P110钢在H 2 S/CO 2 环境中的氢渗透行为研究

发布时间：2022-12-11 11:54

　　随着高酸性油气田的不断开发,H2S/CO2腐蚀是制约油气开采的最大困扰之一。在H2S/CO2环境中,氢离子在钢表面还原成氢原子,氢原子的引入将增加钢发生氢致开裂（HIC）的可能性,而氢致开裂行为又与氢渗透过程扩散速率和扩散机制息息相关。P110钢为油气开采过程常用的油套管钢,因此本文探讨其在H2S/CO2环境中的氢渗透行为,对油气的安全开采具有十分重要的现实意义。首先,采用电化学方法和Devanathan-Stachurski双电解池法研究了P110钢的电化学和氢渗透行为,实验结果表明,P110钢中不可逆氢陷阱数量少于可逆氢陷阱数量,不可逆氢陷阱仅影响氢扩散的穿透时间,而可逆氢陷阱对氢扩散系数影响较大,而P110钢充氢后的电化学行为,结合对应的充氢后试样表面SEM图表明,氢对P110钢的氢致开裂有促进作用。其次,研究了P110钢在不同浓度的C02、H2S溶液中电化学和氢渗透行为,实验结果表明,随着C02、H2S溶液浓度的增大,P110钢的电化学行为表现为自腐蚀电流密度逐渐增加、极化电阻值逐渐降低,EIS中电荷转移电阻呈递减趋势。同时,氢渗透行为的变化规律为氢扩散系数变化不大,可扩散氢浓... 

【文章页数】：89 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究的目的与意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 钢的氢损伤类型
        1.2.2 氢的来源
        1.2.3 H_2S环境中钢材的腐蚀机理与规律
        1.2.4 CO_2环境中钢材的腐蚀机理与规律
        1.2.5 H_2S/CO_2环境中钢材的腐蚀机理与规律
        1.2.6 H_2S/CO_2环境中钢材的腐蚀产物膜及其作用
        1.2.7 氢渗透传感器的研究进展
        1.2.8 氢扩散系数的改进计算方法
        1.2.9 氢扩散系数的影响因素
    1.3 研究方案
        1.3.1 研究内容
        1.3.2 研究方法
        1.3.3 技术路线
第2章 P110钢的氢渗透行为
    2.1 引言
    2.2 实验部分
        2.2.1 实验材料与环境
        2.2.2 实验过程
        2.2.3 测试方法
    2.3 P110钢的氢渗透行为
        2.3.1 镍层电镀时间的选择
        2.3.2 镀镍层最适宜氢原子氧化电位
        2.3.3 氢在钢中的扩散过程
        2.3.4 氢陷阱对氢渗透行为的影响
    2.4 充氢对P110钢的电化学行为影响
        2.4.1 动电位极化曲线分析
        2.4.2 交流阻抗图谱分析
        2.4.3 表面形貌分析
    2.5 本章小结
第3章 CO_2、H_2S浓度对P110钢电化学及氢渗透行为影响
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 实验材料与环境
        3.2.2 实验过程
        3.2.3 测试方法
    3.3 CO_2浓度对P110钢的电化学行为影响
        3.3.1 动电位极化曲线分析
        3.3.2 交流阻抗谱分析
        3.3.3 氢渗透曲线分析
    3.4 H_2S浓度对P110钢的电化学行为影响
        3.4.1 动电位极化曲线分析
        3.4.2 交流阻抗谱曲线分析
        3.4.3 氢渗透曲线分析
    3.5 温度对P110钢的氢渗透行为影响
        3.5.1 CO_2环境中温度对P110钢的氢渗透行为的影响
        3.5.2 H_2S环境中温度对P110钢的氢渗透行为的影响
    3.6 本章小结
第4章 腐蚀产物膜对P110钢电化学及氢渗透行为影响
    4.1 引言
    4.2 实验部分
        4.2.1 实验材料与环境
        4.2.2 实验过程
        4.2.3 测试方法
    4.3 腐蚀产物膜的微观形貌及物相分析
        4.3.1 CO_2环境中的腐蚀产物膜的形貌及物相分析
        4.3.2 H_2S环境中的腐蚀产物膜的形貌及物相分析
    4.4 腐蚀产物膜对电化学行为的影响
        4.4.1 FeCO_3膜对电化学行为的影响
        4.4.2 FeS膜对电化学行为的影响
    4.5 腐蚀产物膜对氢渗透行为的影响
        4.5.1 FeCO_3膜对氢渗透行为的影响
        4.5.2 FeS膜对氢渗透行为的影响
    4.6 本章小结
第5章 结论
致谢
参考文献
攻读硕士期间发表的论文及科研成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]L360钢在含H2S/CO2溶液中的腐蚀失效形式研究[J]. 刘丽,吴辉,任呈强,王万国,祝明.  材料导报. 2014(S1)
[2]氢在低碳钢中的渗透扩散特性[J]. 李勇峰,蔡丽安,阚文彬,朱合范,潘红良.  华东理工大学学报(自然科学版). 2013(02)
[3]20g纯净钢中氢陷阱对氢扩散系数的作用[J]. 陈业新,常庆刚.  金属学报. 2011(05)
[4]P110和P110SS钢在含CO2/H2S溶液的电化学腐蚀行为研究[J]. 尹志福,白真权,苗健,韩燕.  西安工业大学学报. 2010(05)
[5]电化学渗透技术对304不锈钢中氢扩散的研究[J]. 曾小利,阚文彬,潘红良.  石油化工腐蚀与防护. 2010(04)
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[8]高含H2S/CO2介质中X60钢腐蚀产物膜分析[J]. 张雷,丁睿明,杨建炜,路民旭.  北京科技大学学报. 2009(05)
[9]石油化工设备腐蚀渗氢的监测研究[J]. 王勇.  化学工程与装备. 2008(09)
[10]高含H2S和CO2环境中L80钢的腐蚀规律[J]. 邓洪达,李春福,王朋飞.  钢铁研究学报. 2008(08)

博士论文
[1]氢在钢中的渗透特性及镀层阻氢渗透机理的研究[D]. 李勇峰.华东理工大学 2012
[2]油套管钢CO2腐蚀电化学行为与腐蚀产物膜特性研究_[D]. 陈长风.西北工业大学 2002

硕士论文
[1]P110钢在CO2/H2S环境中腐蚀产物的半导体性能研究[D]. 王万国.西南石油大学 2015



本文编号：3718735