腐蚀挂片:解析管道系统的“沉默哨兵”与腐蚀速率计算秘籍
2025-07-25 14:46:29 作者:本网发布 来源:夸克能源 分享至:

 在石油天然气领域,金属管道的腐蚀如同“无声的威胁”,时刻侵蚀设备安全与生产稳定。如何精准监测这种“慢性病”呢?

《对挂片分析标准NACE SP0775-2023版修订内容的解读》全面解读了腐蚀挂片的使用和操作规范。这些不起眼的金属试片,是如何成为守护管道健康的“沉默哨兵”呢?

腐蚀挂片:置身险境的“替身演员”



本 质:材质、表面处理状态与目标管道设备一致的金属试片。

使 命:被委以重任于金属管道易腐蚀部位(如低流速区、气液界面、固液沉积区),与管道内表面完全暴露在相同腐蚀环境(油、气、水等)。

原 理:作为管道的“替身”,挂片经历与实际管道物流相同的腐蚀环境。定期取出后,通过精密测量其腐蚀失重、表面形貌,推断在相同条件下金属管道内壁的腐蚀状况。‍



计算秘籍之一:平均腐蚀速率

平均腐蚀速率计算是挂片分析的核心步骤。NACE SP0775-2023依据基本原理,给出以下关键公式:

CR=K×(W/(A×T×D) )

公式参数深度解读:

CR腐蚀速率。核心目标值,直观反映金属被腐蚀消耗的快慢程度。

常用单位:毫米/(mm/a)密耳/(mpy)。

W挂片腐蚀失重。单位:克(g)。通过挂片暴露前精确称重(Initial Weight)和取出清洗后精确称重(Final Weight)相减得到。

A挂片暴露在介质中的总表面积。需精确测量计算。挂片通常有多个面,直接接触腐蚀介质的面才计入A,以常见的CI COSASCO各类型腐蚀挂片为例,其不同尺寸的表面积见表1

常用单位:平方毫米(mm²)、平方厘米(cm²)、平方英寸(in²)

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T:挂片暴露在腐蚀环境中的总时间。单位:天(days)。精确记录挂片安装和取出的日期时间。

D:挂片金属材料的密度。单位:克/立方厘米(g/cm³)。常见金属密度如碳钢X65约7.85 g/cm³、不锈钢316L约8.00g/cm³

K:单位转换常数。它的值取决于你最终想要的腐蚀速率单位(CR)。

当A取公制单位(mm2)时,CR单位为mm/a:K=3.65×10

当A取英制单位(in2)时,CR单位为 mpy:K=2.227×104

重要提示:必须根据选定的CR单位选择正确的K值!这是公式应用中最常出现错误点之一。



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应用示例


某混输管道中碳钢挂片(D=7.85g/cm³),暴露表面积A=33cm²,暴露时间T=90d,测得失重W=0.2500g。计算平均腐蚀速率(mm/a)过程为:

计算后平均腐蚀速率为约0.0391 mm/a,例如参照Q/HS 2064-2022《海上油气田生产工艺系统内腐蚀控制及效果评价要求定义》内腐蚀程度分级标准,确定为中度腐蚀,详情如表2。

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计算秘籍之二:最大点蚀速率

确定腐蚀挂片最深坑的深度,并除以暴露时间。以下公式可根据所需的单位确定最大点蚀率:


应用示例


经过深度测量校准的光学显微镜聚焦在凹坑的未腐蚀金属上,后聚焦在凹坑的底部测量坑深度,如图1所示:某混输管道中腐蚀挂片最深坑深度为66.5μm,暴露时间T=90d

最深坑深度测量结果

计算最大点蚀率(mm/a)过程为:

腐蚀挂片分析时应结合Q/HS 2064-2022标准第6.1条腐蚀特征确定内腐蚀控制程度,平均腐蚀速率不应高于 0.076mm/a,点蚀速率不应高于0.210mm/a,挂片表面不应出现肉眼可见的局部腐蚀。

常用各类型腐蚀挂片平均腐蚀速率和最大点蚀速率计算表模板.xlsx。如您需要,可下载直接后利用。


对挂片卫士最后的话

腐蚀挂片宛如一位兢兢业业的“沉默哨兵”,以简洁、高效且可靠的运行模式,持续为油气田工业设施贡献着关键的腐蚀情报。更为精准、快速、全面计算腐蚀速率,是对它传递信息的破译之举,也是理解腐蚀发展态势的关键一步。

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