5 腐蚀产物成分分析

表2 油管螺纹部位外表面腐蚀产物EDS分析结果

如表2所示，油管螺纹部位外表面腐蚀产物中主要含有铁、碳、氧元素，另还含有钙、镁、钠等元素。

图7 油管螺纹部位外表面腐蚀产物XRD谱

如图7所示，油管螺纹部位外表面的腐蚀产物主要为FeCO3。

模拟工况腐蚀试验试验

材料为50mm×10mm×3mm的L80钢挂片，由现场所取管段加工而成。依据油管的现场服役工况，在高温高压釜内进行模拟腐蚀试验，分析L80钢在现场环境下的腐蚀行为。水样分析结果如表3所示，试验参数如表4所示。

表3 腐蚀介质的成分

表4 腐蚀试验参数

表5 L80钢试样腐蚀试验结果

由表5可见，试样平均腐蚀速率为0.0853 mm·a－1，根据NACE RP0775对腐蚀程度的分级，属轻度腐蚀。

图8 腐蚀试样表面微观形貌

由图8可见，试样表面腐蚀比较轻微，无明显的腐蚀坑，可观察到原始表面的磨痕，仅存在少量的腐蚀产物，在扫描电镜下腐蚀产物的形态与现场管样螺纹部位外表面的腐蚀产物形态相同。

综合分析

1 腐蚀机理分析

能谱及X射线衍射分析结果表明，试样表面腐蚀产物主要为FeCO3，为典型的CO2腐蚀产物。模拟工况腐蚀试验后的试样表面腐蚀产物形态与现场管样螺纹部位表面腐蚀产物的形态相同，在扫描电镜下可观察到表面是相互穿插的斜六方晶体结构。油管螺纹部位表面的腐蚀产物类型及形态均呈现出典型的CO2腐蚀产物特征。结合该井的工况特点，该井不含H2S，CO2含量为6.1％，地层水矿化度较高，由此可初步判断存在CO2腐蚀。

CO2引起油套管材料的电化学腐蚀是氢去极化腐蚀，在夹杂物、晶界等处，H＋ 被还原成氢原子，随后聚合成氢气析出。CO2腐蚀机理如下:

能谱分析结果显示，腐蚀产物表面钙元素含量较高，但X射线衍射谱中没有出现含钙化合物CaCO3，这主要是因为在腐蚀过程中，溶液中的Fe2＋含量与CO32－含量乘积[Fe2＋]×[CO32－]超过FeCO3的溶度积Ksp时，FeCO3在材料表面沉积成膜，形成外层腐蚀产物膜，而Ca2＋则取代FeCO3中的Fe2＋形成（Fe，Ca）CO3复盐。

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