腐蚀挂片NACE标准规范Word文件下载.docx

1、本标准建议并鼓励使用统一并且得到认证的方法来监测油田作业的失重腐蚀现象。本标准对准备、分析和安装金属腐蚀挂片的步骤进行了概述。解释腐蚀挂片的因素也包括在内。在石油公司及其相关服务公司中，同类的标准尚未出现，因此，NACE里的任务组T-1C-6（它是研究油田设备腐蚀状况的1T-1C（单位委员的成员）着手对腐蚀挂片的准备、安装与分析编写了该标准。本标准分别在1986年由T-1C-11任务组，在1991年由T-1C-23任务组进行修订并在T-1集团委员会支持下发行。第一部分:概述 1.1本标准作为油田作业里腐蚀挂片的使用的指导。油田作业包括了油、水和汽的操作系统。（在本文中，系统可指一个功能单位如:

2、生产井;输油管线和油轮;水;油或气体开采设施;水或气体加入安全设施;或气体千化与添加设施）。腐蚀挂片的测试就是将一块小金属片（挂片）暴露在特定以监测装置的腐蚀率很少等同于系统管道中的实际腐蚀速率。实际的系统的腐蚀率可以通过无损腐蚀挂片的高腐蚀率降低的话，那就表明此措施的效果是明显的。以上方法并不包含对物理腐蚀的分析，如颗粒碰撞，受力裂损，硫化物撞裂损等。后者将在其他地方谈到（1和2部分）。1.2 本文件描述了金属挂片的准备与使用技术以及腐蚀率计算方法。1.3 挂片的规格，金属的成分，表面处理以及挂片支撑器会因为使用者要求的不同和系统设计不同而不同。挂片通常都是成对安装，然后取得腐蚀平均值。挂片

3、可以单独使用，但与下列其他腐蚀监测方法共同使用时效果更佳，如测试接头，氢探头，锌探头，极化仪器，防腐蚀监测，化学分析，无损厚度测量、测径检验和腐蚀速率记录。1.4 正如本文中所陈述挂片是用来测量挂片使用期间金属流失的总量。它们显示了已经发生的腐蚀情况，我们不能凭仅仅一片挂片来决定具体腐蚀情况。腐蚀率变化信息可以通过在一个时间安装几个挂片然后再较短的时间间隔中取出来并作评估测试。其他监测方法（如在1-3段中提到的）可以帮助提供更确切都数据，挂片所提供的数据可以用来作为“预测事件的腐蚀监测”的有力证据。1.5 除了重量流失，挂片分析中的重量因素还包括:安装地点，使用时间，蚀坑深度的，表明状况（受碰

4、撞或侵蚀），腐蚀品成结垢以及操作因素（如停机、失常或添加缓腐剂）。 （1） NACE的MR0175标准（最新版本）提到“油田设备中硫化物应力防裂金属材料”（休斯顿，德克萨斯:NACE127,EM.MOOP,JJUARGA）“影响管线氢化裂缝的因素”，1976年NACE年会，第144页。1.6 某个系统里的腐蚀率不应该与其他不相关的系统的腐蚀率相比较，但是:相同系统的腐蚀率（即两个环境一样的系统）会常常有关联。在同一系统变换挂片的使用参数（如位置或时间）可以获得额外的信息。例如，在一个系统内，腐蚀率会因为流速度改变而改变，如果在腐蚀介质（如氧气）的顺流或逆流方向放入挂片，则其腐蚀率达变化更为明显

5、。第三部分:挂片的使用 2.1 挂片的准备 2.1.1 选择一种不会改变其金属性质挂片的准备（安装）方法，如有研磨操作，应尽量避免表面温度过高以免改变挂片的微结构。2.1.2在挂片上蚀刻或印上永久的系列号，在下列情况下，挂片支撑器都有可能受到应力腐蚀裂解。 2.1.2.1 暴露于易使挂片和支撑器的合金产生应力裂缝的环境。2.1.2.2 应力足以导致裂缝，这种应力可能来自残留应力（如打印号码时的力）和外部受力的结合。 2.1.2.3 在油田作业中低硫钢的应力腐蚀裂纹的例子非常少见。然而使用者应注意到挂片的碎片会顺流而下进而影响到阀门和其他正常作业。2.1.3冷处理金属的边角如严重影响到挂片数据时

6、可将其车或磨掉。冲压而成的挂片的价格会低于研磨而成的挂片。在大部分油田监测中用冲压挂片已经可以满足要求。2.1.4 挂片的表面处理与被监测物（如钢管，通道等）的表面处理相同是最为理想的。由于这种情况不太现实，因此不同表面处理也可接受，尽管表面处理并不是绝对重要，但对比较不同组挂片时表面处理的统一性就显得举重若轻了。挂片可用120粒砂纸打磨，用细砂纸抛光或用4号喷砂机打砂，用玻璃珠打砂可以达到表面的光滑程度的一致，但玻璃珠可能除不了污垢和锈迹，所有抛光打磨操作都应避免使用金属颗粒。2.1.5 挂片清洁完毕后，应使适当的操作方法以避免表面沾上油污、汗迹等其他外来物资。下列工具或方法都可以使用:干净

7、的不起毛的手套或棉布，一次性塑料手套，带护套的钳子或镊子。 2.1.6 在通风良好的情况下，用碳水溶液如二甲苯、甲苯、二氧乙烷洗去残留油污再用异丙基酒精漂洗。假如没有油污，那么用酒精或者丙酮清洗便足够。2.1.7 烘子挂片并以0.1毫克的精确度来称其重量。记录下重量，系列号码及外部尺寸。（对于测试接头或其他较大型的腐蚀测试件，请参照3.6段）。2.1.8 装运之前，独立包装的挂片可以储存在密封硅胶粒中。挂片可用纸包起来或用防潮防腐信封装起。2.2挂片在使用前和使用后的操作程序 2.2.1 在安装挂片之前，下面的信息需要记录下来，挂片系列号，系统名称，挂片在系统中的位置（包括液相和气相），及挂片

8、和支撑器的朝向。在附件A中可以参考一下数据例子。2.2.2 在安装程序过程中，操作需极其小心以免让挂片沾上油污。见2.1.5 2.2.3 取出挂片时，记录下挂片系列号，日期，外观上的任何侵蚀或机械损伤:或者如附件A所提到的结垢或腐蚀物沉积。其他相关数据如封并对时间，流速度变化，以及缓腐剂的使用都必需记录下来。一般来说，挂片取下时需要拍照，犹其在腐蚀物或结垢比较重要时，注意避免使挂片受氧化或其他非常操作。2.2.4 挂片应储存在防潮或经防潮防腐处理的信封并立即送往实验室进行分析。千万不要让挂片涂上任何油脂，因为这样会改变其结果。运送前可用纸巾或干净的软绵布来擦干净挂片，腐蚀物和结垢不能在现场除去

9、。2.3使用后的挂片在实验室中清洗河称重步骤:00 作为防潮用的硅胶粒作用后可以在246-261F（119C-127C） 温度下除去水分重新利用。包装再利用的硅胶粒储存在密封器中。由于硅胶粒里加入了氯化钻，因此在它受潮饱和后会改变颜色。2.3.1 记录下挂片系列号，如果挂片在现场未拍照的话，那么在实验室中清洗前后都应该拍照。以0.1毫克的精确度称重。2.3.2 观察挂片外观并作记录。给挂片的结垢河其他附着物作品质分析。2.3.3 将挂片浸入适当地碳水溶液中，如一甲苯或甲苯，浸去油污和石蜡油等。用并丙基酒精或丙酮漂洗，处理这类溶剂时要在通风良好的情况下进行。用温和地干气流吹干，假如需要对酸性可溶

10、物进行量的分析时可以再一次测量。2.3.4 将挂片浸入15,浓度的盐酸中，去掉矿物质和腐蚀物，可以用超声波来加快清洗过程。在酸清洗过程中，可用很多方法来保护合金钢，下列的方法都足行之有效的:1、溶剂基由37.5,盐酸再按每升加10克0.8T组成。2、使用前，用等量的蒸馏水进行稀释，挂片上的结垢或腐蚀附着很紧时可用。2.3.5 清洗后，将挂片浸入碳酸氢钠饱和合溶剂一分钟以中和酸性，再用蒸馏水进行清洗，如果DBT也使用的话，可以不用中和程度。2.3.6 接着马上用异炳基酒精或丙酮漂洗并用干气流吹干，气管必须带开关方便操作和过滤器以除去杂杂质和水分。在用酒精或丙酮清洗时可以用清洁剂加上钢绵来擦去一些

11、顽固粘膜。观察并作记录。2.3.7 使用前（放入腐蚀介质中）的测重记录可用来证明清洁所损的重量并不重要。3材料（密度表）克/CM:铝/2.70，格雷铸铁/7.87，可锻铸铁/7.27;镁/1.74;镍18.90,锌/7-13, AISI, 304/7.90, AISI316/8.00, 321.347/8.02, AISI410/7.70, UNSSI7400/7.80, 13Cr/7.70,22铬5（DUPLEX）17.89。铜合金:海军黄铜/8.53, 红铜85,/8.75,AISI1010,1018,1020/7086,黄铜/8.47,AISI4130,41.40/7.85,青铜5,铝/

12、8.179,铬1/7.67,碳青铜10,/8.785,/7.98,白铜/8.949,/8.10,铝青铜合金/7.80,镀青铜/8.35. （1） 所有合金如无特别注明就是锻制的，（米源:美国金属协会（ASM）出版的金属手册，8版第一卷） 2.4平均腐蚀率达计算 ），暴露于腐蚀介质的总面积（包2.4.1 先计算出腐蚀挂片所失的总重量，然后除以金属密度（附表1括边角），还有使用时间，以此来得腐蚀率达平均值。支撑器所覆盖的部分或其他被覆盖部分面积不计算在内。下面公式可用来计算结果。2.4.1.1计算方法与参考段7.8和9相符合并按METRIC（SIX4）版本进行。等式:CR=平均渗透率，毫米每年（M

13、M/A） W=总损失重量:克（G） 2A=腐蚀挂片暴露于介质的总面积，平方毫米（MM） T=暴露（使用）时间，天（D） 3D=挂片材质密度，克每立方厘米（G/CM） 2.4.1.2 美国常用单位 CR=平均渗透率，密耳每年（MPY）（密耳,0.001英寸） W=总损失重量，克（G） 2A=腐蚀挂片暴露于介质的总面积，平方英寸（N） T=暴露（使用）时间，天（D） 3D=挂片材质密度，克每立方厘米（G/CM） 2.4.1.3 换算7.8.9 1MM/A=39.4MPY 1MM/A=0.0394MPY（MM=微米） 1MPY=0.0254MM/A 1MPY=0.001寸/年（寸每年） 2.4.2

14、单位面积损失重量的计算 （4）国际单位系统 2.4.2.1公制单位 2克每平方米每天每单位面积（G/ M/D） 等式:2CR=腐蚀率，克每平方米每天每单位面积（G/ M/D） W=总损失重量，克（G） 2Am暴露于介质的总面积，平方米（M） 2.4.2.2 美国常用单位 2磅每平方英尺每年（LB/FT/Y） 2CR=腐蚀率，磅每平方英尺每年（LB/FT/Y） 2A=暴露于介质的总面积，平方英寸（IN） T=暴露（使用）时间，天（D） 2.5 由坑蚀率判定坑蚀会导致一些不正确因素，这是因为坑蚀可能需要一定时间。形式坑蚀时间会不尽相同，坑蚀程度也可能不统一。因此在预测项目失效时间而且又用到坑蚀率达

15、话就应该非常小心。2.5.1 坑蚀率 等式 2.5.2 坑蚀的深度可用测深仪或针式测必须小到可以伸入蚀坑的底部。用光学显微镜也可测出其深度。光学显微镜首先聚焦于蚀坑周围，然后再聚焦蚀坑底部。如果对深度的测量精确度要求很高时，可用金属相載面图来计算。以上测量技术用于任何挂片。单位面积达蚀坑密度要记录下来，其他有关测量蚀坑的信息可参考第10段。腐蚀挂片的安装 3.1 腐蚀挂片的种类 3.1.1 腐蚀挂片可在腐蚀顾问公司，防腐剂供应商还有腐蚀监测实验室购买到，挂片的规格与形状的选择可根据挂片支撑器类型，管线尺寸，入口方向来决定。通常来说都会指定选用少量几种规格以便尽量减少库存量和减少操作准备的困难。

16、3.1.2 垫片状挂片有多种规格尺寸（如图1所示）。一般根据其它装入的法兰尺寸进行决定，因为此挂片须夹在两片法兰之间。3.1.3 用于钻管接门的环状挂片请参考图二。有关钻管挂片的使用 请参考第11段 3.1.4 腐蚀挂片可改装后并用来研究氧浓差电池，用橡胶带缠绕挂片周围以隔绝金属与氧气发接触，如果有氧水化合物时应该用防油弹性橡胶。这种挂片不适用损失重量测试。在高流速环境下此类挂片也不适用。3.2 挂片成分 3.2.1 挂片通常用低碳钢（含碳0.1-0.2,）来制造，形状如条状或碳状。由于测试点原因，挂片的材质通常都与所在系统的材质相同。3.3 挂片支撑器有很多规格和形状，可用来安装图形的，棒状

17、的，或扁条状的挂片，在图1.3和4中可见到常用的几种支撑器。3.3.1根据系统的不同，支撑器的安装有多种方法，但安装必须完成以下步骤:3.3.1.1 在系统中有稳固定支撑依托。3.3.1.2 挂片与挂片，挂片与支撑器与管线，管壁都要绝缘以避免锌化腐蚀。 3.3.1.3 保持挂片在系统的位置适当而且不变。（如:在气相还是液相，与流向平行还是交叉）。 第6页 图解1-垫片状挂片安装在两片环密封法兰之间。注:挂片尺寸由法兰尺寸和压力等级决定。 图解2-钻管腐蚀挂片，（A）钢腐蚀率（按APIRP13B标准生产）:（B）带塑料护管钢腐蚀环:（C）安装。图解3-扁平挂片支撑器使用2寸（51MM）管插接件。

18、同时显示安装方法和挂片的附件。 图解4-圆状挂片支撑器用2寸（51MM）管插接件，特殊的绝缘碟可安装8根棒状挂片。 3.3.1.4 现场简易和快速更换挂片 3.3.2 挂片支撑器，如图解3所示，要做好记号，这样当用时可确定其位置朝向。（见3.4.6段） 3.3.3 在如图解1，3和4中所示，安装和取出挂片之前时系统要减压。3.3.4 在图解5和6可见在有压力的系统下安装和取出挂片的特殊支撑器的例子。图解5是与普通阀共用的安装工具。图解6是 需要特殊阀件的工具。在有压力的系统上进行操作时，系统应可以容纳工具的长度。总长取决于服务阀与管道的底部距离。3.3.5 支撑器可以将碟状挂片固定在管壁上。紧

19、贴在管壁上的挂片比那些入介质流动条状或棒状挂片要少受很多介质流冲击。因此这种挂片对于管壁之间作桥梁作用。这样电流动短路的可能会增加或减少挂片的腐蚀率。图解5-在有压力下安装和拆卸挂片的工具。管接头进入到管线或管道上的阀门里。具体组合见左边图。挂片装上适当位置时，驱动工具可取出，同时支撑器可定位，如右边图。 图解6-在有压力系统下插入或取出挂片的取出工具:（A） 插入组合用来通过通管接头安装（插入）挂片（图6B），安装后将插入组合固定。 （B） 将特殊的焊在管件上的通管接头去掉。3.3.6 对于装在油井管道中的挂片也有相应的支撑器。挂片可附在管塞上（如图7）。管塞可在一些泵供应商或钢丝服务供应商

20、获得。另一种支撑器可装在边储油器心轴钢丝上。该支撑器可在气提升装置供应商或钢丝服务供应商获得。3.4 系统中的位置 3.4.1 为了从挂片或其他腐蚀监测装置中得到可靠的信息，挂片应该安装腐蚀正在发生或最有可能发生的地点。防腐和设计工程师在设计新设备时就应考虑有足够的通管接头来放置安装挂片。在已经在作业的系统中，腐蚀停机记录可证明腐蚀地区。用超声波或无线电波对金属壁厚进行测量也可似的旧系统的经验有巨大的参考价值。下面一些地点可考虑安放挂片:（1） 死水区 （2） 高流速区和碰撞区 （3） 氧气顺流进入点，如油罐泵，气体重聚系统，气体添加系统里的凝水管线。 （4） 在酸性系统中水容易聚集的地方，如

21、压缩机的吸入除尘器分离器，除水机中的出水管线，潮温气体管线中的低洼位置。（5） 含酸性气体的气流如胺或乙二醇。（6） 再生酸性乙二醇的气体部分。（7） 液体/气体转换地区，图解7-钢丝操作管道塞子可用作挂片支撑器。图解8-挂片安装地点的选择与腐蚀率测量分析必须将液体流形成地点和碰撞点考虑在内。此图显示了在流向改变时和潮湿气体升降时所发生的情况。此情况存在的影响性取决于很多方面，但流速更为重要。3.4.3 对临近井口设备的腐蚀监测可以安装清洗过和测过量重的短管或连接管（2英尺600MM长）安装在吸入器成中作为腐蚀挂片。吸入器通常不挂片因为本身具有挂片的作用。 3.4.4 井口管件及其他配件处于高

22、流速地区，而且会有有机酸性物质:如二氧化碳产生，水流可能会非常湍急。挂片应安装在节流阀上流和下流以评估流速，温度和相应的变化效果。 3.4.5 位于进口管线的挂片可能会受石蜡油堆积达影响，挂片应该在无石蜡油堆积的地方安装，在进口表面管线的挂片对进口下侧的腐蚀信息的反映可能不准确。但可以从中得到启示。 3.4.6条形挂片应朝向系统的流动介质。新挂片的位置与旧挂片的位置要保持一致。挂片的具体位置要记录下来（如在管道的上部、中部、底部）。3.4.7对有少量水分的管线的腐蚀监测常常使用测试接头（见3.6.1段），腐蚀挂片的安装须非常小心，以确保它们能反映腐蚀情况，挂片通常垂直于管线以确保其与水相的接触

23、。 3.5 暴露（使用）时间 3.5.1 在分析腐蚀挂片的数据时，暴露（使用）时间是很重要的。短期暴露（15-45天）可以较快得到答案，但与长期暴露（使用）相比，其腐蚀率会较高。比较严重的情况，如微生物结垢，就需要较长时间才能完成。在评估缓腐剂的效果时，短期使用时间有一定优势。长期暴露（使用）（60-90天）通常用来检测或定义坑蚀。多种挂片的支撑器用来比较评估长期与短期暴露（使用）的效果。由于暴露（使用）时间直接影响到测试结果，因此必须严格按照实际对允许公差进行设定且必须满足通常的使用情况。第10段 3.5.2 当挂片要用来评估和监测防潮防腐蚀加剂的作用时，应在添加防腐剂之前安装挂片。这在添加

24、防腐剂操作之前的时间间隔较长时犹为重要（如加入防腐剂、铺管、气井的分堆处理）。 3.6 其他监测装置 3.6.1 测试接头/短管通常为较短的管状物，长度在1-3英寸之间（300-900MM），与系统的规格和材质一样，如果测试接头的材质与其相邻房管线的材质一样时，接头的锌腐蚀不是一个问题，因此也不需要绝缘。如果材质不同的话，则需绝缘以防电镀锌腐蚀。如压力高时则要用带法兰的接头（短管）。与挂片相比较测试短接到暴露（使用）时间要长得多，一般为90天到2年。短期的暴露（使用）时间也可以提供一些数据，但正确定坑蚀率和总损失重量的决定一般要半年以上时间。总损失重量也可以通过对短接（短管）内部体积在使用前后

25、的准确计算而得出。检测坑蚀时，可在确定总损失重量后将其纵向切成两半。假如总损失重量只反映内部腐蚀情况的话，短接到外表面应注意保护以免受大气或土壤侵蚀。腐蚀短接加上法兰的话会影响腐蚀率达正确性。但不论如何，加法兰的短接到坑蚀率还是正确的。测试短接/短管在使用前后都要清洁准确地测量器体积、重量及壁厚。 3.6.2 电子设施，14-17 电子腐蚀和防腐要监测仪器包括电阻试仪、极化仪、电探头、真空电解氢探头。所有这些仪器都可以用来作短期变化的测试，这些挂片可能做不到，因为挂片是计算平均值。一些极化和电探头的可游离金属离子可以通过使用前后的重量测试得出。3.6.3 氢探头，腐蚀挂片可附在加压型氢探头来对

26、挂片总损失重量和氢探头说聚集的氢离子数量进行比较。挂片应与探头绝缘。3.6.4 其他腐蚀监测方法，与腐蚀挂片同时使用的其他监测方法已在3段中列举。 第四部分:挂片报告的数据记录 4.1 附件A的腐蚀挂片报告例子说明了在腐蚀监测程序中所用到的信息。每个挂片都应有独立的报告表格。表格可在商业性质的实验室或防腐剂供应商处购得。挂片的完整记录对缓腐措施的评估有非常重要的意义。第五部分:挂片数据的分析 5.1 腐蚀挂片和其他监测仪器的数据很少会与系统观察到的腐蚀率完全一致。影响一致信的因素包括挂片所处位置和多相流动特性。单相系统的挂片，如注水管线，系统腐蚀率达一致性要比多相系统（油、水、气）中的挂片要高

27、。在分层多相系统中，挂片收侵蚀的部分会聚中在腐蚀性强的相中。挂片可提供长期的有价值得资料。腐蚀挂片对一些间歇性情况的反映会误差较大，如定期位注水系统中加入氢气或在气系统中加入水。带护套的挂片有时可对定期加氧提供有价值得证据。这类间歇性情况可通过极化或电仪器（液相）或电阻型仪器（液相或气相）来进行测试。挂片数据只反映使用期间的平均腐蚀率。较大的变化如使用防腐措施可通过挂片来评估。挂片数据也可用作其他腐蚀监测方法的备考资料。系统的数据同时与研究的系统的腐蚀停机率有联系。5.2 连续监测非常必要，这样当腐蚀率发生变化的可以马上测到。为了预防危险和代价很高的停机出现，也可预先采取防腐措施。5.3 在表

28、2中可看到分析测量腐蚀和坑蚀率达有用指导。表2中的平均腐蚀和坑蚀率只用作指导。表格资料是从碳钢系统中得的，对挂片的腐蚀率达评估也要用到常识。安装在受力较大系统中的挂片的腐蚀率可能比其系统内部实际腐蚀率要大些。普通挂片都是进入到相流当中，因此比管壁要多受冲击。而且，挂片是清洗过的不带保护膜的，而管壁则一般都会有保护。某一个周围形成并减缓腐蚀程度。在一些系统中，腐蚀率可能在一段较长时间后增大。坑蚀通常都是在一个“潜伏期”后才发生的，结垢腐蚀只有在经过一段相当长的时间后形成结垢才变得严重用防腐蚀金属制造的挂片可安装在腐蚀挂片旁边来监测机械侵蚀程度。5.3.1 对表2数据的适用要同时从经济和安全的角度

29、考虑。例如，一个短期的工程项目所能忍受的腐蚀率当然要比一个长期的高投入的工程项目要高得多。5.3.2 平均渗透率达计算（2.4.1段）追求金属损失的统一性。这在生产操作是不可行的。从生产作业角度来看，蚀坑深度的测量是最应优先考虑的，因为它决定腐蚀的严重性与否。对于一条壁厚较薄的热交换管来说5MPY的坑蚀率已经是非常严重的了。而同样的腐蚀率对于一条3英寸（76毫米）壁厚的套管来说却是无足轻重。坑蚀率达评估可依2.5段的进行。表2油生产系统中挂片腐蚀率的定性分类平均腐蚀率，坑蚀率（见2.5段）美国常用单位（MPY）/国际公制（毫米/年）（MM/A） 低，1.0，25，5，127 中等1.0-4.925-1265-7.9127-201 高5.0-10127-2548-15202-381 严重，10，254，15，381 （1） MPY=重耳每年 （2） MM/A=毫米/每年