由井在采油过程中,为了维持井内压力、状态的平衡,以注入地面水的方式保持此状态,这样使得注入井下水中的氧会造成抽油杆表面的吸氧腐蚀,因此研究氧腐蚀是必需的。氧对金属的腐蚀过程为氧通过溶液向金属表面的传递过程,该传递过程可以分为以下三个阶段:

①空气中的氧气通过液面进入溶液,维持一定温度、压力下的溶解氧平衡。

②以对流和扩散方两种方式通过溶液的主要厚度层。

③以扩散的方式通过溶液的静止层,到达金属表面。

       氧向金属表面的扩散过程极慢,以至使氧向金属表面的输送速度低于氧在金属表面的还原反应速度,使得氧的阴极反应以氧向金属表面扩散这一过程控制。吸氧腐蚀过程比较复杂,机理尚未成熟,参考大量文献,溶氧和微酸性介质的腐蚀机理是相互作用的,把在弱酸性溶液中的吸氧腐蚀机理分为两类:

       第一类的中间产物为过氧化氢或二氧化一氢离子,在酸性溶液中的基本步骤为:

 O2→O2-→HO2→HO2-→2H2O

       第二类反应机理就是以吸附氧生成的氧化物作为中间产物,在酸性溶液中的基本步骤为:

①O2+2M→2M-O

②M-O+2H++2M-→H2O+3M

       在金属表面进行的吸氧腐蚀机理大多按照第一类机理进行的。

       吸氧腐蚀的阳极过程中铁与氧的反应机理如下:

Fe→Fe2++2e

2H2O+O2+4e→4OH-

2Fe+2H2O+O2→2Fe(OH)2

4Fe(OH)2+O2+2H2O→4Fe(OH)3

Fe(OH)2+2Fe(OH)3→Fe3O4+H2O

       钢铁表面发生溶解氧腐蚀过程中,其腐蚀形貌呈现出大面积溃肠腐蚀状,抽油杆的主要成分为铁和碳,其吸氧腐蚀形貌很有可能呈现出溃肠状。溃肠状的产生是由于金属表面腐蚀后,形成疏而多孔的膜,这层膜不但不具有保护作用,反而使得腐蚀介质在孔膜内的聚集而加速腐蚀,使得腐蚀面积越来越大,腐蚀深度越来越深,生成的腐蚀产物附着在膜内和膜外,从而使得金属表面形成各种鼓泡。鼓泡表面的黄褐色和砖红色腐蚀产物是氧化铁,次层的黑色腐蚀产物是四氧化三铁,最内层的黑色腐蚀产物是氧化亚铁。

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溶解氧的腐蚀机理

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