304不銹鋼在鉆井廢棄液中的腐蝕行為

海上石油的開(kāi)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(wú)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(wèn)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(guò)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(guò)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(guò)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。