高含H 2 S环境下低合金钢腐蚀产物演化及其对腐蚀行为的影响
发布时间：2025-03-02 16:32
随着能源需求的增加和石油天然气工业的技术发展,深水和高含硫油气田的开发不断加强。H2S腐蚀已成为国内外油气田开采过程中面临的主要失效风险和安全挑战之一。尽管国际上对低合金钢的CO2-H2S腐蚀的研究已持续多年,高分压条件下的H2S腐蚀机制等问题仍缺乏系统理论的认识和足够的数据支撑。因此,本文重点围绕低合金管线钢在高含H2S条件下的高压腐蚀电化学行为、腐蚀产物形成演化过程及其对宏观腐蚀行为的影响等方面开展研究探索。本文利用高压腐蚀电化学测试、高温高压腐蚀模拟、现代表面分析方法等研究了低合金钢在高含H2S环境下腐蚀电化学参数及腐蚀产物膜的类型与边界条件,分析并讨论了H2S腐蚀产物膜的形成演化过程对腐蚀的影响。首先,明确了高含H2S条件下腐蚀产物膜的形成及演化机制。腐蚀初期,基体通过固相反应形成具有择优取向的马基诺矿型硫铁化合物薄膜。随后,马基诺矿晶粒团絮状堆垛形核于薄膜表面并长大增厚。高H2S分压条件下,腐蚀产物膜外侧Fe2+浓度随腐蚀时间延长逐渐降低,腐蚀产物由马基诺矿为主向陨硫铁矿及富S相磁黄铁矿转变。其次,建立了H2S腐蚀产物形成的热力学模型,构建了马基诺矿及磁黄铁矿腐蚀产物形成的环境...
【文章页数】：147 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
致谢
摘要
Abstract
1 引言
2 文献综述
2.1 H2S腐蚀机理
2.1.1 H2S在水中的电离
2.1.2 H2S腐蚀的阳极反应
2.1.3 H2S腐蚀的阴极反应
2.2 H2S腐蚀产物类型
2.2.1 马基诺矿硫铁化合物
2.2.2 立方FeS
2.2.3 陨硫铁矿和磁黄铁矿硫铁化合物
2.2.4 H2S腐蚀产物膜的演化
2.3 H2S腐蚀的影响因素
2.3.1 温度的影响
2.3.2 H2S分压的影响
2.3.3 溶液pH值的影响
2.3.4 腐蚀产物膜的影响
2.3.5 硫酸盐还原菌的影响
2.4 H2S环境下的局部腐蚀
2.5 课题研究内容及目的
3 高含H2S条件下腐蚀产物膜的形成和演化机制
3.1 引言
3.2 实验材料及方法
3.2.1 实验材料
3.2.2 腐蚀模拟实验装置设计
3.2.3 腐蚀模拟实验方案设计
3.3 H2S腐蚀的热力学分析
3.3.1 H2S腐蚀水化学状态的变化
3.3.2 H2S腐蚀反应的平衡电极电位
3.4 高含H2S条件下腐蚀产物膜的形成机制
3.4.1 H2S腐蚀产物膜表征
3.4.2 腐蚀产物膜形成机制探讨
3.5 高含H2S条件下腐蚀产物膜的演化规律
3.5.1 H2S腐蚀产物膜的表征
3.5.2 H2S腐蚀产物膜演化机制探讨
3.6 小结
4 H2S腐蚀产物膜的形成边界条件
4.1 引言
4.2 实验材料及方法
4.2.1 材料及溶液
4.2.2 腐蚀模拟实验方案设计
4.2.3 高温高压腐蚀模拟实验
4.3 低合金钢H2S腐蚀产物形成规律
4.3.1 低H2S分压(0.1～0.3MPa)条件下腐蚀产物膜形成规律
4.3.2 中/高H2S分压(0.3～3MPa)条件下腐蚀产物膜形成规律
4.3.3 低合金钢H2S腐蚀产物形成规律
4.4 H2S腐蚀产物形成热力学模型
4.4.1 马基诺矿腐蚀产物热力学模型
4.4.2 磁黄铁矿腐蚀产物热力学模型
4.5 H2S腐蚀产物的形成边界条件
4.6 小结
5 高含H2S条件下腐蚀产物对腐蚀电化学及局部腐蚀的影响
5.1 引言
5.2 实验材料及方法
5.2.1 实验材料及溶液
5.2.2 腐蚀模拟实验方案设计
5.2.3 腐蚀模拟实验及电化学测试
5.3 高H2S分压下腐蚀产物膜对腐蚀的影响
5.3.1 腐蚀产物膜形成过程对腐蚀电化学的影响
5.3.2 腐蚀产物膜的演化对腐蚀电化学的影响
5.4 高含H2S条件下腐蚀产物膜对局部腐蚀的影响
5.4.1 高含H2S条件下X65钢表面腐蚀形态的变化
5.4.2 高含H2S条件下局部腐蚀诱发因素探究
5.4.3 高含H2S条件下低合金钢局部腐蚀形成机制
5.5 小结
6 含H2S复杂沉积工况条件下低合金钢的腐蚀发展规律
6.1 引言
6.2 实验材料及方法
6.2.1 实验材料及溶液
6.2.2 腐蚀模拟实验方案设计
6.2.3 SRB接种培养
6.2.4 腐蚀模拟实验
6.2.5 腐蚀产物膜表征
6.2.6 高温高压腐蚀电化学实验
6.3 嗜热SRB存在时固相颗粒沉积下低合金钢的腐蚀行为
6.3.1 复杂沉积工况下X65钢的腐蚀速率及腐蚀形态
6.3.2 复杂沉积工况下X65钢腐蚀产物膜表征
6.3.3 复杂沉积工况下X65钢电化学状态变化
6.4 嗜热SRB存在时固相颗粒沉积下局部腐蚀发展机制
6.5 小结
7 结论
8 主要创新点
参考文献
作者简历及在学研究成果
学位论文数据集
本文编号：4034553
【文章页数】：147 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
致谢
摘要
Abstract
1 引言
2 文献综述
2.1 H2S腐蚀机理
2.1.1 H2S在水中的电离
2.1.2 H2S腐蚀的阳极反应
2.1.3 H2S腐蚀的阴极反应
2.2 H2S腐蚀产物类型
2.2.1 马基诺矿硫铁化合物
2.2.2 立方FeS
2.2.3 陨硫铁矿和磁黄铁矿硫铁化合物
2.2.4 H2S腐蚀产物膜的演化
2.3 H2S腐蚀的影响因素
2.3.1 温度的影响
2.3.2 H2S分压的影响
2.3.3 溶液pH值的影响
2.3.4 腐蚀产物膜的影响
2.3.5 硫酸盐还原菌的影响
2.4 H2S环境下的局部腐蚀
2.5 课题研究内容及目的
3 高含H2S条件下腐蚀产物膜的形成和演化机制
3.1 引言
3.2 实验材料及方法
3.2.1 实验材料
3.2.2 腐蚀模拟实验装置设计
3.2.3 腐蚀模拟实验方案设计
3.3 H2S腐蚀的热力学分析
3.3.1 H2S腐蚀水化学状态的变化
3.3.2 H2S腐蚀反应的平衡电极电位
3.4 高含H2S条件下腐蚀产物膜的形成机制
3.4.1 H2S腐蚀产物膜表征
3.4.2 腐蚀产物膜形成机制探讨
3.5 高含H2S条件下腐蚀产物膜的演化规律
3.5.1 H2S腐蚀产物膜的表征
3.5.2 H2S腐蚀产物膜演化机制探讨
3.6 小结
4 H2S腐蚀产物膜的形成边界条件
4.1 引言
4.2 实验材料及方法
4.2.1 材料及溶液
4.2.2 腐蚀模拟实验方案设计
4.2.3 高温高压腐蚀模拟实验
4.3 低合金钢H2S腐蚀产物形成规律
4.3.1 低H2S分压(0.1～0.3MPa)条件下腐蚀产物膜形成规律
4.3.2 中/高H2S分压(0.3～3MPa)条件下腐蚀产物膜形成规律
4.3.3 低合金钢H2S腐蚀产物形成规律
4.4 H2S腐蚀产物形成热力学模型
4.4.1 马基诺矿腐蚀产物热力学模型
4.4.2 磁黄铁矿腐蚀产物热力学模型
4.5 H2S腐蚀产物的形成边界条件
4.6 小结
5 高含H2S条件下腐蚀产物对腐蚀电化学及局部腐蚀的影响
5.1 引言
5.2 实验材料及方法
5.2.1 实验材料及溶液
5.2.2 腐蚀模拟实验方案设计
5.2.3 腐蚀模拟实验及电化学测试
5.3 高H2S分压下腐蚀产物膜对腐蚀的影响
5.3.1 腐蚀产物膜形成过程对腐蚀电化学的影响
5.3.2 腐蚀产物膜的演化对腐蚀电化学的影响
5.4 高含H2S条件下腐蚀产物膜对局部腐蚀的影响
5.4.1 高含H2S条件下X65钢表面腐蚀形态的变化
5.4.2 高含H2S条件下局部腐蚀诱发因素探究
5.4.3 高含H2S条件下低合金钢局部腐蚀形成机制
5.5 小结
6 含H2S复杂沉积工况条件下低合金钢的腐蚀发展规律
6.1 引言
6.2 实验材料及方法
6.2.1 实验材料及溶液
6.2.2 腐蚀模拟实验方案设计
6.2.3 SRB接种培养
6.2.4 腐蚀模拟实验
6.2.5 腐蚀产物膜表征
6.2.6 高温高压腐蚀电化学实验
6.3 嗜热SRB存在时固相颗粒沉积下低合金钢的腐蚀行为
6.3.1 复杂沉积工况下X65钢的腐蚀速率及腐蚀形态
6.3.2 复杂沉积工况下X65钢腐蚀产物膜表征
6.3.3 复杂沉积工况下X65钢电化学状态变化
6.4 嗜热SRB存在时固相颗粒沉积下局部腐蚀发展机制
6.5 小结
7 结论
8 主要创新点
参考文献
作者简历及在学研究成果
学位论文数据集
本文编号：4034553
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/shiyounenyuanlunwen/4034553.html
