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304不銹鋼在鉆井廢棄液中的腐蝕行為

時(shí)間:2019-06-13    作者:無錫不銹鋼板    瀏覽:0

海上石油的開采會(huì)向海洋排放大量的鉆井廢棄液,包括鉆采廢水和廢棄鉆井泥漿。鉆井廢棄液通常都含有大量鈉、鈣、鉀等無機(jī)鹽(氯化物含量一般>600mg/L)、重金屬、油、有機(jī)物、以及工藝用化學(xué)藥品,這些物質(zhì)會(huì)對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重影響。世界各國(guó)都相繼制定了嚴(yán)格的法律約束鉆井污水向海中的排放。而在鉆井廢棄液處理工藝研究日益引發(fā)關(guān)注的同時(shí),針對(duì)該廢水環(huán)境中的材料腐蝕研究尚屬于空白。該廢水成分復(fù)雜,氯離子含量較高,易腐蝕普通的鋼材,且鉆井平臺(tái)因所處環(huán)境會(huì)受到海水霧化后的侵蝕,故需驗(yàn)證平臺(tái)設(shè)備所用材料的耐腐蝕性能及可靠性。 

  針對(duì)海上平臺(tái)鉆井污水的深度處理及回用技術(shù)領(lǐng)域中亟待解決的污水處理裝備選材問題,上海海事大學(xué)研究人員研究了化學(xué)設(shè)備常用候選材料304不銹鋼在鉆井廢棄液中的腐蝕行為,以為今后我國(guó)海上平臺(tái)鉆井廢棄液的核心處理設(shè)備及耐腐蝕管路的選材提供參考。 

  試材為304不銹鋼,腐蝕介質(zhì)為鉆井廢棄液,是利用采自于延長(zhǎng)油田的鉆采泥漿廢棄物,經(jīng)絮凝和過濾后得到的,其主要成分及性質(zhì):1300~1800mg/LCODcr,8000~10000mg/LCl-,21600mg/LTDS,電導(dǎo)率43200μS/cm,pH值7~8。CODcr是指化學(xué)需氧量,其反映了水中受還原性物質(zhì)污染的程度,這些物質(zhì)包括有機(jī)物、亞硝酸鹽、亞鐵鹽、硫化物等;TDS是指溶解性固體總量,TDS值越高,表示水中含有的雜質(zhì)越多。 

  綜合推斷,304金屬表層的保護(hù)膜隨著浸泡時(shí)間的延長(zhǎng)受到以Cl-為主的活性離子侵蝕,發(fā)生金屬溶解反應(yīng),腐蝕傾向加重。之后因?yàn)楸Wo(hù)膜的自修復(fù),抑制了腐蝕情況的加劇,耐腐蝕性變好。在整個(gè)試驗(yàn)的過程中,保護(hù)膜處于生成-被破壞-自修復(fù)的動(dòng)態(tài)變化過程中。 

  研究結(jié)果表明,304不銹鋼在鉆井廢液中浸泡腐蝕時(shí),浸泡初期(0~5d)耐腐蝕性能變化不大,5~10d自腐蝕電位和極化電阻急劇減小,腐蝕電流密度明顯增加,耐腐蝕性能變差。10~90d之間腐蝕電流密度逐漸減小,極化電阻逐漸增大,尤其是60~90d之間極化電阻值明顯增加,耐腐蝕性能變好。 

  EIS測(cè)試及其等效電路擬合結(jié)果顯示,在整個(gè)試驗(yàn)期間試樣表面的保護(hù)膜層處于生成-被破壞-自修復(fù)的動(dòng)態(tài)變化中,Rf和Rct值的波動(dòng)也證明了保護(hù)膜這一變化趨勢(shì),這使得304不銹鋼的耐腐蝕性能較好,浸泡90d的試樣表面生成了較為均勻的保護(hù)膜。

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