相流腐蝕方面。由于實驗條件的限制和腐蝕過程的復(fù)雜性，含co2和H2S混合氣體的高溫高壓腐蝕的研究在國內(nèi)幾乎還是空白，國外的相關(guān)資料也很少。co2和H2S對原油管道腐蝕的協(xié)同作用規(guī)律和相互影響機(jī)理還不夠清楚9。2. H2S腐蝕的研究干燥的H2S對金屬材料無腐蝕破壞作用，H2S只有溶解在水中才具有腐蝕性，在原油中與O2和CO2相比，H2S在水中的溶解度最高，一旦溶于水便立即電離呈酸性，釋放出的氫離子是強(qiáng)去極化劑，易在陰極奪取電子，促進(jìn)陽極溶解反應(yīng)使石油管材等鋼制鐵制件遭受腐蝕，陽極反應(yīng)生成硫化鐵腐蝕產(chǎn)物。當(dāng)生成的FeS致密且與基體結(jié)合良好時，對腐蝕有一定的緩解作用。當(dāng)生成的FeS不致密時，可與金屬基體形成強(qiáng)電偶，反而促進(jìn)基體金屬的腐蝕10-11。另外，當(dāng)溶液中或金屬基體表面有硫化物存在時，硫化物在一定程度上阻止了氫原子向氫分子的轉(zhuǎn)變，氫分子在管材表面層形成拉應(yīng)力，在管材的服役拉力疊加、協(xié)同作用下，就形成了氫致開裂（hic）和硫化物應(yīng)力腐蝕開裂（sscc）。ma Houyi等人研究了不同條件下H2S對鐵腐蝕的影響，結(jié)果表明，在不同實驗條件下，H2S既可加速鐵的腐蝕，也可抑制鐵的腐蝕。在大多數(shù)情況下，酸性介質(zhì)中，H2S對陽極鐵的溶解和陰極氫的析出，都具有強(qiáng)烈的促進(jìn)作用。但在H2S濃度低于0.0410-3mol/dm-3,溶液的pH值介于35之間，電極侵入時間大于2h時，H2S對鐵的腐蝕起到很強(qiáng)的抑制作用。H2S對鐵腐蝕的抑制作用歸因于電極表面FeS保護(hù)膜的形成，而且，該保護(hù)膜的結(jié)構(gòu)與組成與H2S濃度、溶液pH值及侵入時間有關(guān)12。3. HCO3-和Cl腐蝕的研究 當(dāng)HCO3- 含量和Cl含量都很高時，腐蝕就會變得比較嚴(yán)重。經(jīng)研究表明，當(dāng)溶液不含Cl時，HCO3-水溶液對碳鋼具有一定的鈍化作用。Danice和Burstening通過對鐵在HCO3-溶液中活化區(qū)或預(yù)鈍化區(qū)的溶解行為發(fā)現(xiàn)，當(dāng)HCO3-濃度很高時，F(xiàn)e與HCO3-通過形成 Fe(CO3)22-絡(luò)離子使溶解加速，White等人的實驗結(jié)果也證明了這一點(diǎn)，并認(rèn)為NaHCO3濃度范圍在0.010.05mol/L時，HCO3-能加速陽極反應(yīng)。這是擴(kuò)散效應(yīng)通過形成Fe(CO3)22-將腐蝕產(chǎn)物移走的緣故13-14。Cl對鈍化的破壞作用雖然已被人們普遍認(rèn)可，并在這方面做了不少研究，但至今對Cl如何使鈍態(tài)金屬變?yōu)榛罨瘧B(tài)的機(jī)理還沒有定論。韓文安等人采用電化學(xué)研究方法，楊光等人采用X射線衍射、金相分析及電子探針掃描等方法對某油田碳鋼管材腐蝕機(jī)理進(jìn)行了分析研究，結(jié)果都表明水中較高濃度的Cl和HCO3-是腐蝕的主要因素，其次是氧，這些離子的共同作用有利于局部腐蝕的進(jìn)行15。4. 細(xì)菌腐蝕的研究 細(xì)菌在特定的條件下，參與金屬的腐蝕過程，不同種類細(xì)菌的腐蝕行為和條件也各不相同。油田中最常見的細(xì)菌是硫酸鹽還原菌，其生長溫度隨菌種的不同分為中溫型和高溫型兩種，在油田中最適宜的生長溫度為2040。厭氧的硫酸鹽還原菌是細(xì)菌腐蝕中最具代表性的細(xì)菌。能夠引起并加速金屬腐蝕的細(xì)菌種類很多，除硫酸鹽還原菌外，還有鐵細(xì)菌、粘液形成菌、硫代硫酸鹽還原菌等，目前研究比較多的是硫酸鹽還原菌的腐蝕。 Kulr首先提出了硫酸鹽還原菌腐蝕的經(jīng)典機(jī)理，他指出陰極去極化作用是腐蝕過程中的一個關(guān)鍵性步驟。他認(rèn)為在沒有氧的條件下，金屬腐蝕的陰極反應(yīng)應(yīng)該是氫的逸出，但是由于放出氫的活化過電位太高，腐蝕電池本身難于供給這樣的電位，因而陰極就被一層原子態(tài)所覆蓋，故使得腐蝕中止。作者認(rèn)為硫酸鹽還原菌的作用就是從金屬表面除去氫原子，從而使腐蝕過程繼續(xù)下去16-20。 5. 防腐方法目前，內(nèi)腐蝕的防護(hù)技術(shù)主要有：加入緩蝕劑抑制腐蝕；利用內(nèi)涂層隔離管道與腐蝕介質(zhì)；選用具有良好耐蝕性能的材料；用內(nèi)襯材料修復(fù)管線等多種方法。國內(nèi)外經(jīng)驗表明，沒有一種技術(shù)能通用于所有的管道防腐，其根本原因就在于每一個輸油或輸氣系統(tǒng)都有其自身的特點(diǎn)，工程技術(shù)人員必須充分掌握各自的特點(diǎn)，才能有的放矢，采取有效的防腐措施。1.3 技術(shù)路線及主要內(nèi)容現(xiàn)場采集塔河油田外輸管道所輸送的原油，并在實驗室中對所采油樣進(jìn)行化驗。針對油樣的組成和特點(diǎn)，在實驗室進(jìn)行模擬實驗，分析各因素在不同環(huán)境條件對管材的腐蝕。采用相關(guān)方法研究管材腐蝕的主要影響因素，并對各影響因素進(jìn)行影響程度排序，以便實現(xiàn)定性和定量的管道腐蝕程度預(yù)測。在此基礎(chǔ)上對陰極保護(hù)效果進(jìn)行評價，提出延緩或控制腐蝕的方法。本文主要內(nèi)容：1. 資料調(diào)研收集國內(nèi)外相關(guān)資料和塔河重油、管線的基本參數(shù)，分析研究，確定研究方案。2. 室內(nèi)掛片失重實驗進(jìn)行塔河重油組分特性分析，在管道運(yùn)行溫度范圍內(nèi)，取不同的溫度、含水量，對管材進(jìn)行掛片失重實驗，分析腐蝕產(chǎn)物和管材腐蝕形態(tài)，獲得管材腐蝕速率，研究腐蝕機(jī)理。3. 腐蝕影響因素分析采用模糊綜合評判等方法分析塔河重油對管材的腐蝕影響因素，確定主、次影響因素，實現(xiàn)管道腐蝕速率預(yù)測。4. 腐蝕緩解措施研究根據(jù)實驗研究結(jié)果和腐蝕影響因素分析結(jié)果，提出相應(yīng)的腐蝕緩解及控制措施，指導(dǎo)管道的生產(chǎn)運(yùn)行。第2章 室內(nèi)與現(xiàn)場掛片失重實驗研究2.1 室內(nèi)掛片失重實驗重質(zhì)原油掛片腐蝕試驗選用現(xiàn)場用管線鋼（L360），腐蝕介質(zhì)為重質(zhì)原油與不同比例的水的混合物。本試驗的目的是通過研究材料在腐蝕介質(zhì)中的靜態(tài)腐蝕行為，檢測金屬掛片的均勻腐蝕速率、腐蝕產(chǎn)物、腐蝕缺陷尺寸和腐蝕形貌，為輸油管道的腐蝕防護(hù)工作提供依據(jù)，共完成不同腐蝕介質(zhì)環(huán)境下292組掛片試驗。 2.1.1 試驗對象試驗所用樣品的加工尺寸為30153（mm），如圖2-1所示。為防止在空氣中氧化腐蝕，用油浸泡，取出后放在干燥皿中。a）試樣宏觀照片b) 掛片腐蝕試件加工圖 圖2-1 試驗樣品 試樣制備包含的工種有：氣割、車、銑、刨、鉗、磨。具體過程如下：（1）氣割廠方提供的管材尺寸為4057mm，長度為2000mm。用氣割的方法把管材下料成210mm長的短管。（2）車把210mm長的短管的兩個端面在車床上車平整。（3）氣割在210mm長的短管上沿周向下料，使料的寬度為60mm。（4）銑在銑床上把210mm長、60mm寬的料加工成長為210mm 寬為15mm的料。（5）刨在刨床上把7mm厚的料加工成3mm厚的料。（6）鉗把長為210mm的料加工成長為30mm的料。（7）銑在銑床上把30mm的備料加工成長為300.5mm的料。（8）鉗鉆4的孔使之滿足要求。（9）磨磨樣品的兩平面及兩側(cè)面，同時消除熱影響區(qū)，使之滿足長為300.5mm、寬為150.5mm、厚為30.1mm的尺寸要求。加工完備后的試樣表面粗糙度值不大于0.8m。2.1.2 儀器設(shè)備試驗所用的儀器設(shè)備包括：FA1004數(shù)顯天平，量程100g，精度為0. 1mg；SHOIG恒溫恒濕箱，溫度控制誤差為0.5；游標(biāo)卡尺，最小刻度為0.02mm；SB5200超聲清洗儀；LEICA MEF4A/M金相顯微鏡；KYKY-2800掃描電子顯微鏡； D/max-rA旋轉(zhuǎn)陽極X射線衍射儀，步寬0.02；XSAM 800X光電子能譜儀；俄歇電子能譜（AES）儀。2.1.3 試驗方法根據(jù)GB10124-88金屬材料實驗室均勻腐蝕全浸試驗方法和JB/T7901-1999金屬材料實驗室均勻腐蝕全浸試驗方法，采用掛片失重分析方法，通過實驗室模擬試驗，對管材在不同腐蝕環(huán)境中的腐蝕速率與腐蝕程度進(jìn)行評價。根據(jù)“掛片腐蝕試驗測試記錄表”的始測重量值和終測重量值，計算出每個試片的絕對腐蝕失重值，然后按每組試件個數(shù)求出始測重量，終測重量和失重量的算術(shù)平均值，再按下式求出以失重法表示的腐蝕速率。 （2-1）式中 R腐蝕速率，mm/a；腐蝕前的重量，g；為腐蝕后的重量，g；試樣的表面積，cm2；T腐蝕試驗的時間，h；D材料密度，kg/m3。對腐蝕缺陷和腐蝕形貌的觀查用金相顯微鏡和掃描電子顯微鏡來完成。對腐蝕產(chǎn)物的產(chǎn)物分析采用X射線衍射儀（XRD）、X射線光電子譜儀（XPS）和俄歇電子能譜（AES）儀。2.1.4 腐蝕試驗金屬掛片均勻腐蝕試驗為靜態(tài)試驗，將金屬掛片浸泡在腐蝕介質(zhì)中，保溫若干小時后取出，計算掛片的均勻腐蝕速率，對腐蝕形貌、腐蝕產(chǎn)物、腐蝕缺陷進(jìn)行檢測。對于每個試驗周期腐蝕試驗，基本流程均為尺寸測量、稱量腐蝕前重量、腐蝕試驗、稱量腐蝕后重量、金相檢驗和腐蝕產(chǎn)物分析，流程如圖2.2所示。按照GB10124-88金屬材料實驗室均勻腐蝕全浸試驗方法和現(xiàn)場管道運(yùn)行條件選擇如下環(huán)境條件進(jìn)行全面實驗分析：（1）試驗溫度：40、50、60、70；（2）時間：72h，144h，288h。將腐蝕樣品分別放入配備好的8種介質(zhì)中，每個燒杯中放1個試樣，然后將放好試樣的燒杯放入恒溫箱內(nèi)加熱，到達(dá)試驗溫度后開始保溫，在保溫時間達(dá)到72h、144h、288h時分別取出一批樣品，一個溫度為一個試驗周期。1. 腐蝕介質(zhì)的配制按照試驗方案要求，所用的腐蝕介質(zhì)為原油和水的混合物，共分為8組，見表2-1。表2-1 腐蝕介質(zhì)數(shù)量及類別混合油，4組不加水加水，水占0.25加水，水占0.5加水，水占1塔一聯(lián)油，2組不加水加水，水占0.5塔二聯(lián)油，2組不加水加水，水占0.5注：表中百分?jǐn)?shù)均為體積百分比。試樣編號清洗稱重尺寸測量配備腐蝕介質(zhì)腐蝕試驗，達(dá)到保溫時間，取出樣品清洗，稱重XRD分析金相分析掃描電鏡分析XPS分析原油對管線鋼的靜態(tài)腐蝕酸洗，稱重圖2-2 腐蝕試驗流程圖圖2-3 是配備腐蝕介質(zhì)的照片，制備專用的取油裝置，將原油從油桶中取出，按照表2-1中的原油與水的配備比例進(jìn)行配制。圖2-3 配備腐蝕介質(zhì)圖2-4 試樣編號2. 試樣編號圖 2-5 測量尺寸腐蝕試樣分別以英文字母ABCD開頭編號，代表不同的溫度，圖2-4是試樣編號的照片。以40為例，編號為A01，A02A72。圖 2-6 試樣清洗3. 試樣準(zhǔn)備1）尺寸測量由于腐蝕速率的計算中要用到試樣的表面積，所以需對試樣的尺寸進(jìn)行測量。我們采用游標(biāo)卡尺分別對其長、寬、高和內(nèi)徑進(jìn)行測量，分別測量三次，求平均值，圖2-5為測量尺寸時的照片。用公式(2-2)計算試樣的表面積。 （2-2）式中 試樣長的平均值；圖2-7試樣稱重試樣寬的平均值；試樣高的平均值；試樣內(nèi)徑的平均值；S試樣的表面積。2）清洗試樣將試樣浸泡在丙酮數(shù)分鐘，用丙酮清洗兩遍，再用酒精清洗，用吹風(fēng)機(jī)吹干。圖2-6為用丙酮浸泡試樣的照片。3）稱重用數(shù)顯天平稱量試樣的重量，每個試樣稱量三次后取平均值，按編號記錄數(shù)據(jù)；圖2-7是稱重時的照片。圖2-8 試樣放入恒溫箱4. 腐蝕試驗下面以40為例簡述腐蝕試驗過程：（1）將24組掛片放入24個燒杯內(nèi)，每種腐蝕介質(zhì)中有3組試樣；（2）將放好試樣的燒杯放入恒溫箱中，如圖2-8所示，并記錄放置的位置；（3）開啟恒溫箱，設(shè)定溫度為40，待箱內(nèi)溫度穩(wěn)定后開始計時圖2-10 毛刷去除附著物圖2-9 試樣超聲清洗（4）保溫時間達(dá)到72小時后，關(guān)閉恒溫箱并停止計時，取出浸泡在8種腐蝕溶液內(nèi)的試樣各1組，共24個掛片試樣；（5）開啟恒溫箱，待箱內(nèi)溫度穩(wěn)定為40時，重新計時，恒溫箱關(guān)閉到再次開啟的時間約為30秒；（6）將取出的試樣用丙酮清洗（超聲清洗如圖2-9所示），用酒精進(jìn)行脫水，用吹風(fēng)機(jī)吹干，稱重，然后進(jìn)行金相檢查，掃描電鏡觀察，XRD分析，XPS分析等；（7）用毛刷去除試樣表面附著物，如圖2-10所示，做好酸洗前的準(zhǔn)備；圖2-11 酸洗照片（8）將試樣放入1：5的鹽酸溶液內(nèi)浸泡2分鐘，如圖2-11所示，除去腐蝕產(chǎn)物，再稱量酸洗后的重量，數(shù)據(jù)記入腐蝕試驗測量紀(jì)錄表中；（9）待保溫時間達(dá)到144小時后重復(fù)步驟58；（10）對于保溫時間為288小時的試驗，當(dāng)腐蝕時間達(dá)到144小時時，把試驗介質(zhì)換為新配制的同種介質(zhì)（整個更換介質(zhì)的過程在30秒內(nèi)完成），再重復(fù)步驟58，一個周期的試驗全部完成。除去試樣表面的腐蝕產(chǎn)物時基體也會被浸泡掉一些，因此在這之前需要先進(jìn)行空白試驗，即用未經(jīng)腐蝕的試樣在化學(xué)溶液內(nèi)浸泡數(shù)分鐘后稱量浸后的重量，計算酸洗前后的重量差，作為計算腐蝕速率時的一個修正值。2.1.5 試驗結(jié)果 腐蝕速率腐蝕試驗結(jié)束后，對試樣進(jìn)行清洗，用吹風(fēng)機(jī)吹干，進(jìn)行腐蝕后稱重。對試樣進(jìn)行酸洗后稱重，由于在用化學(xué)法清除腐蝕產(chǎn)物時，以免過多的除去未腐蝕的金屬，因此必須進(jìn)行空白試驗，以校正由此造成的失重誤差，參照J(rèn)B/T7901-1999金屬材料均勻腐蝕全浸試驗方法進(jìn)行了空白試驗，取4片未經(jīng)腐蝕的試樣，編號為K1、K2、K3、K4按照與被測試樣完全相同的程序進(jìn)行清洗、稱重，在1：5的鹽酸溶液中浸泡，1分鐘后取出試樣K1，K2；2分鐘后取出試樣K3，K4；用丙酮，酒精進(jìn)行清洗，吹風(fēng)機(jī)吹干，進(jìn)行稱重，數(shù)據(jù)記錄如表2-2。表2-2空白試驗重量記錄表編號酸洗前稱重（mg）酸洗后稱重（mg）重量差（mg）K110210.010209.90.1K210307.210307.10.1K39967.89967.00.8K410163.910163.10.8表2-2中可以看出，試樣K1，K2在酸中浸泡1分鐘，其前后重量差平均值為0.1mg，比某些酸洗前的腐蝕試樣增重小，可見在酸中浸泡1分鐘不能將表面的腐蝕產(chǎn)物清洗掉；K3，K4試樣在酸中浸泡2分鐘，前后重量差的平均值為0.8mg，因此，選用在酸洗條件為在1:5的鹽酸溶液中浸泡2分鐘。經(jīng)空白試驗可得到腐蝕速率的修正值為0.8mg，于是對式（2-1）進(jìn)行了修正，得到式(2-3)。 （2-3）用式（2-3）進(jìn)行計算，即得到腐蝕速率。酸洗后的重量數(shù)據(jù)及計算得到的腐蝕速率。由于空白試樣的表面不存在像被測試樣表面那樣的腐蝕產(chǎn)物，其受浸蝕的程度與被測試樣可能有所不同，所以空白試驗僅能部分的校正失重誤差。通過得到試樣的腐蝕速率，其結(jié)果如表2-3至表2-5所示。表2-3 試樣的腐蝕速率（混合油） 單位：mm/a 混合油溫度時間（h)不加水水占0.25%水占0.5%水占1%40720.01740.01680.021250.0291671440.01060.00830.00910.009252880.00480.0055330.00580.00416750720.0323330.02850.035050.02261440.016650.0156670.01650.0141672880.00980.00360.00560.0059560720.007150.01230.00950.012351440.00290.003250.008750.00622880.0022670.00350.0059330.0027570720.00540.01340.01330.009351440.002050.0020.00440.0032880.00140.00130.00170.001 表2-4 試樣的腐蝕速率（塔二聯(lián)油） 單位：mm/a介質(zhì)溫度時間（h)不加水水占0.5%塔二聯(lián)油40720.0206330.0202671440.0124330.00862880.0045670.0053550720.035750.03511440.01420.01852880.01030.008460720.00780.01421440.00560.00132880.00420.0027570720.00410.009451440.00370.007052880.00170.0024 表2-5 試樣的腐蝕速率（塔一聯(lián)油） 單位：mm/a介質(zhì)溫度時間（h)不加水水占0.5%塔一聯(lián)油40720.01790.012051440.0073330.0071672880.0045670.00545 續(xù)表塔一聯(lián)油50720.02780.0340331440.0174330.0092332880.0057330.00863360720.02090.02521440.005550.013952880.004050.004470720.01350.00941440.00270.00462880.00165- 計算結(jié)果及分析在腐蝕介質(zhì)一定的條件下，對應(yīng)不同的時間和溫度，對腐蝕速率進(jìn)行比較分析，得到以下結(jié)果：從圖2-12中可以看出，腐蝕介質(zhì)為混合油時，在同一溫度下，隨著腐蝕時間的增加，40、50、60、70下試樣的腐蝕速率逐漸減??；但總體來說50下試樣的腐蝕速率最大，70下的試樣的腐蝕速率最小。圖2-12混合油腐蝕下的腐蝕速率從圖2-13中可以看出，腐蝕介質(zhì)為（混合油0.25水）時，在同一溫度下，隨著腐蝕時間的增加，40、50、60、70下試樣的腐蝕速率逐漸減??；但總體來說70下的試樣的腐蝕速率最小。圖2-13 混和油與0.25的水腐蝕下的腐蝕速率圖2-14 混和油與0.5%的水腐蝕下的腐蝕速率從圖2-14中可以看出，腐蝕介質(zhì)為（混合油0.5水）時，在同一溫度下，隨著腐蝕時間的增加，40、50、60、70下試樣的腐蝕速率逐漸減??；但總體來說50下試樣的腐蝕速率最大，70下的試樣的腐蝕速率最小。從圖2-15中可以看出，腐蝕介質(zhì)為（混合油1水）時，在同一溫度下，隨著腐蝕時間的增加，試樣的腐蝕速率都逐漸減小，但減小的速度是不同的；總體來說70下的試樣的腐蝕速率最小。圖2-15 混和油與1%的水腐蝕下的腐蝕速率從圖2-16中可以看出，腐蝕介質(zhì)為塔二聯(lián)時，隨著腐蝕時間的增加，試樣的腐蝕速率都逐漸減小，但減小的速度是不同的；總體來說70下的試樣的腐蝕速率最小，50下試樣的腐蝕速率最大。圖2-16 塔二聯(lián)油腐蝕下的腐蝕速率從圖2-17中可以看出，腐蝕介質(zhì)為（塔二聯(lián)0.5水）時，在同一溫度下，隨著腐蝕時間的增加，40、50、70下試樣的腐蝕速率逐漸減?。?0下試樣的腐蝕速率先降低后稍有升高。總體來說50下試樣的腐蝕速率最大，70下試樣腐蝕速率最小。圖2-17 塔二聯(lián)油與0.5%的水腐蝕下的腐蝕速率從圖2-18中可以看出，腐蝕介質(zhì)為塔一聯(lián)時，在同一溫度下，隨著腐蝕時間的增加，試樣的腐蝕速率都逐漸減??；總體來說50下試樣的腐蝕速率最大，70下的試樣的腐蝕速率最小。圖2-18 塔一聯(lián)油腐蝕下的腐蝕速率圖2-19塔一聯(lián)油與0.5%的水腐蝕下的腐蝕速率從圖2-19中可以看出，腐蝕介質(zhì)為（塔一聯(lián)油0.5%水）時，在同一溫度下，隨著腐蝕時間的增加，40、50、60、70下試樣的腐蝕速率逐漸減??；但總體來說在相同的腐蝕時間內(nèi)50下試樣的腐蝕速率最大，70下的試樣的腐蝕速率最小。綜合以上的分析可以看出以下幾點(diǎn)：1. 在同一介質(zhì)中，相同的腐蝕時間內(nèi)50的腐蝕速率比其余三個溫度大， 70時試樣的腐蝕速率最小，說明在50時，重質(zhì)原油對管道的腐蝕最嚴(yán)重，而70時，重質(zhì)原油對管道的腐蝕最小；2. 在72h、144h、288h實驗條件下塔一聯(lián)原油、塔二聯(lián)和混合油的平均腐蝕速率分別為0.030578mm/a、0.013967mm/a、0.007661mm/a，隨著時間的延長，腐蝕速率逐漸減??；3. 腐蝕速率的降低說明腐蝕受到了阻力，這方面的阻力主要來源于試樣表面在進(jìn)行一定的腐蝕后，表面形成了氧化膜保護(hù)了基體，降低了腐蝕的速度。 宏觀分析 從圖2-20可以看出，在試樣的表面有明顯的腐蝕痕跡，其中圖b最嚴(yán)重，說明在50腐蝕較嚴(yán)重；圖a、圖c中都有腐蝕的痕跡，而圖d即70下的宏觀表面腐蝕的痕跡較輕微，有可能腐蝕的最淺，也有可能是由于腐蝕產(chǎn)物已經(jīng)脫落。不能直接從宏觀照片判斷其腐蝕的嚴(yán)重與否，必須與微觀分析和腐蝕速率計算的結(jié)果相結(jié)合來分析。a ) 40b）50c) 60d）70圖2-20 試樣的宏觀分析圖 金相分析圖2-21 金相顯微鏡金相分析是金屬材料試驗研究的重要手段之一，為了得到材料的微觀組織形貌就要進(jìn)行金相分析21-24。本試驗的金相顯微分析采用LEICA MEF4A/M金相顯微鏡，如圖2-21所示，金相顯微鏡主要由以下部分組成：（1）顯微鏡； （2）適配鏡； （3）攝像器(CCD) ；（4）A/D(圖像采集)； （5）計算機(jī)。在去除腐蝕產(chǎn)物之前要進(jìn)行金相檢驗，對于不同腐蝕時間，不同溫度的試樣分別進(jìn)行金相分析，由于觀察試樣較多，不便一一進(jìn)行分析，分別選取了腐蝕時間為40、50、60、70，腐蝕介質(zhì)為混合油和混合油中加0.25%水，腐蝕時間288小時的金相照片。如圖2-22、2-23所示：a ) A56-40b）B22-50c) C45-60d）D35-70圖2-22 混合油腐蝕下試樣的金相照片圖2-22、2-23是不同溫度下試樣金相照片的對比圖， 從圖中可以看出，圖a中的劃痕為試樣加工過程中所產(chǎn)生，說明劃痕未被腐蝕掉，腐蝕較輕微；圖d中的加工痕跡也可以看到，腐蝕也較輕微，說明40、70下試樣的腐蝕速度較慢；圖b、圖c中試樣表面的劃痕不可見，其表面是黑色的腐蝕產(chǎn)物層說明其腐蝕的較嚴(yán)重些，尤其是圖b可以明顯看到腐蝕產(chǎn)物層最厚，說明50時的腐蝕最嚴(yán)重。a ) A05混0.25-40b）B35混0.25-50c) C71混0.25-60d）D48混0.25-70圖2-23 混合油與0.25%水腐蝕下試樣的金相照片 掃描電鏡分析金相照片中看到試樣的表面上有腐蝕的痕跡，為明確其腐蝕形貌用掃描電子顯微鏡進(jìn)行了分析。掃描電鏡是由電子槍發(fā)射出來的電子束，經(jīng)柵極聚焦后，在加速電壓作用下，經(jīng)過二至三個電磁透鏡所組成的電子光學(xué)系統(tǒng)，電子束會聚焦成一個細(xì)的電子束聚焦在樣品表面。在末極透鏡上邊有掃描線圈，在它的作用下使電子束在樣品表面掃描。由于高能電子束與樣品物質(zhì)的交互作用，產(chǎn)生了各種信息，這些信號被相應(yīng)的接收器接收，經(jīng)放大后送到顯像管的柵極上，調(diào)制顯像管的亮度。圖 2-24 掃描電子顯微鏡本試驗的掃描電子顯微分析采用KYKY-2800型掃描電子顯微鏡，如圖2-24所示，主要技術(shù)參數(shù)為：分辨率保證4.5nm（鎢絲陰極），電子槍為自給偏壓三級電子槍，鎢絲陰極；柵帽到陽極的距離可調(diào)，適合低加速電壓；在透鏡中間有真空密封的電子束通道管；物鏡光闌為外部可調(diào)的三個光闌。放大倍數(shù)：15250000；加速電壓：0-30KV。 選取了典型的三個試樣C18、C35、D35進(jìn)行了掃描電子顯微鏡的分析，如圖2-25所示。a ) C18b）D35c) C37側(cè)面2-25 掃描電鏡照片 從圖中可以看出在試樣的表面有腐蝕產(chǎn)物的析出，圖a中可以看出有片狀的腐蝕產(chǎn)物，大體都處在同一平面上；圖b中看出腐蝕產(chǎn)物不在同一平面上，有不同深度的變化，說明腐蝕產(chǎn)物有剝落的現(xiàn)象；圖c中對試樣C37的側(cè)面進(jìn)行了觀察，發(fā)現(xiàn)有粒狀的腐蝕產(chǎn)物生成。圖2-26 X射線衍射儀 X射線衍射（XRD）分析掃描電鏡只能對腐蝕形貌進(jìn)行觀察，對腐蝕產(chǎn)物的物相分析采用X射線衍射（XRD）儀來進(jìn)行25。任何一種結(jié)晶物質(zhì)都具有特定的晶體結(jié)構(gòu)，在一定波長的X射線照射下，每種晶體物質(zhì)都給出自己特有的衍射花樣（衍射線的位置和強(qiáng)度）。每一種物質(zhì)和它的衍射花樣都是一一對應(yīng)的，不可能有兩種物質(zhì)給出完全相同的衍射花樣。如果試樣中存在兩種以上不同結(jié)構(gòu)的物質(zhì)時，每種物質(zhì)所特有的衍射花樣不變，多相試樣的衍射花樣只是由它所含物質(zhì)的衍射花樣機(jī)械的疊加而成。本試驗采用D/max-rA旋轉(zhuǎn)陽極X射線衍射儀。其主要參數(shù)如下：1）靶/單色器：Cu/石墨單色器；2）步寬（掃描速度）：0.02；3）設(shè)置時間：0.4SEC；4）發(fā)散狹縫/防發(fā)散狹縫/接受狹縫：1/1/0.15。 選取表面腐蝕較嚴(yán)重的三個試樣B43、B69、C49進(jìn)行了XRD分析，對于B49進(jìn)行了底面的觀察。如圖2-27所示：a ) B43b）B69底c) C49圖2-27 XRD分析圖XRD對試樣表面腐蝕產(chǎn)物的厚度有要求，如果小于10m，可能測不出結(jié)果；對本試驗中，從圖2-27可以看出，在衍射角為45時，面間距d為210-1nm左右，d值是鑒定物相的主要依據(jù)，但由于試樣及測試條件與標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)的差異，所得d值一般有一定的偏差；因此，將測量數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)卡片對照時，允許d值有差別，但差別一般應(yīng)小于0.002nm。檢索標(biāo)準(zhǔn)卡片PDF6-696得到“o”點(diǎn)為-Fe。由于腐蝕產(chǎn)物厚度較小，其他的峰值未判別清楚，于是，進(jìn)行了X射線光電子能譜分析。圖2-28 X光電子能譜儀 X射線光電子能譜（XPS）分析X射線光電子能譜的基本原理是當(dāng)一束特定能量的X射線輻照樣品,在樣品表面發(fā)生光電效應(yīng),就會產(chǎn)生與被測元素內(nèi)層電子能級有關(guān)的具有特征能量的光電子,對這些光電子的能量分布進(jìn)行分析,便得到光電子能譜圖。XPS用的激發(fā)源為X射線，由于X射線能量很大，它不僅能使結(jié)合能小的價電子電離，也能使結(jié)合能大的內(nèi)層電子電離。由于內(nèi)層電子比價電子有更大的光致電離幾率(一般，電子的結(jié)合能與激發(fā)光子的能量越接近，光致電離的幾率越大)，因此XPS主要研究內(nèi)層電子。由于內(nèi)層電子不參與化學(xué)鍵而保持其原子特性，故XPS特別適合做化學(xué)分析。X光電子能譜(XPS)是研究物質(zhì)表面組成及結(jié)構(gòu)的一種重要研究手段。通過XPS精確測定樣品表面層(深度小于100)中原子內(nèi)層電子結(jié)合能及結(jié)合能的變化(化學(xué)位移)，可判斷樣品表面的化學(xué)組成、原子狀態(tài)或分子結(jié)構(gòu)等。測試儀器為英國KRATOS公司生產(chǎn)的XSAM800型多功能電子能譜儀，圖2-28所示；測試條件為：激發(fā)源Mgkal253.6ev，16mAxl2.5KV；分析室真空優(yōu)于210-7Pa；以玷污炭C15=284.8ev為能量參考。由于XPS試樣要求最大尺寸為881mm，腐蝕后再進(jìn)行磨制勢必破壞表面的腐蝕層，于是我們事先將試樣磨制成XPS要求尺寸，其中有一個面未進(jìn)行磨制，保持其原有的加工條件；放入恒溫箱中進(jìn)行試驗，試驗溫度為70，腐蝕時間為144小時。圖2-29 XPS全掃描譜圖2-29是對試樣的XPS全掃描譜圖，對其中峰值的標(biāo)定是通過模型擬合進(jìn)行的。標(biāo)定過程如下：圖2-30是C元素XPS分析擬合圖，是將圖2-29中在結(jié)合能為276ev296ev的峰截出，用軟件進(jìn)行擬合，對應(yīng)于 C 1s的C-O鍵結(jié)合能為284.83 eV而圖中C粒子的結(jié)合能為284.826ev， 因此可以確定284.826ev歸屬于C-O鍵。圖2-30 C元素XPS分析擬合圖圖2-31是N元素XPS分析擬合圖，是將圖2-29中結(jié)合能為390ev414ev的峰截出，用軟件進(jìn)行擬合，N-C鍵的結(jié)合能為399.5ev，圖中擬合到的N粒子結(jié)合能為399.505ev，因此可確定。399.505譜峰歸屬于N-C鍵。圖2-31 N元素XPS分析擬合圖圖2-32是O元素XPS分析擬合圖，將圖2-29中結(jié)合能為524ev540ev的峰截出，用軟件進(jìn)行擬合，樣品的O ls譜峰相對較為復(fù)雜，其中529.93eV譜峰歸屬于Fe2O3 表面晶格中的O ls特征峰。圖2-32 O元素XPS分析擬合圖圖2-33是Fe元素XPS分析擬合圖，是將圖2-29中結(jié)合能為704ev736ev的峰截出，用軟件進(jìn)行擬合，圖中Fe粒子的結(jié)合能為711.047ev,對于Fe2O3中Fe元素的標(biāo)準(zhǔn)結(jié)合能為710.9ev，因此711.047譜峰歸屬于Fe2O3。圖2-33 Fe元素XPS分析擬合圖經(jīng)過一系列的擬合可以得到XPS全掃描譜的分析圖，見圖2-34：圖2-34 XPS分析圖譜通過以上分析，可以判定試樣的腐蝕產(chǎn)物主要為Fe2O3，也存在碳離子、氮離子與鐵形成的化合物。2.1.6 室內(nèi)試驗結(jié)論通過以上的分析，可以得到以下結(jié)論：1. 50下試樣的腐蝕最嚴(yán)重，其次是40、60，腐蝕最輕微的是70；2. 可以判定試樣的腐蝕產(chǎn)物中有Fe2O3，也可能存在碳離子、氮離子與鐵形成的化合物；3. 在同一介質(zhì)中，相同的腐蝕時間內(nèi)50的腐蝕速率比其余三個溫度大， 70時試樣的腐蝕速率最小，說明在50時，重質(zhì)原油對管道的腐蝕最嚴(yán)重，而70時，重質(zhì)原油對管道的腐蝕最?。?. 腐蝕速率的降低說明腐蝕受到了阻力，這方面的阻力主要來源于試樣表面在進(jìn)行一定的腐蝕后，表面形成了氧化膜保護(hù)了基體，降低了腐蝕的速度。2.2 現(xiàn)場在線掛片失重試驗分析采用CORR-CP失重掛片裝置，2008.1.252008.8.14在705、首站和三聯(lián)進(jìn)行了200天的現(xiàn)場在線掛片失重實驗，監(jiān)測點(diǎn)為出站干線，見圖2-35所示，圖2-36為掛片裝置取出的掛片情況。圖2-35 CORR-CP失重掛片裝置 圖2-36 取出的失重試驗掛片 試驗所用試樣為重質(zhì)原油動態(tài)腐蝕試驗的掛片試樣，試樣共6個，試樣分別取自首站、705站、三聯(lián)，對應(yīng)樣品編號如表2-6所示。表2-6 試樣編號腐蝕介質(zhì)首站705站三聯(lián)編號6#3#4#10#14#5#試驗所用的儀器設(shè)備包括：（1）FA1004數(shù)顯天平，量程100g，精度為0. 1mg；（2）LEICA MEF4A/M金相顯微鏡；（3）KYKY-2800掃描電子顯微鏡；（4）D/max-rA旋轉(zhuǎn)陽極X射線衍射儀，步寬0.02；（5）XSAM 800X光電子能譜儀；（6）俄歇電子能譜（AES）儀。金屬掛片試驗為動態(tài)腐蝕試驗，計算掛片的腐蝕速率，對腐蝕形貌、腐蝕產(chǎn)物、腐蝕缺陷進(jìn)行檢測，具體步驟包括：（1）將試樣用丙酮清洗，再用酒精進(jìn)行脫水，用吹風(fēng)機(jī)吹干，進(jìn)行稱重，見圖2-1；（2）同一組中選取一個試樣進(jìn)行金相檢查，另一個進(jìn)行XRD分析；（3）選取典型試樣進(jìn)行切割，用掃描電鏡觀察表面形貌，用XPS分析表面腐蝕產(chǎn)物；（3）用毛刷去除試樣表面附著物，做好酸洗前的準(zhǔn)備；（4）將試樣放入1：5的鹽酸溶液內(nèi)浸泡2分鐘，除去腐蝕產(chǎn)物，再稱量酸洗后的重量。2.2.1 腐蝕速率試樣腐蝕前進(jìn)行了稱重，腐蝕試驗結(jié)束后，對試樣進(jìn)行清洗，吹干后，進(jìn)行腐蝕后稱重，用稀酸洗掉腐蝕產(chǎn)物后又進(jìn)行了稱重，其重量數(shù)據(jù)見表2-7。表2-7 試樣的重量數(shù)據(jù)表 位置編號腐蝕前重量（g）腐蝕后重量（g）酸洗后重量（g）首站6#19.554419.505919.466010#19.650319.584019.5399705站3#19.636819.520014#19.660519.589819.5357三聯(lián)4#19.645419.597719.58945#19.356219.315419.3086注：表中缺少3#試樣酸洗后重量數(shù)據(jù)，是因為對3#試樣切割取樣進(jìn)行了掃描電鏡觀察和XPS分析。根據(jù)GB10124-88金屬材料實驗室均勻腐蝕全浸試驗方法，試樣的腐蝕速率用失重法表示為式（2-1）。根據(jù)試樣單位面積上的腐蝕產(chǎn)生的重量差和現(xiàn)場掛片200天（4800h）可以確定相應(yīng)的腐蝕速率，結(jié)果見下表所示。表2-8 試樣腐蝕重量和腐蝕速率位置編號酸洗后重量差（g）試樣表面積（m2）單位面積的重量差（g/m2）腐蝕速率（mm/a）平均腐蝕速率（mm/a）腐蝕程度排序首站6#0.08840.00258434.2105260.0079530.008924210#0.11040.00