基于人工神经网络的CO2/H2S腐蚀速率预测模型

探索对油气管线CO2/H2S腐蚀速率的预测,应用LabVIEW软件中的MATLAB Script节点,通过Lab-VIEW与MATLAB混合编程构建了虚拟仪器程序,建立了油气管线腐蚀速率预测的BP神经网络模型。数值仿真试验结果表明,建立的模型稳定性好,预测精度高,使用效果良好。     

几种常用管线钢在CO2及H2S/CO2环境中的腐蚀行为

对带状组织级别不同的管线钢在CO2及H2S/CO2饱和的NACE溶液中的腐蚀速率和腐蚀形貌进行了比较分析。结果表明,在CO2饱和的NACE溶液中,带状组织级别越低的材料,发生均匀腐蚀的特征越明显,通过生成保护性膜抵抗腐蚀的能力越强。而带状组织级别越高的材料,发生局部腐蚀,尤其是点蚀的特征越明显。在H2S/CO2饱和的NACE溶液中,带状组织级别越低的材料,越不易发生氢致开裂现象。为了提高管线钢抗CO2及H2S/CO2腐蚀的性能,应控制其带状组织。     

L360钢在H2S/CO2环境中腐蚀的预测

运用BP人工神经网络技术建立了预测L360钢在H₂S/CO₂环境中腐蚀的模型,神经网络拓扑结构为5-4-1,网络模型训练成功以后,应用它预测L360钢在H₂S/CO₂中的腐蚀速度.结果表明,人工神经网络模型预测的结果与实验数据相当符合,误差在14%以内.由此可见,BP神经网络模型可以作为预测H₂S/CO₂环境致集输管线腐蚀速率的工具.     

Ni-Fe-P镀层在H2S/CO2腐蚀环境中的腐蚀电化学研究

在油管常用钢N80钢表面制备了Ni-Fe-P化学镀层,采用SEM、EDS、XRD等分析手段,对所制备镀层的成分、微观形貌、结构等性能进行了分析研究;采用电化学方法评价了Ni-Fe-P镀层在H2S/CO2溶液中的耐蚀性。结果表明,N80钢表面经过化学镀Ni-Fe-P处理后,其耐蚀性得到很大的提高,镀层结构为非晶态;电化学测试结果表明该镀层在H2S/CO2溶液中具有极强的钝化倾向和很好的耐酸性,结果均证明Ni-Fe-P镀层具有良好的抗H2S/CO2腐蚀性能。     

碳钢在油水混相介质中的CO2/H2S腐蚀行为

采用极化曲线和电化学阻抗测试,研究了N80钢在50℃的3%NaCl盐水与凝析油混相溶液中,不同CO₂、H₂S分压比(θ=P_CO2/P_H2S)条件下的腐蚀规律;采用SEM、XPS等分析了N80钢表面腐蚀产物的形貌和组成。结果表明：在饱和CO₂溶液中,随着H₂S含量的增加,碳钢电极的腐蚀减弱;当θ<20时,随着θ增大,腐蚀电流密度逐渐减小,腐蚀主要由H₂S控制,在N80钢表面生成了均匀致密的针状晶型腐蚀产物,主要是FeS和FeS_1-x膜;当20<θ<500时,随着θ的增大,腐蚀电流密度先增大后减小,腐蚀由CO₂和H₂S共同控制,钢片表面生成了多种晶型腐蚀产物,主要是FeCO₃和FeS_1-x膜;当θ>500时,随着θ的增大,腐蚀电流密度增大,腐蚀反应由CO_...     

高含CO2低含H2S条件下温度对P110碳钢腐蚀规律的影响

为了明确高含CO₂及少量H₂S条件下,温度变化对石油管材P110钢腐蚀速率的影响,利用高温高压硫化氢反应釜开展了腐蚀模拟试验,利用失重法记录腐蚀速率。应用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和激光共聚焦显微镜等,研究并分析了P110钢表面的腐蚀形貌和产物。结果表明：在1 MPa CO₂分压、20 kPa H₂S分压和流速1 m/s条件下,P110钢管材均匀腐蚀速率随温度升高先增大后减小,在100℃附近达到峰值。当温度超过80℃时,P110钢表面腐蚀形态由全面腐蚀转变为局部腐蚀。随着温度的升高,P110钢表面腐蚀产物由富铁结构转变为富硫结构,致密的陨硫铁矿和磁黄铁矿阻碍腐蚀反应的离子扩散。此外,在60～100℃,温度升高会同时促进阴极反应和阳极反应,导致P110钢自腐蚀电流密度增加,腐蚀速率提高,而当温度继续由100℃升高至120℃时,P110钢自腐蚀电流密度减小,腐蚀过程逐渐受到抑制。     

天然气管线钢CO2腐蚀研究进展

天然气管线面临日益严重的CO₂腐蚀问题。针对管线内特定的腐蚀环境,总结了当前CO₂腐蚀在反应机理、影响因素以及腐蚀控制方面的研究进展,最后展望CO₂腐蚀研究今后的发展方向。     

X65钢海底管道在CO2/H2S腐蚀环境下的适用性

利用高温高压反应釜模拟试验和电化学测试,研究了X65钢海底管道在CO2/H2S环境下的耐蚀性。结果表明,不加缓蚀剂条件下,X65钢在总压为0.25MPa时的平均腐蚀速率及局部腐蚀风险与总压为0.7MPa时相比,均显著降低。添加100mg/L的缓蚀剂,X65钢的腐蚀速率显著降低,缓蚀效果较好;电化学测试与模拟试验结果一致。降压至0.25MPa分离出部分腐蚀性气体后再输送可大大降低内腐蚀风险,结合缓蚀剂措施,该腐蚀环境下可选择X65钢海底管道输送油气。     

H2S和CO2分压及Cl-浓度对L360QCS钢腐蚀行为的影响

通过高温高压反应釜模拟普光气田集输环境,研究H2S和CO2分压及Cl-浓度对普光气田用集输管线钢L360QCS钢腐蚀行为的影响。采用失重法测试腐蚀速率,用四点弯曲法进行应力腐蚀试验,结合宏观形貌观察和扫描电镜(SEM)微观观察及能谱(EDS)分析,进行了综合研究。在H2S和CO2分压比固定的情况下,随着H2S压力升高,腐蚀速率先降后升。压力较低时,L360QCS应力腐蚀试样表面均出现不同程度的氢鼓泡,当压力升高时,氢鼓泡减少或者消失。腐蚀速率随着Cl-浓度的升高而增大,达到临界值后,腐蚀速率随着Cl-浓度的升高而降低;在低浓度条件下,Cl-浓度的增加会促进点蚀的发生,进而诱发裂纹的产生;而当Cl-浓度增加到临界值时,腐蚀产物的沉积可以抑制点蚀的生成,从而使材料的应力腐蚀开裂敏感性降低。     

镍基合金G3在高含H2S和CO2环境中的腐蚀行为

采用高温高压模拟腐蚀试验、动电位扫描技术和X射线光电子能谱仪(XPS)等手段研究了镍基合金G3在高含H2S和CO2腐蚀环境中的腐蚀行为。结果表明,在高温高压(90℃,32 MPa,pH2S为3.4 MPa,体积分数10.49%,pCO2为3.3MPa,体积分数为10.41%)的模拟气田采出液中,镍基合金G3发生了明显腐蚀,腐蚀产物由片状晶粒构成;在含50%H2S气田采出水中加入CO2促进了合金的腐蚀,当CO2的体积分数进一步提高到50%,合金点蚀敏感性下降;在50%H2S和50%CO2环境中,Cl-提高了合金点蚀敏感性,同时高浓度Cl-破坏了合金钝化膜自修复能力,G3在该腐蚀环境中形成的钝化膜由Cr2S3,Cr2O3,FeS,Fe2O3,Ni(OH)2和MoO3等组成。随着使用环境条件的恶化,合金钝化膜遭到破坏,腐蚀加速。     

H2S/CO2环境中L360钢点蚀行为研究

利用静态挂片失重法研究了含H₂S/CO₂模拟油田水溶液中, 温度及Cl^-浓度对L360管线钢点蚀的影响, 并利用Gumbel第一类近似函数分析了最深蚀孔概率. 结果表明, 在40℃~70℃之间, Cl^-浓度为10 g/L条件下, 点蚀的严重程度随温度增高而增大. 恒定温度下, Cl^-浓度对点蚀发生也有明显的影响, 当Cl^-在10×15 g/L范围时, 腐蚀试样发生明显的点蚀; 当Cl^-浓度大于20 g/L时, 试样主要发生均匀腐蚀, 随着Cl^-浓度的增大, 腐蚀产物膜变得更加疏松, 保护性能下降, 均匀腐蚀速率增大. 最深点蚀分布服从Gumbel第一类近似函数.     

镍基合金718在H2S/CO2环境中的腐蚀行为研究

运用腐蚀失重和电化学测量技术,研究了镍基合金718在模拟苛刻油田环境中的H₂S/CO₂腐蚀行为。结果表明,在模拟高温高压H₂S/CO₂腐蚀环境中,718合金腐蚀轻微,表现出良好的抗均匀腐蚀和局部腐蚀能力。电化学测试结果表明,在模拟CO₂腐蚀环境中,718合金的阳极极化曲线存在明显的钝化区,而在模拟H₂S/CO₂腐蚀条件下的阳极极化曲线呈现多次活化-钝化转变现象,表明腐蚀产物膜的稳定性降低;EIS表明阻抗谱均有明显的容抗弧特征,不含H₂S时材料显示单一的容抗弧,加入H₂S时低频显示扩散阻抗控制,饱和CO₂溶液中718合金具有相对较大的极化电阻。     

CO2对H2S／CO2环境中P110钢应力腐蚀的影响研究

采用恒载荷拉伸法、腐蚀电化学测试和断口分析技术等,研究了P110钢在不同H2S／CO2含量的NACE-A溶液中的硫化物应力腐蚀（SSCC）行为．结果表明,在加载初期,P110钢的自腐蚀电位Ecorr）急剧下降,至极小值后缓慢升高,达到稳定值后直至断裂,试样断口呈脆性解理状．当通入CO2量达到17％时,P110钢的自腐蚀...     

长期时效N10276合金在CO2/H2S/Cl- 环境中的腐蚀行为

通过电化学阻抗与循环动电位极化的方法研究了在CO₂/Cl^-以及CO₂/H₂S/Cl^-溶液体系中、长期时效前后N10276合金的腐蚀机理。结果表明,阻抗弧的低频区间出现了一个不完整的容抗弧,并且随H₂S浓度的增加（10~100 μL/L）转变为Warburg阻抗,其主要原因是高含量H₂S相关吸附物。H₂S可以增加合金腐蚀速率。相比较而言,长期时效处理主要作用于合金点蚀的形成,其中,经过长期时效处理的奥氏体组织内存在大量的第二相（富含Mo与Ni的μ相）,而析出物周围的区域成为优先腐蚀区域,进而导致了N10276合金点蚀的发生。     

Polarization of the H2, CO, CO2|Ni and H2S, H2, CO, CO2|Ni electrodes in molten sodium carbonate

Reactions at the H₂,CO,CO₂,Ni and H₂S,H₂,CO,CO₂|Ni electrodes in molten sodium carbonate at 1000°C have been studied in detail by means of computer-assisted analysis of potentiostatic polarization curves. Calculated curves accounting for charge transfer polarization, concentration polarization, ohmic loss and passivation arc matched to experimental curves by a series of successive approximations. Kinetic parameters thus determined are interpreted via rate theory and hypotheses concerning the identity of individual electrode reactions. Previous work with the CO,CO₂|Ni electrode was satisfactorily modelled by five anodic reactions: oxidation of physically dissolved CO, oxidation of chemically dissolved CO, oxidation of Ni to Ni²⁺, oxidation of NiO to Ni₂O₃ and oxidation of carbonate, occurring at progressively increasing overpotentials. At the H₂,CO,CO₂|Ni electrode, in addition to these reactions (oxidation of physically dissolved CO was not seen at the P_co values employed) oxidation of H₂ was observed at low anodic overpotentials. These experiments also clearly delineated an additional reaction postulated to be oxidation of Ni₂O₃ to NiO₂. Reactions at the H₂S,H₂,CO,CO₂|Ni electrode were identical to those at the H₂,CO,CO₂|Ni electrode save that the diffusion-limited current for oxidation of chemically dissolved CO increased linearly with . This is attributed to the occurrence of chemically dissolved CO as a sulfide species, e.g. COHS⁻, in addition to the CO₂^2- found under CO, CO₂ atmospheres. In support of this mechanism, the reaction did not display diffusion control when 0.5% Na₂S was added to the electrolyte, suggesting a high level of, e.g., COS^2-. Total cell pressure was 1 atm; in the sulfide experiments P_H2S varied from 0.000027 to 0.027 atm, with P_{H2 = 0.5 atm} and P_co = P_co2 = 0.25 atm.     

P110钢在CO2／H2S环境中的适用性研究

采用高温高压实验设备辅以失重法,研究了CO2／H2S腐蚀环境中P110钢的腐蚀性能,用SEM、EDS和XRD等分析了腐蚀产物．分别用电化学充氢及NACE TM0177A法对P110钢进行耐氢损伤试验．结果表明,虽然P110钢在试验环境中的均匀腐蚀速率很小,未发生点蚀,但随着充氢量的增加,强度、伸长率及断面收缩率均降低．...