304不銹鋼在鉆井廢棄液中的腐蝕行為

海上石油的開采會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、鉀等無機鹽（氯化物含量一般＞600mg/L)、重金屬、油、有機物、以及工藝用化學藥品，這些物質會對環(huán)境造成嚴重影響。世界各國都相繼制定了嚴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)關注的同時，針對該廢水環(huán)境中的材料腐蝕研究尚屬于空白。該廢水成分復雜，氯離子含量較高，易腐蝕普通的鋼材，且鉆井平臺因所處環(huán)境會受到海水霧化后的侵蝕，故需驗證平臺設備所用材料的耐腐蝕性能及可靠性。

針對海上平臺鉆井污水的深度處理及回用技術領域中亟待解決的污水處理裝備選材問題，上海海事大學研究人員研究了化學設備常用候選材料304不銹鋼在鉆井廢棄液中的腐蝕行為，以為今后我國海上平臺鉆井廢棄液的核心處理設備及耐腐蝕管路的選材提供參考。

試材為304不銹鋼，腐蝕介質為鉆井廢棄液，是利用采自于延長油田的鉆采泥漿廢棄物，經絮凝和過濾后得到的，其主要成分及性質：1300～1800mg/LCODcr，8000～10000mg/LCl-，21600mg/LTDS，電導率43200μS/cm，pH值7～8。CODcr是指化學需氧量，其反映了水中受還原性物質污染的程度，這些物質包括有機物、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越多。

綜合推斷，304金屬表層的保護膜隨著浸泡時間的延長受到以Cl-為主的活性離子侵蝕，發(fā)生金屬溶解反應，腐蝕傾向加重。之后因為保護膜的自修復，抑制了腐蝕情況的加劇，耐腐蝕性變好。在整個試驗的過程中，保護膜處于生成-被破壞-自修復的動態(tài)變化過程中。

研究結果表明，304不銹鋼在鉆井廢液中浸泡腐蝕時，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測試及其等效電路擬合結果顯示，在整個試驗期間試樣表面的保護膜層處于生成-被破壞-自修復的動態(tài)變化中，Rf和Rct值的波動也證明了保護膜這一變化趨勢，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膜。