多相流海底管道内腐蚀模型研究

(重庆工商大学融智学院，重庆 401320)

调研发现，作为海上油气田的主动脉和生命线[1]的海底管道49%为混输管道[2]，其输送的介质为油、气、水多相介质，其流动形态复杂且气相介质中含有CO2/H2S，水相介质中存在Cl-，比单相输送的腐蚀更严重，同时增加了管道腐蚀速率预测的难度。

崔钺等[3]基于流场作用和De Waard 95腐蚀预测模型，改进了CO2腐蚀模型，为天然气管线腐蚀预测体系的建立提供一种新思路。张清等[4]首次将分压比pCO2/pH2S引入油管钢腐蚀速率预测模型，在不同分压比下，视一种气体腐蚀为主导，另一种气体腐蚀为影响因素来建立两个分模型，进而将两个分模型叠加，得到总的腐蚀速率预测模型。该预测模型与已有预测模型完全兼容，且与试验数据吻合较好。姚彬等[5]研究油管腐蚀是由H2S-CO2-Cl--H2O体系引起的电化学腐蚀，以CO2腐蚀为主，同时存在H2S腐蚀，Cl-对腐蚀穿孔有一定的促进作用。建议添加缓蚀剂或对油管添加表面涂层、镀层和油管衬里，提高油管服役寿命。

通过调研发现，针对CO2/H2S/Cl-共存条件下的腐蚀机理有专家在进行研究，但是对于多种因素下的协同腐蚀模型研究较少。因此，为了更好地掌握海底管道在CO2/H2S/Cl-多因素协同作用下的腐蚀速率，亟需研究海底管道在CO2/H2S/Cl-共存条件下的腐蚀模型。

1 腐蚀机理

1.1 CO2腐蚀机理

碳钢的CO2腐蚀被称为甜腐蚀，是石油和天然气工业中的主要问题。干燥的CO2气体本身不具有腐蚀性，遇水生成碳酸，与金属表面接触产生腐蚀。CO2的反应式[6]为：

(1)

(2)

(3)

(4)

因此，CO2腐蚀形成的腐蚀产物FeCO3，根据腐蚀环境的不同，具有不同的表现形式，在某些环境中对钢铁具有一定的保护性。……