腐蚀产物晶体结构及离子选择性对P110S低合金钢在H 2 S/CO 2 环境中腐蚀行为的影响

发布时间：2022-02-10 22:09

　　目的研究P110S低合金钢在H₂S/CO₂环境中的腐蚀行为及腐蚀产物对其影响机理。方法通过P110S低合金钢在不同温度下的腐蚀失重实验、微观SEM形貌观察、XRD分析和离子选择性实验,探究腐蚀产物的晶体结构以及离子选择性对腐蚀行为的影响。腐蚀实验环境为模拟我国西北某油田现场不同井深的腐蚀工况,其中CO₂与H₂S的分压比为2.5。结果温度低于100℃时,腐蚀产物主要为马基诺矿型FeS,其为阳离子选择性,能够阻碍阴离子与基体接触,起到抑制腐蚀的作用,因此腐蚀速率较低,约为0.15 mm/a,且随温度升高基本保持不变,试样表面的腐蚀产物膜平整未脱落;温度达到120℃后,腐蚀速率急剧增大,部分腐蚀产物由马基诺矿转变为磁黄铁矿,腐蚀产物膜因下层腐蚀产物挤压而发生破裂脱落,试样发生局部腐蚀;温度高于160℃时,腐蚀产物全部为磁黄铁矿型FeS,其为阴离子选择性,无法阻碍阴离子穿过腐蚀产物膜与基体接触,因此随着温度的升高,腐蚀速率逐渐增大并趋于平缓,达到3.6 mm/a。结论 H₂S/CO

【文章来源】：表面技术. 2020,49(03)北大核心EICSCD

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

膜电位的测量装置示意图

图2为在不同温度H2S/CO2腐蚀环境下低合金钢P110S的腐蚀速率，总体来看，P110S的腐蚀速率随着温度的升高而增加。以往的研究结果表明，CO2腐蚀环境下，低合金钢的腐蚀速率会随着温度的升高，先上升后下降，其中腐蚀速率的最大值一般出现在60～80℃范围内[14-16]。而图2中在60～190℃温度区间内，腐蚀速率持续增加，不符合CO2腐蚀特征，因此在CO2与H2S分压比为2.5的条件下，P110S的腐蚀不由CO2腐蚀控制。特别值得注意的是，当温度小于100℃时，P110S的腐蚀速率几乎保持不变，腐蚀速率维持在0.15 mm/a附近；而当温度进一步升高至120℃时，P110S的腐蚀速率显著增加至0.52mm/a，并且随着温度的升高，腐蚀速率继续快速增加，在190℃时高达3.61 mm/a。2.2 宏观腐蚀形貌

图4为P110S在不同温度下的腐蚀产物膜微观形貌。当温度为60℃和100℃时，试样表面的腐蚀产物平整，虽然在局部小区域内发生了轻微的脱落，但整体上覆盖完整；当腐蚀温度升至120℃时，试样表面的腐蚀产物膜出现鼓包，并且在鼓包状的腐蚀产物膜脱落处，金属基体发生明显的局部腐蚀；当腐蚀温度升高至140℃时，腐蚀产物开始明显增厚，鼓包状腐蚀产物膜的数量也开始显著增加，鼓包现象愈发严重；而当温度升高至160℃时，试样表面的腐蚀产物开始发生大面积的分层、脱落。值得注意的是，190℃时，试样表面每个鼓包状的腐蚀产物膜上出现了由晶体构成的同心环状结构。图4 不同温度下P110S的微观腐蚀形貌（c中右上角图片为鼓包状腐蚀产物破裂的形貌）

【参考文献】：
期刊论文
[1]不同温度下H2S/CO2腐蚀产物膜对T95套管腐蚀行为的影响[J]. 范亚萍,周怡诺.  表面技术. 2016(10)
[2]温度对X65和3%Cr管线钢CO2腐蚀行为的影响[J]. 常炜,胡丽华.  腐蚀与防护. 2012(S2)
[3]温度对管线钢H2S/CO2腐蚀行为的影响[J]. 杨建炜,章军,曹建平,陈晨,张雷,丁金慧,路民旭.  材料工程. 2011(01)
[4]碳钢在含硫化氢及高压二氧化碳饱和的NaC1溶液中的腐蚀行为[J]. 李国敏,刘烈伟,郑家燊.  中国腐蚀与防护学报. 2000(04)



本文编号：3619616