304不锈钢在钻井废弃液中的腐蚀行为

304不锈钢在钻井废弃液中的腐蚀行为

海上石油的开采会向海洋排放大量的钻井废弃液，包括钻采废水和废弃钻井泥浆。钻井废弃液通常都含有大量钠、钙、钾等无机盐（氯化物含量一般＞600mg/L)、重金属、油、有机物、以及工艺用化学药品，这些物质会对环境造成严重影响。世界各国都相继制定了严格的法律约束钻井污水向海中的排放。而在钻井废弃液处理工艺研究日益引发关注的同时，针对该废水环境中的材料腐蚀研究尚属于空白。该废水成分复杂，氯离子含量较高，易腐蚀普通的钢材，且钻井平台因所处环境会受到海水雾化后的侵蚀，故需验证平台设备所用材料的耐腐蚀性能及可靠性。

针对海上平台钻井污水的深度处理及回用技术领域中亟待解决的污水处理装备选材问题，上海海事大学研究人员研究了化学设备常用候选材料304不锈钢在钻井废弃液中的腐蚀行为，以为今后我国海上平台钻井废弃液的核心处理设备及耐腐蚀管路的选材提供参考。

试材为304不锈钢，腐蚀介质为钻井废弃液，是利用采自于延长油田的钻采泥浆废弃物，经絮凝和过滤后得到的，其主要成分及性质：1300～1800mg/LCODcr，8000～10000mg/LCl-，21600mg/LTDS，电导率43200μS/cm，pH值7～8。CODcr是指化学需氧量，其反映了水中受还原性物质污染的程度，这些物质包括有机物、亚硝酸盐、亚铁盐、硫化物等；TDS是指溶解性固体总量，TDS值越高，表示水中含有的杂质越多。

综合推断，304金属表层的保护膜随着浸泡时间的延长受到以Cl-为主的活性离子侵蚀，发生金属溶解反应，腐蚀倾向加重。之后因为保护膜的自修复，抑制了腐蚀情况的加剧，耐腐蚀性变好。在整个试验的过程中，保护膜处于生成-被破坏-自修复的动态变化过程中。

研究结果表明，304不锈钢在钻井废液中浸泡腐蚀时，浸泡初期（0～5d）耐腐蚀性能变化不大，5～10d自腐蚀电位和极化电阻急剧减小，腐蚀电流密度明显增加，耐腐蚀性能变差。10～90d之间腐蚀电流密度逐渐减小，极化电阻逐渐增大，尤其是60～90d之间极化电阻值明显增加，耐腐蚀性能变好。

EIS测试及其等效电路拟合结果显示，在整个试验期间试样表面的保护膜层处于生成-被破坏-自修复的动态变化中，Rf和Rct值的波动也证明了保护膜这一变化趋势，这使得304不锈钢的耐腐蚀性能较好，浸泡90d的试样表面生成了较为均匀的保护膜。