20/316L双金属管的腐蚀失效原因分析

双金属复合管由两种不同的材质构成，多以碳钢材料为基管，保证双金属管的强度与韧性；以不锈钢和镍基合金等耐蚀性能较好的材料为内衬管，两端使用特殊方法焊接或特殊结构连接，因其具备优异的力学性能、良好的防腐蚀性能与相对低廉的价格而得到了广泛的应用。但随着20/316L双金属管在油气生产中的推广应用，关于内衬316L不锈钢的腐蚀失效问题也愈发突出，尤其是在条件苛刻的酸性技术环境中。西部某油田在采用20/316L双金属管作为集输管线输送凝析油、天然气和地层水的混合物时发现内衬管316L不锈钢内壁发生了局部腐蚀。中石化西北油田分公司石油工程技术院的研究者对20/316L双金属管的内衬管316L不锈钢进行了失效分析，明确了失效原因，提出了预防20/316L双金属管发生腐蚀失效的措施。

该失效管件基管为20钢，壁厚2mm，内衬管为316L不锈钢，壁厚为8mm，总壁厚约10mm。纵向解剖20/316L双金属管，观察316L内衬管内壁的腐蚀情况，采用BairdSpectro-vac2000直读光谱仪分析内衬管316L不锈钢的化学成分；采用LV-150型尼康金相显微镜观察316L不锈钢的金相组织，并参照标准GB/T10561-2005分析316L不锈钢中的夹杂物类型。参照GB/T12334-2001，利用LEO-1450扫描电镜观察316L内衬管的微观腐蚀形貌，并利用League2000能谱仪对腐蚀产物进行化学成分分析。研究结果表明：

（1）内衬管316L不锈钢化学成分与金相组织等基础性能均符合相关标准要求，即材质符合要求。

（2）Mg、Al、Ca氧化物夹杂物与316L不锈钢点蚀的形成有重要关系。这类夹杂物电位低于金属基体，周围Cr含量偏低，导致该区域金属基体优先发生溶解，形成点蚀源。根据非金属夹杂物级别评定结果可知，内衬管316L不锈钢中含有氧化铝类、球形氧化物等非金属夹杂物。

（3）内衬管316L不锈钢腐蚀失效的主要原因为服役工况中高浓度H2S与Cl-的存在，共同促进了钝化膜的破裂与点蚀的发展。

（4）20/316L双金属管输送介质为凝析油、天然气和地层水，密度相对较大的地层水、杂质等会在316L内衬官底部沉积，造成该区域的腐蚀环境较为苛刻，因此该区域局部腐蚀较为严重。

（5）建议选用耐蚀性能更好的管材作为双金属内衬管，或者添加缓蚀剂进行防护。