超临界二氧化碳输送管道内腐蚀研究进展

碳捕集、利用与封存技术(CCUS)是目前实现化石能源低碳化利用和碳中和的关键途径。随着CCUS技术的不断发展,超临界二氧化碳(CO_(2))输送管道的内腐蚀问题势必成为影响输碳管道工程安全运维的痛点之一。管线钢在超临界CO_(2)环境中的腐蚀行为和机理与传统油气田CO_(2)腐蚀有着较大不同,是一种在全新环境体系下的腐蚀问题。本文以水相介质导致超临界CO_(2)管道内腐蚀这一主要诱因为线索,综述了杂质、温度、压力以及流速等因素对典型管线钢在超临界工况下的CO_(2)内腐蚀行为的影响,尤其针对含水量这一关键因素进行了详述和对比,分析了当前超临界CO_(2)管输过程中仍然存在的腐蚀与防护问题以及挑战,最后对超临界CO_(2)腐蚀问题未来的重点关注方向进行了展望,结论有助于优化未来输碳管道工程设计与制定对应的腐蚀控制方法。

Al含量对含铝奥氏体不锈钢在高温超临界二氧化碳中均匀腐蚀性能的影响研究

为进一步提升奥氏体不锈钢作为超临界二氧化碳核反应堆候选包壳材料的耐腐蚀性能,对比研究了3种不同Al含量的含铝奥氏体不锈钢及不含Al基材在650℃/20 MPa的超临界二氧化碳环境中的均匀腐蚀行为。结果表明,材料的腐蚀增重随Al含量增加而降低,不同Al含量材料的腐蚀增重均近似服从抛物线生长规律。Al含量低于1.5wt%时,材料表面生成双层富Fe氧化膜,保护性差,渗碳层厚度可达约12μm;Al含量高于2.5wt%时,材料表面生成保护性氧化膜,外层富Cr、内层富Al,氧化膜及基体中仍存在渗碳行为,渗碳层厚度减小至约6μm。造成差异的原因是较高Al含量能有效促进保护性富Al氧化膜的形成,抑制Fe的向外扩散和C的向内扩散,进而提升材料的耐氧化和渗碳属性。

输油管道的防二氧化碳腐蚀研究进展

输油管道腐蚀是石油开采行业面临的严重问题之一,其中二氧化碳腐蚀最为常见。输油管道的二氧化碳腐蚀机理复杂,在不同的腐蚀条件下,腐蚀速率不同。文章介绍了输油管道的二氧化碳腐蚀机理与类型,讨论了输油管道中流体pH值、二氧化碳压力、温度、流速及含水率对腐蚀速率的影响,最后提出通过添加防腐涂层、阴极保护、添加缓蚀剂等防腐措施。

二氧化碳腐蚀作用下固井水泥石的微观力学性能

二氧化碳地质封存(CCS)技术是降低CO_(2)的有效途径之一,提高水泥环固井的耐腐蚀性和结构完整性对确保二氧化碳封存安全尤为重要。本文采用XRD、TGA、SEM、微米压痕等表征方法,揭示了水泥石在腐蚀环境中的损伤机理和变化规律。结果表明:经历碳化作用后的水泥石展现出明显的分层结构,包括多孔的淋滤脱钙层、部分淋滤层、碳化致密层、氢氧化钙溶解层,以及未碳化的水泥石;受淋滤脱钙作用的影响,水泥石表面碳化腐蚀层的微观硬度下降至0.11 GPa,而中间碳化层由于碳酸钙的积累,其微米硬度提升至0.79 GPa,反映了碳化作用对水泥石结构的增强作用;内部腐蚀层则因氢氧化钙溶解,出现一定程度的力学性能降低,同时这些溶解出的钙离子参与了中间层碳酸钙的形成过程。

二氧化碳压缩机低压缸缸体冲刷腐蚀处理

介绍尿素装置二氧化碳压缩机运行中因分离器分离能力不足造成低压缸缸体3、4级冲刷腐蚀问题。通过分析探讨焊接修复、开槽定位镶嵌修复、金属修补剂修复、缸体激光熔覆修复等方案优缺点,最终选用激光熔覆修复方案,成功修复了低压缸缸体,修复后再未发生缸体冲刷腐蚀现象,机组运行状态良好。

侵蚀性二氧化碳强腐蚀条件下桩基及基础防腐

根据《工业建筑防腐蚀设计标准》GB/T50046-2018要求,侵蚀性二氧化碳环境被定义为强腐蚀环境,在此环境下,规范要求桩基宜选用预制钢筋混凝土桩、可选用预应力高强混凝土管桩、预应力混凝土管桩,不建议采用钢筋混凝土灌注桩。但是现实情况中,部分工程项目由于特殊的地质条件原因导致部分土层难以穿透,或打桩位置在既有建、构筑物附近,挤土效应明显的管桩施工会导致已有建、构筑物产生倾斜变形、墙体裂缝、基础扰动等一系列问题,不适合采用预制桩。因此,桩基型式的选择陷入两难的境地。而且对于强腐蚀的环境,基础防腐做法也更为严格,会极大程度地提高造价、增加施工难度。本文以特定项目为研究背景,从侵蚀性二氧化碳反应机理、规范发展历程、实践工程经验等方面,给出侵蚀性二氧化碳强腐蚀条件下,桩基选型建议和基础防腐做法。

混输海管二氧化碳腐蚀与缓蚀剂性能环路试验研究

使用环路试验,研究了某一混输海管工况下流形、温度对二氧化碳腐蚀的影响,同时测量了现场应用的缓蚀剂的缓蚀效率。试验结果可解释混输海管的内检测数据,对于理解管道腐蚀现象,解决腐蚀问题具有指导意义。

油气水共存的非均相介质中N80钢二氧化碳/硫化氢腐蚀行为研究

采用失重法及电化学方法研究了油气水形成的非均相介质中N80钢在二氧化碳/硫化氢环境下的腐蚀行为及N80钢在上述介质中的应力腐蚀裂纹;结果表明,在硫化氢、二氧化碳气体与油水组成的非均相系统中,随着PCO2/PH2S的增加,N80钢的腐蚀速率增大;硫化氢的存在使得N80钢腐蚀的阳极过程受到抑制,腐蚀速度减缓;但脆性断裂及应力腐蚀加剧。

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

利用自制的高温、高压腐蚀试验及电化学测试装置，通过失重法、电化学极化曲线法及电子探针微观分析等方法，研究了温度、硫化氢浓度对碳钢在高压二氧化碳饱和的３％ＮａＣ１溶液中腐蚀的影响．结果表明：较低温度（８０℃）下，升高温度及增大硫化氢浓度均加速腐蚀反应的阴、阳极过程，失重腐蚀速率增大；高浓度的硫化氢抑制了腐蚀反应的阴极过程；１２０℃时碳钢ＣＯ２腐蚀产物膜对金属基体起很好的保护作用，失重腐蚀速率减小了３－４倍，随硫化氢浓度的增大，失重腐蚀速率缓慢增长，腐蚀产物ＦｅＣＯ３膜逐渐转变为以硫铁化合物为主的腐蚀产物膜．

二氧化碳输送管道技术研究进展

碳捕集、利用与封存(CCUS)技术是被国际公认的解决气候变暖、大规模减少碳排放、最终实现碳中和的最有效技术方案,目前,管道输送是二氧化碳长距离定向输送的最佳方式。介绍了国内外二氧化碳输送管道建设情况和相关标准研究现状,重点分析了密相/超临界二氧化碳输送用管材的低温韧性要求和断裂控制技术,以及二氧化碳输送管材的腐蚀研究进展,总结了二氧化碳输送管材在理化性能、低温韧性、止裂韧性、耐蚀性能、几何尺寸和残余应力等关键技术指标的要求,为我国二氧化碳输送管材开发和研究提供参考。

油气田开发过程中硫化氢、二氧化碳腐蚀及防护的认识和实践

列举了油气田中硫化氢、二氧化碳腐蚀危害的典型事例,分析了其产生的原因及所表现出的腐蚀特征,给出了相应的防止方法原则。结合本所防腐蚀研究工作,针对硫化氢应力腐蚀开裂和二氧化碳局部腐蚀,论述了合理选用钢材、投加缓蚀剂、消除腐蚀源等措施的要点及其相互之间的关系。

二氧化碳缓蚀剂的研究进展

为了有效应对全球气候变暖达到碳中和的目标,碳捕集、利用与封存(CCUS)技术被大力推广和应用。CCUS过程,油气开发和集输过程始终面临着严重的二氧化碳(CO_(2))腐蚀问题。CO_(2)腐蚀会带来严重的经济损失、环境污染和人身安全等问题。相比于采用昂贵的合金材料防腐措施,在普通碳钢基础上添加缓蚀剂是应对CO_(2)腐蚀较为简单、经济的防腐方法之一。总结了近几年不同类型CO_(2)缓蚀剂的研究进展,包括传统的含有N、O、S、P等杂原子的有机缓蚀剂,含有杂环的有机缓蚀剂,具有两亲性的表面活性剂类缓蚀剂,新型无机纳米材料类缓蚀剂(如石墨烯、碳量子点、离子液体和金属配合物等),以及植物提取物、氨基酸、天然油和生物聚合物等天然型绿色环保缓蚀剂。分析了这些不同缓蚀剂的优缺点和适用性,并讨论了这些缓蚀剂的研究现状。同时,总结了缓蚀剂构效关系和协同效应的研究热点及其存在的问题。最后针对这些不同缓蚀剂的特点和研究现状,对未来CO_(2)缓蚀剂的研究方向进行了分析与展望。

二氧化碳和甲烷膜分离技术在海上平台的应用探讨

本研究聚焦于海上平台天然气流程中二氧化碳的捕集方法,基于二氧化碳的物理化学特性与膜分离技术的结合,提出了一种在天然气流程中增设膜分离设备的创新方案。以渤海地区某油田为例,通过模拟实验和深入分析天然气气体组分和产量,推算出此方案每天能够高效去除天然气中的二氧化碳约3400立方米。鉴于海上平台独特的地理位置,本研究进一步提出了将捕集后的二氧化碳回注地层的埋存策略。此方案不仅能够将二氧化碳与甲烷的高效分离与回收,显著降低碳排放量,同时优化了能源利用结构,为海上平台的绿色、低碳运营提供了有效的技术支持,为我国乃至全球的双碳目标实现贡献了重要的技术支撑。

循环气提法处理二氧化碳驱采出水试验研究

二氧化碳驱是高效、绿色、低碳的原油开采技术,但存在采出水游离CO_(2)含量高、pH值低、水处理药剂消耗量大、污泥产生量大、腐蚀速率高等难题。为解决以上难题,建立氮气循环气提工艺,以中原油田某二氧化碳驱采出水为研究对象,通过一体化“循环气提”脱除CO_(2)试验装置,以游离CO_(2)、pH值、腐蚀速率、含油量等为考察指标,在现场条件下评价低气液比的处理效果。结果表明,循环气提法对二氧化碳驱采出水游离CO_(2)去除效果明显。在气液比2.4∶1条件下,处理后采出水游离CO_(2)平均质量浓度为63.7 mg/L,游离CO_(2)去除率可达80%以上,pH值从5.6增加到6.7左右,将pH调至7.5,石灰乳消耗量减少82.3%,污泥产生量下降78.3%,碳钢挂片腐蚀速率小于0.076 mm/a,达到SY/T 5329—2012《碎屑岩油藏注水水质推荐指标及分析方法》要求。该试验研究为高效处理二氧化碳驱采出水提供了创新思路和基础积淀。

金属材料在超临界二氧化碳环境内腐蚀行为研究进展

超临界二氧化碳(S-CO_(2))循环发电技术因其自身的技术优势成为热力发电领域一项具有划时代意义的重大变革性前沿技术,由于十分苛刻的工作环境,S-CO_(2)易造成设备材料腐蚀。为确保S-CO_(2)系统安全有效地运行,首先介绍了S-CO_(2)布雷顿循环系统工质运行参数范围以及系统关键设备候选材料,其次综述了目前有关金属材料在S-CO_(2)环境中的腐蚀行为研究现状,然后详细阐述了S-CO_(2)环境下的腐蚀机理,归纳了温度、压力、杂质、流速以及材料成分对S-CO_(2)腐蚀过程的影响,同时介绍了S-CO_(2)腐蚀防控技术的研究进展,最后进行了总结并指出了现有研究的不足及未来研究的主要方向,为我国S-CO_(2)循环系统的安全运行提供科学依据。

四丙氟橡胶在硫化氢与二氧化碳混合气相环境中的耐老化性能

研究了3种四丙氟橡胶(100 S、VTR-8802和TP-2)在不同温度、二氧化碳含量和硫化氢含量条件下的耐高温高压硫化氢老化的性能。结果表明,100 S在硫化氢环境中具有较好的耐高温性能,100 S和VTR 8802在二氧化碳含量较高的硫化氢环境中具有较好的耐老化性能,VTR 8802的耐高含量硫化氢的性能较好,而TP-2在本研究测试条件下的耐硫化氢老化性能较差。

高酸性气井超临界态二氧化碳硫化氢的相态变化诱发钻采事故探讨

四川川东北硫化氢气田群(包括罗家寨、渡口河、铁山坡、普光等区块)埋藏深、酸性组份含量高,部分气藏中的二氧化碳、硫化氢已处于超临界态。超临界态流体是指处于临界温度和临界压力以上的流体。二氧化碳的临界温度为31.05℃,临界压力为7.38MPa。硫化氢的临界温度为100.45℃,临界压力为9.00MPa。超临界态具有特殊的相态特征,具有粘度小、扩散系数大、密度大、流动性好、良好的溶解性和传质特性,并且在临界点附近对温度和压力尤为敏感。在钻采过程中,超临界态二氧化碳、硫化氢发生相态变化时,将可能引发比较严重的井喷事故。文章试图从超临界态二氧化碳、硫化氢的特殊相态特征入手,探讨相态变化诱发钻采事故的原因。

超重力法选择性脱除二氧化碳尾气中硫化氢工程化应用

针对大型合成氨装置低温甲醇洗工段排放出的含硫CO2解吸尾气的治理难题,利用CO2和H2S在湿法吸收过程中的吸收机理和化学活性的差异,结合超重力技术及设备传质效率高、停留时间短的特性,提出了超重力法选择性脱除CO2尾气中H2S的技术方案并付诸工程化实施。在处理气量为21000m3/(hCO2体积分数为98.97%、H2S质量含量为10000mg/m3)的规模上建成了超重力法选择性脱硫装置,进行了工程化应用研究,实现了装置平稳运行。运行结果表明:脱硫率≥90%、脱硫选择性≥90、吨硫碱耗0.5吨、年直接运行费用128万元、年减排硫化氢700余吨。本项目弥补了大型合成氨装置成套引进技术的不足,开辟了从酸性气体中高选择性脱除H2S的新途径,节能减排降耗效果显著。

硫化氢、二氧化碳在甲基二乙醇胺水溶液中平衡溶解度的改进模型

根据拟平衡常数的概念，用Ｈ２Ｓ（或ＣＯ２）－ＭＤＥＡ－Ｈ２Ｏ体系的试验数据回归得出单一体系的平衡常数，由此推导出Ｈ２Ｓ－ＣＯ２－ＭＤＥＡ－Ｈ２Ｏ体系的平衡溶解度数学模型，并根据计算结果对影响ＭＤＥＡ吸收的各种因素进行分析。该模型考虑了胺液浓度对拟平衡常数的影响，其应用范围较广。

食品添加剂二氧化碳中硫化氢标准物质分析方法及性能评价的研究

介绍了用日本岛津GC-2014气相色谱仪,火焰光度检测器（FPD）分析食品添加剂二氧化碳中硫化氢（H2S/CO2）气体标准物质的实验原理、方法和条件.用所建立的分析方法和条件对H2 S/CO2气体标准物质色谱分析方法的精密度、方法的线性度进行了考察.H2S/CO2气体标准物质量值（1～10）×10-6（mol/mol）范围内,方法精密度≤1.1％;线性误差＜±1.0％.文中还给出该气体标准物质的性能评价（均匀性、稳定性、随压力的稳定性变化）的计算方法和实验结果.