原油高温腐蚀性能研究

本文综述了国内外原油高温腐蚀性能的研发现状,分别归纳分析了高温硫腐蚀和高温环烷酸腐蚀在腐蚀机理及其影响因素、腐蚀预测、以及腐蚀控制措施方面的研究进展。同时探讨了存在的问题和可能的重点研究方向。     

炼厂的环烷酸腐蚀问题及最新研究动态

回顾了高酸原油加工防腐经验。加工高酸值原油是炼油企业控制成本、提高赢利空间的重要手段,但同时要面临设备腐蚀加剧问题,如高于230℃的高温部位、减压塔内器件、过流部件等腐蚀严重。各炼油企业普遍采取装置适应性改造、材质升级、加强在线腐蚀监测、高温缓蚀剂等技术手段应对高酸值原油腐蚀问题,然而设备腐蚀风险并没有得到彻底控制,由于腐蚀严重而导致的非计划停工仍难以杜绝,因此许多学者持续开展了高温环烷酸腐蚀研究。通过在模拟介质中的实验研究掌握了温度、总酸值、硫含量等因素对高温环烷酸腐蚀的影响,发现硫腐蚀可以部分抑制环烷酸腐蚀。近年来,实际馏分中环烷酸腐蚀和硫腐蚀交互作用得到了更多关注,重点是研究硫腐蚀产物膜在环烷酸腐蚀环境中的作用和机理。发展了旋转圆环实验装置、喷射式实验装置、流经式迷你高压釜、常温高速双相流模拟装置等,从不同角度模拟工况条件,使之更加接近工业生产实际工况。发展了预成膜-后腐蚀的"Challenge(挑战)"实验,用于研究钝化膜在高温环烷酸腐蚀中的行为和特性。环烷酸在馏分中的分布以及对腐蚀的影响也得到了广泛关注。基于机理或者经验数据的腐蚀预测模型已经成为各种炼厂设备完整性管理技术的基础。     

碳钢在高温环烷酸介质中冲刷腐蚀行为

研究了A3碳钢在高温环烷酸介质中的冲刷腐蚀行为，并考察了其在工业炼油环境中的抗冲蚀性能。结果表明，酸值、温度、流速是影响碳钢环烷酸冲刷腐蚀行为的主要因素，它们通过影响环烷酸分子向金属表面的传输、在金属表面的吸附、表面活性反应及腐蚀产物的剥离等过程来影响冲刷腐蚀的程度。     

石油加工中的环烷酸腐蚀及其控制

概括介绍了环烷酸的性质、腐蚀机理及其腐蚀预测,对环烷酸腐蚀的影响因素及其控制措施进行了评述,讨论了存在的问题及其可能的发展方向.     

高温环烷酸腐蚀研究的新进展

高酸原油加工过程中高温环烷酸腐蚀问题是困扰炼油装置安全生产和长周期运行的一个主要隐患,影响高温环烷酸腐蚀的因素众多且复杂,以及工程实际问题的复杂性,导致高温环烷酸腐蚀规律、腐蚀预测及控制更加难以掌握。本文综述和分析了低温环烷酸腐蚀、环烷酸类型及其腐蚀性、硫化物和环烷酸腐蚀的交互影响、环烷酸在气/液相的腐蚀规律等方面的研究进展,探讨了高温环烷酸腐蚀预测及选材方面的研究进展和存在的问题,提出了今后在高温环烷酸腐蚀规律和预测研究方面的一些建议。     

316L不锈钢在沉积盐碱混合物下的高温腐蚀

对316L不锈钢沉积4.2% NaOH、1.3% NaCl、4.4% KOH、3.7% KCl盐碱混合物后在450 ℃至900 ℃下8 h和1 min高温腐蚀行为进行了试验.探讨了316L不锈钢在沉积盐碱混合物下的高温腐蚀机理,分析了温度、腐蚀介质和氧化膜的稳定性等因素对316L不锈钢腐蚀的影响.结果表明,316L不锈钢在450 ℃至900 ℃的高温腐蚀环境下其腐蚀速率随着温度的上升而增加.     

炼油工业中的环烷酸腐蚀

高酸值原油加工过程中设备的腐蚀问题和防腐蚀新技术受到相关部门的高度重视。环烷酸腐蚀的规律比较复杂,迄今对很多问题还不甚了解。通过对环烷酸腐蚀机理的分析,指出原油组成、操作温度、流速和流动状态及设备材质等是影响环烷酸腐蚀的重要因素。还介绍了加工高酸值原油中的防腐蚀技术。     

环烷酸腐蚀影响因素及其相互作用

介绍了炼化工业中环烷酸腐蚀的背景和现状与环烷酸的腐蚀机理,主要探讨了酸值、硫含量、温度、流速等影响环烷酸腐蚀速率的重要因素,并结合金属材质、原油种类对其相互间的作用进行了分析。建议建立统一、合理的研究及测试技术规范,针对具体案例具体分析,以期得出可靠的、可比性较强的数据供工程实践参考。     

20#碳钢和321不锈钢在高温环烷酸中的腐蚀行为

高温环烷酸腐蚀是加工高酸原油过程中主要的腐蚀问题,温度和环烷酸浓度对其影响很大。本工作采用动态高温反应釜研究了不同温度和环烷酸浓度下20#碳钢和321不锈钢的腐蚀行为。结果表明,两种材质在环烷酸中的腐蚀速率随温度升高均呈现先增加后减小的规律。在环烷酸浓度为5%时,碳钢在280℃时腐蚀速率最高,而321不锈钢在260~280℃时腐蚀速率最高。在280℃时,随环烷酸浓度的增大,两种材料的腐蚀速率急剧增加,但浓度对两种材料的腐蚀速率加速比不同。在一定的环烷酸浓度下,两种材料的腐蚀速率发生突跃,对于20#碳钢,在环烷酸浓度1.5%~2%时存在一个腐蚀突跃区,而321不锈钢的腐蚀突跃区在环烷酸浓度为3%~5%之间。     

碳钢和不锈钢在高温环烷酸介质中的腐蚀行为

采用失重法和表面分析研究了碳钢和不锈钢在高温环烷酸油介质中的腐蚀行为规律。结果表明：酸值和温度是影响金属环烷酸腐蚀行为的主要因素,其反应动力学遵循Arrhenius公式。腐蚀速度随着温度的上升而增加,同一温度下酸值影响气相腐蚀速度与液相腐蚀速度之间的关系。腐蚀速度与酸值的平方根成线性关系。随着腐蚀时间的增加,腐蚀速度迅速降低,最后趋于稳定的腐蚀速度。     

模拟炼油环境中Q235钢和Cr5Mo钢表面硫化物膜稳定性及动态冲刷腐蚀行为研究

通过静态浸泡腐蚀实验装置和高温动态冲刷实验装置分别研究了硫化物膜在多种模拟炼油介质中的稳定性以及动态冲刷条件下Q235钢和Cr5Mo钢的耐冲刷腐蚀性能。结果表明,硫化物膜的形成过程是一个动态平衡过程。在无硫补充的条件下,硫化物膜快速溶解。动态冲刷作用下,Cr5Mo钢耐动态环烷酸冲刷腐蚀性能明显好于Q235钢,溶液酸值越大两者的差别越明显。     

High temperature naphthenic acid corrosion and sulphidic corrosion of Q235 and 5Cr1/2Mo steels in synthetic refining media

The corrosion of Q235 and 5Cr1/2Mo steels in synthetic refining media containing naphthenic acid and/or sulphur compounds was studied to evaluate naphthenic acid corrosion (NAC), sulphidic corrosion (SC), and their interaction. Corrosion dependencies on the test duration, temperature, total acid number (TAN) and content of sulphur compound were assessed. Specimens after NAC and SC tests were characterized by SEM/EDX, and XRD. It is found that in liquid phase of media containing only naphthenic acid and at temperature about 230 °C, 5Cr1/2Mo and Q235 steels have almost the same NAC rate, and above 230 °C, 5Cr1/2Mo has a higher NAC rate than Q235 has due to the higher NAC activation energy (63.2 kJ mol⁻¹) of 5Cr1/2Mo than that of Q235 (54.0 kJ mol⁻¹), indicating that increasing temperature accelerates NAC rate of 5Cr1/2Mo more than that of Q235. In oil containing only dimethyl disulphide, the growth of SC film follows parabolic kinetics, and the film of Q235 grows faster than that of 5Cr1/2Mo while SC rate of Q235 is higher than that of 5Cr1/2Mo. In oil containing both naphthenic acid and dimethyl disulphide, 5Cr1/2Mo has a lower corrosion rate than Q235 has. On the basis of “naphthenic acid corrosion index” (NACI), the benefits of 5Cr1/2Mo over Q235 should ascribe to that the pseudo-passive film for 5Cr1/2Mo has better NAC resistance than that for Q235. This is close related to the existing of additional chromium sulphide (Cr₅S₈) on the pseudo-passive film of 5Cr1/2Mo, in contrast with the pyrrhotite (Fe₇S₈) and troilite (FeS) on the film of Q235.     

Resistance of Mo-bearing stainless steels and Mo-bearing stainless-steel coating to naphthenic acid corrosion and erosion-corrosion

Naphthenic acid corrosion (NAC) and erosion-corrosion (NAEC) behavior of Mo-bearing (0-7.0 wt.%) stainless steels have been investigated in laboratory to evaluate the essential role of Mo on their NAC and NAEC resistance. The NAC and NAEC resistance of a high-velocity-oxygen-fuel (HVOF) thermal sprayed Mo-bearing stainless-steel coating was also investigated in both laboratory and an oil refinery. It was found that increasing the Mo content remarkably enhanced the NAC and NAEC resistance of stainless steels. The Mo-rich areas or phases in the steels played an importance role in resisting the NAEC. The HVOF coating showed excellent NAC and NAEC resistance in laboratory tests. The 700-day field test in an oil refinery revealed that the coating can effectively prevent the carbon-steel substrate from erosion-corrosion during long-term exposure in oil-refining environment. The corresponding NAC and NAEC mechanisms of the stainless steels and the beneficial role of Mo were discussed by taking account of inherent susceptibility of metal elements to corrosion, possible effects of Mo on surface films, and Mo-induced change in microstructure and microhardness.     

环境因素诱导入井管具的腐蚀

对于同一口油井来说,腐蚀介质基本一致,但是井下油井管各部位的腐蚀差异却较大,这主要是环境因素造成的.本文讨论环境因素引起的杂散电流腐蚀、缝隙腐蚀、电偶腐蚀和应力腐蚀.这些腐蚀现象在油气田开发过程普遍存在.入井管具较多,因材质存在一定的差异,电位差较大的局部区域出现较严重的电偶腐蚀.在其连接处可能发生缝隙腐蚀,钻杆加厚过渡带的残余应力将诱发应力腐蚀.希望本文的讨论为油田开发的相关设计和决策提供一定的参考依据.     

不锈钢的大气腐蚀

    综述了国内外不锈钢大气腐蚀研究状况,重点从点蚀机理、腐蚀速率和影响因素方面分析了不锈钢大气腐蚀的点蚀特征.     

CO_2腐蚀速率半经验预测模型研究

以Nesic机制为基础,建立了新的腐蚀速率预测模型,着重考虑了离子在流体边界层和腐蚀产物膜中的传质速率,提出了腐蚀产物膜因子的实验确定方法.进一步,通过高温高压CO2腐蚀的实验,给出了从具体实验结果来分析和确定腐蚀产物膜影响因子的技术.分析了矿化度对腐蚀速率的影响规律,结果表明模型与实际情况符合良好.     

石油生产中腐蚀的原因及缓蚀剂的应用

在石油工业中防腐蚀是一个非常重要的课题,腐蚀是制约石油工业发展的一个重要因素,因此,腐蚀防护技术的研究和应用具有重大的意义。本文综述了石油生产中易被腐蚀环节产生腐蚀的原因以及影响腐蚀的因素,概述了缓蚀剂作为重要的防腐蚀技术在石油生产中的应用现状,展望了缓蚀剂的发展趋势。     

渤海油田井下管柱CO2腐蚀规律与防腐选材现状

随着渤海油田的快速发展,CO2腐蚀成为阻碍油气田开发的关键因素之一,由 CO2引起的油气井管材腐蚀破坏问题日益严峻,严重影响井下管柱的使用寿命,制约着渤海油田降本增效的发展目标。综述了CO2对井下管柱的腐蚀机理及影响因素,总结了渤海油田中油气产量较高区块的CO2腐蚀情况及防腐选材研究现状,针对性调研了绥中36-1、埕北等10个油田的生产井的CO2分压、温度分布及腐蚀情况,探讨了渤海油田水介质、pH值、CO2分压、温度对CO2腐蚀的影响规律。结果表明CO2分压小于0.023 MPa时,碳钢油管未发现严重腐蚀;当CO2分压超过0.2 MPa时,井下管柱腐蚀破坏率迅速增加, CO2分压为0.3 MPa时,碳钢油管腐蚀比例约为19.15%,这和理论研究一致。在渤海油田油气开发生产过程中,各种因素可能同时出现,并相互作用,加剧管材的 CO2腐蚀。合金元素 Cr能显著提高油套管的抗腐蚀性,低Cr钢具有良好的耐腐蚀性能和经济性,未来低Cr油套管在渤海油田的适应性评价需要开展进一步的研究。     

油井二氧化碳腐蚀行为规律及研究进展

本文针对油井生产过程中存在的二氧化碳腐蚀机理进行论述,同时还深入探讨了介质组成、环境因素和材料组成三类因素对二氧化碳腐蚀的影响程度,并对国内外二氧化碳腐蚀的研究现状进行了分析与展望。鉴于井下二氧化碳腐蚀状况错综复杂,需在综合考察各因素的基础上建立油气井腐蚀分析、预测方法,以及开展相应的腐蚀防护措施。