高含硫环境下管材的元素硫腐蚀规律与机理研究

发布时间：2017-11-13 07:30

  本文关键词：高含硫环境下管材的元素硫腐蚀规律与机理研究

  更多相关文章： 元素硫 P110钢 温度 Cl~-浓度 CO_2分压 H_2S分压

【摘要】：元素硫腐蚀是油气田开发中最严重的腐蚀之一,特别是高温(≥80℃)时,元素硫发生水解,产生了吸附性极强的H_2S、HS~-和S~(2-),从而对材料产生严重的腐蚀。本文在高温高压高含硫的环境下,采用挂片浸泡试验,SEM、EDS研究了元素硫的主要腐蚀机理,探讨了温度、Cl~-浓度、CO_2分压及H_2S分压对P110钢元素硫腐蚀的影响。研究表明:随着温度的升高,P110钢在含硫介质中均匀腐蚀速率急剧增加。温度较低时,腐蚀产物主要为Fe_(1-X)S与CaCO_3。温度升高到150℃,元素硫的水解加剧,此时的腐蚀产物主要有Fe_(1-X)S组成。温度升高到180℃时,反应迅速加快,生成的Fe_(1-X)S增多。随着Cl~-浓度的增加,P110的腐蚀速率呈先下降后上升再下降的趋势。当Cl~-浓度极低时,腐蚀产物主要由Fe_(1-X)S组成。当Cl~-浓度升高到10g/L时,溶解在溶液中的CO_2降低,材料表面开始有碳酸盐沉积,增加了Fe_(1-X)S的致密度,减缓腐蚀。当Cl~-浓度为50g/L时,腐蚀速率进一步增大,此时生成的碳酸盐的腐蚀产物减少,产物膜疏松多孔,腐蚀加剧。当Cl~-浓度升高到100g/L时,碳酸盐占比升高,腐蚀产物膜更加致密,腐蚀速率降低。随着CO_2分压的增大,P110钢元素硫的腐蚀速率呈现先增大后减小的趋势,当CO_2分压为1MPa时,腐蚀速率达到最大值。当CO_2分压较低时,腐蚀产物膜主要组成成分为Fe_(1-X)S及(Ca,Fe)CO_3;当分压为1MPa时,此时的腐蚀产物主要由Fe_(1-X)S组成。当CO_2分压继续增大时,腐蚀产物膜中的主要成分为Fe_(1-X)S,还有部分的(Ca,Fe)CO_3。随着H_2S分压的增大,P110钢元素硫的腐蚀速率不断增大。当H_2S分压为0.5MPa,腐蚀产物膜主要组成成分为Fe_(1-X)S,且有部分的碳酸盐;当H_2S分压为1MPa和1.5MPa时,此时的腐蚀产物主要由Fe_(1-X)S组成。
【学位授予单位】：西安石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TE983

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本文编号：1179722