塔河油田集输管道腐蚀因素及防腐措施

集输管道防腐工作对油田发展具有十分重要的意义。塔河油田集输管道最典型腐蚀是CO2、H2S气体腐蚀,特别是在8区和10区等区块,H2S气体含量较高,甚至超过1 000 mg/m3。H2S气体化学腐蚀可引起氢脆、硫化物应力腐蚀破裂等,渗入管道钢材的氢导致钢材变形,韧性变差,直至管道破裂。分析塔河油田集输管道和腐蚀现状,总结出塔河油田腐蚀影响因素包括CO2和H2S介质、油田产出水、集输管道焊缝接口、生产和集输工艺等。在此基础上,有针对性地提出优选管道材料、添加缓蚀剂、牺牲阳极保护阴极法、优化生产和技术工艺、强化含油污水处理技术等五方面的防腐技术措施。     

高含H2S环境中CO2对P110套管钢氢脆腐蚀行为的影响

通过溶液浸泡、恒载荷硫化物应力腐蚀开裂（SSC）、电化学氢渗透等实验方法分别分析API-P110套管钢在高含50%H2S和50%CO2的酸性溶液中和在高含50%H2S酸性溶液中氢脆腐蚀行为,探讨了CO2对套管钢氢脆腐蚀行为的影响。与未经过腐蚀试样相比,在H2S与CO2共存环境中和在H2S腐蚀环境中P110套管钢的强度（抗拉强度（bσ）和屈服强度（sσ））和延伸率（δ）下降,发生晶间断裂。与单一H2S环境相比,在H2S和CO2共存环境中钢的强度和延伸率下降程度较小、脆化率小、SSC敏感性低、氢渗透速率（J）小。在不同腐蚀环境中钢的氢渗透电流密度（J）都呈现随时间（t）延长急剧增加到峰值,然后缓慢下降直到出现稳态。在高含H2S腐蚀环境中,CO2提高了腐蚀产物膜的致密性,降低了膜中FexSy含量,减少了钢的氢原子渗透量,从而降低钢的氢脆敏感性。     

钯复合膜透氢稳定性研究进展

常见的气体如CO、CO2、CH4和H2O(g)在钯膜表面占据了H2的吸附活性位,抑制膜表面氢的解离,或者在膜表面形成积炭,或者与钯生成化合物,从而影响钯膜的透氢性能。本文综述了这些气体在不同条件下对钯膜透氢的影响程度,分析了CO和H2O(g)影响钯膜透氢的作用机理,阐述了积炭现象以及不同膜厚度和膜组成对钯膜透氢性能的影响。     

从天然气中获得氢的方法

本发明涉及一种由天然气获取氢的工艺方法。包括：将天然气与空气和水蒸气的混合物在一个反应器内进行反应，得到的气体包括H2和CO，CO在高温下与蒸汽反应得到含有H2和CO2的气体；未参加反应的CO与蒸汽在低温下反应得到含有H2和CO2的气体。特征在于空气和蒸汽同时进入，并且在同一催化剂床层上反应。     

多气源环境下进入长输管道气质要求探讨

在多气源环境下,进入长输管道的天然气及天然气代用品气质复杂。为保证管道的安全运行和天然气的准确计量,对常规及非常规天然气和天然气代用品的气质情况进行了分析。归纳出多气源环境下,天然气质量和计量对天然气气质情况的要求。对包含总硫、H2S、CO2、CO、H2、O2、固体颗粒物、水含量/水露点在内的多项指标限制条件进行了讨论,并提出进入长输管道的天然气气质指标,为进入长输管道气体气质国家标准的制订做出指导。     

X80管线钢与氢环境相容性试验研究

针对在高压气相氢环境下开展的X80管线钢慢应变速率拉伸试验、断裂韧性试验、疲劳裂纹扩展速率试验,分析了不同氢分压对X80管线钢力学性能、疲劳性能及断口形貌的影响规律。研究结果表明,氢分压是影响材料氢脆和疲劳性能的重要因素,随着氢分压的增加,X80管线钢的氢脆敏感性显著增大,缺口疲劳试样的疲劳循环次数显著降低,断口韧窝间出现典型的具有小平面和撕裂棱的准解理特征脆性断裂形貌,疲劳裂纹扩展速率急剧增加,增加了管道失效风险。研究结果可为高强度输送掺氢天然气管道工程临界评估提供参考。     

长输管道混合气体保护自动焊的工艺研究

研究了管道气体保护自动焊的熔滴过渡形式和混合气体（Ar+CO2）的比例对焊接工艺的影响。保护气体随着CO2比例的增加,熔深在平焊位、立焊位、仰焊位也在相应增加,并且保护气体比例相同时,熔深H立焊＞H平焊＞H仰焊。分析了混合气体比例对管道的焊缝质量、焊接工艺参数和焊丝的熔化速度等方面的影响。结果表明,管道自动焊的混合气体最好为“富氩气体”,其中Ar占80%～85％。     

掺氢天然气管道输送研究进展

可再生能源发电制氢被认为是解决弃电消纳问题的一条有效途径,将氢气以一定的比例掺入天然气中,利用现有的天然气管道或管网进行输送,有可能是当前实现大规模氢气输送的最佳方式。为此,围绕掺氢天然气管道输送中的若干关键问题,通过文献调研的方式回顾和分析了近年来国内外掺氢天然气管道输送的主要研究进展。研究结果表明:(1)天然气管道允许的掺氢比上限仍不明晰,需重点揭示掺氢天然气对典型管材氢脆和氢腐蚀的影响,建立典型管材关键力学性能数据库和相容性评价体系;(2)要探究掺氢天然气的泄漏、积聚、燃烧和爆炸等安全事故特征和演化规律的变化,需明确掺氢对安全事故产生的新影响,发展缺陷在线智能监测和应急修复技术;(3)目前掺氢天然气管输风险评估和可靠性评价方法研究不足,需要开展考虑掺氢影响的天然气管输完整性评价和智能管理;(4)进一步完善掺氢天然气管输配套设备、输送工艺、掺氢及氢分离工艺等,并尽快制订掺氢天然气管输技术标准和安全运行技术体系。结论认为,该研究成果可以为掺氢天然气管道输送关键技术的研究和推广应用提供有益的参考。     

掺氢天然气喷射火燃烧特性实验研究

能源结构转型初期,天然气管道掺氢是一种有效的输氢方式,然而掺氢会提高气体活跃性,在管道泄漏的情况下增加火灾风险。在压力200～800 Pa和掺氢比0～50%条件下开展了掺氢天然气水平喷射火实验研究,以预测和评估其潜在的火灾风险。实验结果表明：掺氢后火焰温度升高,最大温差为113℃;在高压下当掺氢比>10%时,火焰温度分布发生明显变化;火焰的推举距离随压力增加而增大,随掺氢比增加而减小;当高压下掺氢比<10%时,掺氢对火焰尺寸影响较小,当掺氢比增加到50%时,火焰长度的最大降幅为13.7%。此外,提出了掺氢天然气火焰长度无量纲预测模型。研究结果可为掺氢天然气管道事故后果及火灾风险评估提供必要的数据支持和理论基础。     

混氢天然气管道放空自燃过程数值模拟分析

天然气掺氢输送是实现大规模、远距离氢能转运的主要手段之一,但混氢天然气在放空过程中存在爆轰或爆燃的风险,对放空管壁施加的超压过大还会造成管壁破裂。因此,亟需明晰混氢天然气放空自燃与流场演化过程,进而量化放空管壁的一次超压。为此,利用计算流体力学方法数值模拟了混氢天然气管道放空自燃过程,对比分析了不同掺氢浓度条件下对自燃及压力波传播的影响规律,揭示了混氢天然气在阀门通道和放空管中的爆燃机制。研究结果表明：(1)高压气体在阀门通道内以压力波形式传播并不断地碰撞反射与叠加,形成马赫环结构,加热气体使温度升至自燃点,并触发自燃;(2)在阀门通道和放空管内均出现了爆燃现象,但压力波在放空管内能量迅速衰减,一段距离后温度大幅降低,气体不再燃烧;(3)掺氢比越大,压力波传递速度越快,自燃触发的时间越短,对放空管壁产生的一次超压也越大。结论认为,在确定的泄放压力与阀门开度工况下,降低掺氢浓度可有效减轻爆燃风险和减小壁面超压,实际工程中需结合输送经济成本和安全风险控制掺氢量在合理的浓度范围。混氢天然气管道放空自燃过程数值模拟分析取得的新认识有助于指导掺氢天然气管道的安全运行,将助力于绿色氢能的大规模混合...     

气体在离子液体中的溶解性能

系统地介绍了气体如CO2、CO、O2、H2、SO2、N2以及低级烷烃和烯烃在不同离子液体中的溶解性能以及测量溶解度的方法,总结了气体在不同离子液体中溶解性能的一般规律。不同气体在离子液体中的溶解度差别很大。认为低压下H2和N2除外,其他气体在离子液体中溶解度随温度的升高而减小,随压力的升高而增大。气体在离子液体中的溶解度还与离子液体的极性有关,一般随离子液体的极性增大,气体的溶解度相应减少。离子液体中的阴离子对气体的溶解度影响较大,而阳离子的影响较小。     

天然气管道掺氢输送研究现状与分析

天然气管道掺氢输送是实现大规模、远距离和低成本氢气运输的手段之一,但氢气掺入天然气管道给管线运行工况、安全维护等带来了不容忽视的影响,具有一定的安全隐患。为此,围绕国内外天然气管道掺氢输送的技术研究与工程应用现状,讨论了影响天然气管道掺氢安全输送的主要因素,即掺氢引起的天然气物性改变、氢致失效和掺混不均,以及掺氢管道泄漏扩散和燃爆的安全问题。结果表明,天然气掺氢后,对现有管材提出了新要求,需开展相关实验以揭示氢致失效机理,掺氢天然气管道停输后是否发生气体分层与管道是否发生氢致失效密切相关。掺氢天然气管道泄漏扩散及自燃的安全范围、发生燃爆所需的最小掺氢比及燃爆机理尚不明晰,实验研究与实际运营存在差距。针对天然气管道掺氢输送的规范、标准及相关监管政策仍处于发展阶段,需要结合系统的研究数据及实践进一步完善。以上结果明晰了掺氢输送存在的风险,可为大规模掺氢混输的工程推广与实际运营提供参考。     

08Cr2AlMo钢制换热器在炼厂应用

1　腐蚀概况石油和天然气中含有单质硫和多种硫化物 ,在炼制加工及石油化工过程中 ,会引起钢材的多种形式腐蚀破坏。按环境温度不同可分为 90℃以下的硫化物应力腐蚀和氢脆及高温 CO2 、H2 S一般腐蚀 2类。90℃以下的硫化物应力腐蚀使钢产生氢脆和氢鼓泡。前者使钢塑性和韧性下降 ,脆性增加 ,在外力作用下产生裂纹 ,这种情况多发生在高强度钢上 ,可通过材料脱氢处理恢复性能。后者的钢结构不受外力或受力很小 ,在钢表面层下产生平行于表面的裂纹 ,它多发生在强度级别较低的钢种 ,而且不可恢复。高温 H2 S腐蚀为化学腐蚀 ,钢铁在高温硫化…     

气体杂质对CO_2管道输送系统安全的影响

目前CO2管道输送呈现出快速发展趋势,相关问题也日益备受关注。目前国际上还没有关于CO2管道输送混合气体组分的统一标准,而我国在CO2输送管道的建设方面还处于空白,关于CO2中各种杂质对其输送过程的影响特别是对安全的影响也尚不清楚。为此,在对国外CO2长输管道运行现状进行调研的基础上,对管道实际输送CO2混合气体中的杂质类型、杂质含量以及不同的CO2混合气体组成要求进行了总结,分析了含有不同杂质(H2、H2S和SO2等)的CO2混合气体物性参数(密度、黏度和蒸气压)和相态特性的变化规律,重点从管线腐蚀、CO2水合物形成及CO2溶解于水等方面研究了不同杂质对CO2管道系统设计运行的影响,尤其是游离水对CO2输送管道安全运行的影响,并参照国外CO2管道输送系统的标准规范提出了管道输送的CO2混合气体的纯度和含水量要求。     

CH_4,CO_2,CO对钯复合膜透氢性能的影响

采用化学镀法制备了钯复合膜。在200~450℃下,恒定H2进气量和总进气量,以N2为平衡气,H2-N2混合气为参比气,考察了不同含量的CH4,CO2,CO对钯复合膜透氢性能的影响。实验结果表明,对钯复合膜的透氢性能,CH4几乎没有影响,CO2的影响较小(透氢量的降低率小于5%),CO的影响最大。体积组成为98%H2-2%CO的混合气,在300℃时钯复合膜透氢速率下降幅度明显增大。用扫描电子显微镜、X射线能谱仪、X射线衍射仪对透氢后的钯复合膜进行表征,表征结果显示,钯复合膜表面有少量积碳,说明在钯复合膜表面上发生了CO的歧化反应。     

CO_2加氢合成甲醇铜基催化剂的还原研究

本文探讨了三种还原法（H2还原法、KBH4还原法、乙醇还原法）对CO2加氢合成甲醇Cu／ZnO催化剂结构及CO2加氢合成甲醇活性的影响。实验结果表明：催化剂经KBH4还原后,部分铜物种被还原成金属铜,同时带入了K ,对CO2加氢合成甲醇反应影响很大;催化剂经高压釜乙醇处理后,铜物种全部被还原成金属铜,且晶粒很大,在ZnO上分散性差,对CO2加氢合成甲醇反应影响很大;催化剂经3％H2＋N2还原后,铜在ZnO上分散性较好,有利于CO2加氢合成甲醇反应。     

掺氢天然气长输管道泄漏扩散规律数值模拟

目的探究多因素耦合下掺氢导致的天然气长输管道泄漏扩散规律。 方法以西气东输二线工程为研究对象,采用Fluent软件建立管道二维平面泄漏扩散模型,通过单因素和多因素耦合分析掺氢比、泄漏孔径、风速和大气温度对掺氢天然气泄漏扩散的影响。 结果随着掺氢比增加,甲烷扩散区域的质量分数和宽度减小,而氢气则相反;随着泄漏孔径增大,掺氢天然气扩散的质量分数和范围增加;随着风速增加,掺氢天然气泄漏后扩散的质量分数增加,且分布逐渐向下风向偏移,而扩散高度减小;大气温度对掺氢天然气泄漏扩散的影响不显著。不同因素对掺氢天然气管道泄漏扩散范围的影响程度为:泄漏孔径＞风速＞掺氢比＞大气温度。 结论4种影响因素中,泄漏孔径对掺氢天然气管道泄漏扩散的影响程度最大,因此应重点防范掺氢天然气管道因腐蚀等因素引起的管道开裂、穿孔引起的泄漏。      

普通油井管钢在CO2和H2S共存环境中的腐蚀实验研究

采用高温高压腐蚀仪对普通油井管钢N80进行了CO2、CO2和H2S共存条件下的腐蚀实验,测量了平均腐蚀速率,结果表明:90℃时,CO2腐蚀环境中加入不同含量的H2S后,试样表面腐蚀状况有较大改善,腐蚀速率均有所降低;保持CO2分压恒定,随着CO2和H2S分压比增加,腐蚀速率在分压比为100时出现峰值;保持H2S分压恒定...     

纯氢与掺氢天然气节流特性及节流系数预测新方法

依托天然气管道掺氢输送,可实现氢能的高效经济储运,天然气节流作为关键环节,掺氢将极大改变节流特性,从而影响管道安全运行。为此,采用数值模拟方法研究了纯氢与掺氢天然气节流特性,并在天然气节流系数经验公式的基础上,建立了三段式节流系数预测新方法。研究结果表明：(1)纯氢节流特性与以甲烷为主的天然气节流明显不同,纯氢表现为节流负效应;(2)不同掺氢比时,节流正负效应转变压力不同,天然气中掺氢不超过30%时,对混合气体节流效应转变压力影响较小,但氢浓度更高时,节流效应转变压力随之降低,直至氢浓度80%～92%左右时,气体此后均表现为节流负效应;(3)节流阀门开度随氢浓度增加而增加,以流量波动时阀门调节范围为限制,天然气掺氢浓度不宜超过30%;(3)天然气节流系数经验公式仅适用于氢浓度不超过30%的掺氢天然气,在此基础上修正,得到以氢气为主混合气的节流特性预测公式,根据掺氢比提出以0～30%、30%～80%、80%～100%的三阶段公式,可很好地估算纯氢与掺氢天然气节流特性及系数。结论认为,该研究成果可为纯氢与掺氢甲烷混合气体节流系数的估算提供依据,为氢气安全储运提供技术指导。     

N80钢在CO2、H2S及其混合介质环境中的腐蚀行为研究

针对N80钢油套管在CO2/H2S共存环境中的腐蚀问题,利用失重法与电化学测试方法作对比分析,并利用扫描电子显微镜以及X射线衍射仪对浸泡腐蚀试验后的N80钢试样进行研究。结果显示,浸泡腐蚀试验结果与电化学测试结果一致,在单独CO2环境中,N80钢的自腐蚀电流与平均腐蚀速率最大,腐蚀最严重;在单独H2S环境中,N80钢试样腐蚀速率最小,自腐蚀电流最小;在PCO2/PH2S=1∶ 0.3 时,主要以H2S腐蚀为主,但在表面发生局部产物膜剥落,此时的腐蚀速率高于纯H2S条件下的腐蚀速率。研究表明,在单独CO2环境中,腐蚀以阴极反应过程控制为主;在单独H2S环境中,腐蚀以阳极反应过程控制为主;在PCO2/PH2S=1∶ 0.3时,腐蚀以阴极反应过程控制为主。