H2S分压对双相不锈钢应力腐蚀开裂行为的影响

利用高温高压反应釜进行腐蚀模拟实验,辅以失重法、SEM和EDS,对H2S/CO2共存环境下,H2S/CO2分压比一定时,H2S分压对2205双相不锈钢应力腐蚀开裂行为的影响进行了研究。结果表明,60℃的工况条件下,在H2S分压较低时,2205双相不锈钢钝化膜趋于完整致密,随着H2S分压进一步升高,钝化膜出现破损。2205双相不锈钢硫化物应力腐蚀开裂的敏感性较高,裂纹多为沿晶扩展。     

H2S浓度对35CrMo钢应力腐蚀开裂的影响

用电化学技术研究了35CrMo钢在含有不同浓度H₂S溶液中的腐蚀行为,通过慢应变速率拉伸实验研究了35CrMo钢在不同浓度H₂S介质中的应力腐蚀开裂 (SCC) 行为与机理。结果表明：35CrMo钢在pH值为5的H₂S环境下存在SCC敏感性,H₂S浓度升高,SCC敏感性增加,H₂S浓度为200 mg/L时有明显的SCC敏感性。H₂S浓度达到200 mg/L时,能明显促进35CrMo钢腐蚀电化学过程进行。在pH值为5的H₂S环境下,35CrMo钢的SCC机制是以氢脆 (HE) 为主,阳极溶解(AD)为辅的协同机制。     

抗硫套管钢P110SS在高含H2S/CO2环境中的腐蚀行为和硫化物应力开裂敏感性研究

利用高温高压反应釜模拟普光气田的工况环境,研究抗硫套管钢P110SS在高含H2S/CO2环境中的腐蚀行为和硫化物应力开裂(SSC)敏感性.结果表明,随着温度和H2S/CO2分压的升高,P110SS的腐蚀速率先降低后升高,而在相当于井中部工况的环境中,钢的腐蚀速率最低,腐蚀产物膜明显脱落.在高含H2S/CO2环境中,采用四点弯曲法加载达到P110SS屈服强度的90%时,试样表面未发现裂纹,表明SSC敏感性比较低.     

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。     

含硫天然气管线H2S/CO2腐蚀发展规律

在模拟川渝地区天然气管线含H2S/CO2介质环境中进行腐蚀实验研究,分析了X52钢在含H2S/CO2溶液介质中暴露时间对管线钢腐蚀速率、腐蚀产物膜形貌及组成的影响。结果表明,随暴露时间延长,腐蚀产物膜层对基体产生一定保护性,减缓了腐蚀进程。腐蚀产物由马基诺矿型、硫化亚铁和陨硫铁发展成马基诺矿、硫化亚铁、陨硫铁和黄铁矿。     

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.     

油气田H2S腐蚀体系模拟方法探究

通过两种方法向反应釜内引入H2S气体模拟含H2S油气田腐蚀体系:一是使用钢瓶直接通入H2S,二是通过化学反应间接生成H2S。在高压釜内研究了20#钢在这两种不同方法引入H2S体系中腐蚀情况的差异。通过失重法和电化学法研究了两种方法下20#钢的腐蚀速率及腐蚀机理;通过SEM观察腐蚀形貌;并利用EDS分析腐蚀产物的组成。结果表明:20#钢在由化学反应产生H2S模拟油气田环境中的腐蚀速率为0.1077 mm/a,腐蚀产物膜粗糙、疏松。而其在直接导入H2S模拟油气田环境中的腐蚀速率为0.0518 mm/a,腐蚀产物膜均匀、致密、平整,接近现场实际情况。即H2S的导入方法对油气田模拟腐蚀体系的建立有重要的影响。从科学研究角度看,直接通入H2S法能更好地模拟含H2S油气田腐蚀体系。     

抗硫套管钢P110SS在高含H2S/CO2条件下的硫化物应力腐蚀破裂敏感性

利用高温高压反应釜模拟普光气田的工况环境,采用慢应变速率拉伸试验(SSRT)方法研究了抗硫套管钢P110SS在高含H2S/CO2条件下的硫化物应力开裂(SSC)敏感性。结果表明,在腐蚀环境中P110SS的力学性能和塑性损伤比较严重;随着温度、H2S/CO2分压升高,P110SS力学性能和塑性损伤逐渐减弱,SSC敏感性降低,温度起主导作用;SSC敏感性由高到低顺序:井口工况条件>井中部工况条件>井底工况条件;井口工况是防范SSC的重点。     

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。     

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_...     

管线钢焊接接头H2S应力腐蚀试验分析

采用楔形张开加载(WOL)试样,对X56、X65管线钢不同焊接工艺下焊接接头的焊缝金属和热影响区在H2S介质中的抗应力腐蚀性能进行了试验研究.结果表明,全部平行试样都发生了少量的裂纹扩展,当应力强度因子K达到临界值(KISCC),裂纹不再扩展.在文中采用的焊接工艺下制备的X56钢和X65钢焊接接头,热影响区的抗H2S应力腐蚀性能略强于焊缝金属,且焊缝金属和热影响区性能均低于文献中介绍的母材性能,可以认为是焊缝金属和热影响区粗晶区的晶粒粗化、焊接缺陷、焊接残余应力和焊缝的高匹配等因素造成的.     

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。     

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。     

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环境下碳钢连续油管的SSC行为研究

连续油管井下作业技术已经成功地广泛应用于非酸性环境,向酸性环境下的推广应用中,由于酸性环境含有H2S,碳钢连续油管面临H2S导致的损伤,特别是硫化物应力腐蚀开裂(SSCC)。本工作以38.1mm×3.18mm规格的CT80碳钢连续油管为研究对象,采用应力环加载和四点弯曲加载对连续油管进行了SSC试验研究,并针对通过SSC试验的试样开展拉伸试验和弯曲试验,对比分析材料在遭遇H2S环境后的性能变化。试验结果显示,连续油管遭遇H2S环境后,由于H2S导致的损伤,拉伸性能和弯曲性能都会下降。加载应力越大、接触H2S介质时间越长,材料的性能下降越明显。应力环加载与四点弯曲加载相比,采用应力环加载进行SSC试验,其结果表明SSC敏感程度更严重。     

高含H2S/CO2环境中套管钢腐蚀行为与腐蚀产物膜关系

研究了在高含H1S/CO2环境中腐蚀产物膜在套管钢腐蚀过程中作用.通过模拟某气田井下腐蚀环境,采用失重腐蚀方法研究了NT80ss和L80钢钢在1.5MPu、30～120℃环境中腐蚀规律,并采用电化学交流阻抗(EIS)技术和扫描电镜(SEM)分析了腐蚀产物膜和腐蚀行为的关系.结果表明:60℃为NT80ss和L80钢腐蚀的临界温度,低于60℃时.随温度增加,腐蚀速率降低,高于60℃时,腐蚀速率随温度增加而增大;与其它温度相比,在60℃环境中NT80ss和L80钢腐蚀产物膜的阻抗能力最强、膜的致密性最好,相应腐蚀速率最低.     

暂态技术研究高含H2S和CO2近中性溶液中套管钢的界面反应

采用电位阶跃技术研究在H2S和CO2共存的近中性溶液中套管钢/溶液界面和反应过程。应用数学模型分析界面反应中氢吸附过程、负离子脱附过程和氢吸收过程的变化规律。当阶跃电位为50mV,界面反应由氢吸附过程控制,当阶跃电位超过50mV,界面反应由负离子脱附过程控制。研究显示,在含50%H2S(pH=5.9)环境中,加入CO2提高了界面负离子脱附、氢吸附和氢吸收反应速率。     

南海某油田伴生气H2S对油田生产的危害及其防护

在油气田生产过程中,H2S是油田生产流程工艺设备腐蚀危害性最大的伴生气之一。除对工艺设备产生腐蚀破坏,还会对人体造成严重的伤害。因此,需要了解H2S对平台生产生活危害的影响因素,防患未然。针对南海某油田的硫化氢防护,需要更积极全面地从设备局部防腐和人生命安全角度确保生产和生活的安全。     

低铬油套管CO2/H2S腐蚀研究进展

介绍了低Cr油套管开发的工程背景。综述了低Cr油套管的耐CO_2/H2S腐蚀性能,详述了多种因素(如Cr含量、温度、p H值、流速等)对低Cr油套管在含甜性气体(仅含CO_2)环境中的腐蚀行为和腐蚀产物膜表面特征的影响,以及低Cr油套管在含酸性气体(H2S)环境中的腐蚀行为及其抗硫化物应力开裂(SSC)的性能。探寻了低Cr钢的抗CO_2腐蚀机理和H2S腐蚀机理。研究发现,低Cr钢因Cr元素能在产物膜中富集,形成非晶体化合物Cr(OH)3,腐蚀产物膜因此具有阳离子选择性,降低了腐蚀产物膜与金属基体界面处的阴离子浓度,抑制了阳极反应,进而提高了低Cr钢耐CO_2/H2S均匀腐蚀性能,同时也减少了Cl-在界面处团聚、形核的可能性,抑制了局部腐蚀,尤其是点蚀的发生。但是要想消除点蚀,钢基体中Cr元素的质量分数不应低于3%。另外,Cr元素在晶界及晶内以粒状碳化物析出并弥散分布,进一步增强了其抗SSC性能。简述了低Cr油套管的应用现状,最后对其发展前景进行了展望,利用钢的化学成分-工艺-组织-性能"四位一体"法得到的"经济型"低Cr抗CO_2/H2S腐蚀的油套管,是未来发展趋势的代表。