采用电量法测定碱液中的Cl^(-)含量

烟气脱硫装置需要测定烟气脱硫系统的碱液、脱硫塔循环液、滤清水样品中Cl^(-),但现有标准在检测范围和适用性上不能满足生产需求。为了使分析检测更加准确,对生产实际起到指导作用,采用电量法建立了适合某公司烟气脱硫装置碱液中Cl^(-)浓度的分析方法,用标样和样品加标回收法进行了回收率验证,回收率在100%±5%范围内,准确度高,可检测Cl^(-)浓度范围为10~1000 mg/L内的碱液。通过对烟气脱硫装置碱液等测量结果进行重复性验证,满足95%概率水平要求,制定了测量结果在10~400 mg/L范围内的重复性限值,为测量未知样品的Cl^(-)含量提供参考。

部分浸泡再生混凝土Mg^(2+)-SO_(4)^(2-)-Cl^(-)复合盐侵蚀耐久性损伤特征与机制

为系统研究与揭示西北地区部分掩埋再生混凝土(RAC)结构耐久性损伤特征与机制,以浓度为20%的复合盐溶液为侵蚀介质,开展了14种掺辅助胶凝材料RAC部分浸泡于复合盐溶液的耐久性试验,综合分析RAC动弹性模量、宏观与微观形貌、侵蚀产物物相组成与相对含量的经时变化规律。部分浸泡RAC沿纵向高度分为饱和区、气-液两相界面区、水分传输区及干燥区。侵蚀初期气-液两相界面区损伤程度高于饱和区;侵蚀中后期饱和区的损伤持平或超过气-液两相界面区,水分传输区损伤初现。饱和区侵蚀状态由初期的化学侵蚀转变为中后期的化学-物理双重侵蚀,气-液两相界面区在侵蚀期间均呈现出化学-物理双重侵蚀。化学侵蚀产物为水镁石、硬石膏/石膏、钙矾石、Friedel盐及碱式氯化镁;物理结晶盐包含氯镁石、白钠镁矾、氯化钠、水合硫酸镁、Na_(2)SO_(4)及芒硝,各侵蚀产物与结晶盐的相对含量均随浸泡时间延长而改变。侵蚀后期,Na_(2)SO_(4)和芒硝相互转化使RAC物理力学性能急速退化。粉煤灰-矿渣复掺RAC抗侵蚀性能整体较好,粉煤灰-硅灰复掺最差,后者在浸泡时间180 d时抗压强度损失率高于60%。矿渣-硅灰-偏高岭土三掺RAC耐久性显著高于粉煤灰-矿渣-偏高岭土三掺,后者在侵蚀180 d时已经溃散。四掺辅助胶凝材料RAC性能衰减速度均匀,但抗侵蚀性能仍处于较低水平,相同浸泡时间下,其耐久性指标均与粉煤灰-矿渣复掺RAC差距较大。

含铜低碳钢在不同pH值的Cl^(-)环境中的腐蚀性能研究

为探究含铜低碳钢在不同pH值条件下的腐蚀规律,采用电化学工作站和金相显微镜对不同pH值的NaCl环境中的普通耐候钢(Q345)、含铜低碳钢(0Cu3Cr)和船体含铜低碳钢(0CuAl)的极化曲线、交流阻抗谱和微观形貌进行分析,观察在不同pH值的NaCl环境中的含铜钢与低碳钢的腐蚀性能差异。结果表明:在NaCl环境中,pH=12时3种试样的自腐蚀电位较高,0Cu3Cr和0CuAl的腐蚀过程受阳极溶解反应控制,而Q345受阴极反应控制,Q345和0Cu3Cr在pH=6时的自腐蚀电位略大于pH=8时的;3种试样在pH=12的NaCl环境中的电荷转移电阻值最大;pH=6时0Cu3Cr表面的点蚀坑较小且数量较少,pH=8时表面点蚀坑较大且数量较多;0CuAl在pH=8时的耐蚀性比pH=6时的好。

316L不锈钢在Cl^(-)与SO_(4)^(2-)协同作用下的腐蚀行为研究

为了降低腐蚀对海洋油气管道正常运行的危害,利用电化学试验中的交流阻抗技术以及循化极化技术研究了模拟南海海洋环境中Cl^(-)与SO_(4)^(2-)的协同作用对316L不锈钢腐蚀行为的影响,并结合扫描电子显微镜(SEM)对316L不锈钢表面的腐蚀形貌进行表征。结果表明,当SO_(4)^(2-)含量恒定时,Cl^(-)含量的升高会使容抗弧半径、极化电阻R_(p)以及点蚀电位E_(b)均降低,当Cl^(-)含量从0升至50 g/L时,316L不锈钢表面出现了明显的腐蚀情况。当Cl^(-)含量恒定时,SO_(4)^(2-)含量的升高会使容抗弧半径、R_(p)以及E_(b)值均减小,同时试件表面的腐蚀坑直径扩大,深度出现逐渐加深的情况。

离子色谱法测定油田水中Cl^(-)、SO_(4)^(2-)含量不确定度的评定及改进

利用离子色谱法进行油田水中无机离子含量的测定操作简便,分析结果准确,在油田化学行业检测实验室中得到了广泛应用。但测试过程中不可避免地会引入不确定度。依据CNAS-CL01:2018《检测和校准实验室能力认可准则》的要求,所有从事检测的实验室都必须进行测量不确定度的评定。本研究参考了CNAS-GL006:2019《化学分析中不确定度的评估指南》建立离子色谱法测定油田水中Cl^(-)、SO_(4)^(2-)含量的不确定度评定方法。依据SY/T 5523-2016《油田水分析方法》进行采样、运输和保存,依据GB/T 14642-2009进行油田水中Cl^(-)、SO_(4)^(2-)的测定,建立测量模型,确定不确定度来源,对各个不确定度分量进行评定,并计算合成标准不确定度。在95%置信区间下,油田水样品检测结果显示:Cl^(-)含量为(10.99±0.10)mg·L^(-1),SO_(4)^(2-)含量为(14.05±0.08)mg·L^(-1)。标准溶液配制过程中引入的相对标准不确定度和平行样重复性测定引入的相对标准不确定度较大,是提高该测定结果准确度的关键。

盐碱土壤水溶性Cl^(-)、NO_(3)^(-)、SO_(4)^(2-)离子提取与离子色谱仪同时测定技术研究

为建立盐碱土中水溶性Cl^(-)、NO_(3)^(-)和SO_(4)^(2-)的提取与离子色谱仪同时测定的方法,选取采自新疆和宁夏2个盐碱地土样进行正交试验,优化土壤水溶性阴离子浸提过程,水土比例对水溶性离子的测定结果影响显著。选择浸提条件为水土比例5∶1,振荡时间为3 min,浸提液离心后过0.45μm滤膜,待测液Cl^(-)、NO_(3)^(-)、SO_(4)^(2-)采用离子色谱同时测定。结果表明,离子色谱法测定3种离子线性范围均为0.2~20 mg/L;方法检出限Cl^(-)为0.18 mg/kg,NO_(3)^(-)为0.12 mg/kg,SO_(4)^(2-)为0.38 mg/kg。3种离子6次测定结果相对标准偏差均<5%;加标回收率90.6%~104%;11种不同地点的盐碱土土壤水溶性盐浸提液中Cl^(-)、NO_(3)^(-)、SO_(4)^(2-)的测定结果分别与电位滴定法、连续流动分析仪法、硫酸钡质量法测定数值之间具有较好的相关性。本方法的检出限、准确度、精密度能满足盐碱土土壤水溶性Cl^(-)、NO_(3)^(-)和SO_(4)^(2-)离子含量的同时测定,省时省力。

不同Cl^(-)浓度下SRB对抗微生物腐蚀管材性能的影响

针对油田复杂环境下管材发生腐蚀失效问题,采用SEM、EDS及XRD对试样在不同Cl^(-)浓度下(0 g/L、20 g/L、40 g/L、80 g/L和120 g/L)腐蚀后的表面形貌、腐蚀产物的成分及物相组成进行分析,通过电化学测试,研究了不同Cl^(-)浓度下SRB对抗微生物腐蚀管材性能的影响。结果发现,Cl^(-)浓度为20 g/L时最适宜SRB生长,但此时SRB对抗微生物腐蚀管材的腐蚀性最小,此后随着Cl^(-)浓度升高,生物膜减少,腐蚀速率增大;当Cl^(-)浓度分别为0 g/L、20 g/L时,在腐蚀产物中检测出FeS和Fe_(3)(PO_(4))_(2),且腐蚀均受阴极反应控制。因此,在不同Cl^(-)浓度下,SRB对抗微生物腐蚀管材性能的影响与试样表面形成的生物膜有关,随着Cl^(-)浓度的增加,SRB对抗微生物腐蚀管材腐蚀作用减小。

316L不锈钢在不同浓度Cl^(-)和CO_(2)条件下的腐蚀行为

为了探明在辽河油田采出水环境中Cl^(-)和CO_(2)对316L不锈钢腐蚀行为的影响,通过浸泡实验、交流阻抗(EIS)和极化曲线技术分别研究了不同Cl^(-)浓度和CO_(2)分压对316L不锈钢的影响,其中Cl^(-)浓度梯度为0,0.0300,0.0515,0.0700 mol/L,CO_(2)分压为0.2,0.4,0.6 MPa,并结合X射线衍射技术(XRD)对腐蚀产物进行了分析。结果表明:Cl^(-)浓度的增大使容抗弧直径减小,弥散指数降低,腐蚀情况加剧;容抗弧的直径随着CO_(2)分压的增大先变小后变大,弥散指数先降低后升高,腐蚀情况先加剧后减缓。这是由于Cl^(-)会破坏316L表面的钝化膜,而CO_(2)会与基体反应生成FeCO_(3),随着CO_(2)分压升高,FeCO_(3)保护膜愈加致密。

基于多维Cl^(-)侵蚀寿命预测的C40混凝土保护层厚度设计

为研究混凝土在盐碱环境中的多维Cl^(-)扩散规律及对应的保护层厚度设计,利用ANSYS有限元建模,选取了4个不同的时间节点,研究了不同时间下混凝土中Cl^(-)浓度分布情况,并预测不同扩散维度下混凝土的耐久性服役寿命,从而建立了混凝土保护层厚度与设计寿命的映射关系。研究结果表明:相比1维扩散,2维与3维扩散在混凝土表层的Cl^(-)浓度与扩散深度较大,2维与3维扩散深度分别为1维扩散的1.47倍与1.84倍;Cl^(-)侵蚀环境中混凝土耐久性服役寿命较短,在1维Cl^(-)侵蚀下寿命不足20年,而在3维侵蚀下寿命不足10年。对于C40混凝土在50年设计使用寿命下,1维、2维及3维Cl^(-)扩散状态下保护层厚度分别为50 mm、60 mm和68 mm。

完全浸泡再生混凝土Mg^(2+)-SO_(4)^(2-)-Cl^(-)侵蚀耐久性损伤规律与机理

我国西北地区的土壤与地下水中含有高浓度Mg^(2+)、SO_(4)^(2-)、Cl^(-),这些离子导致长期掩埋于地下的再生混凝土(RAC)结构耐久性严重退化。为了揭示Mg^(2+)-SO_(4)^(2-)-Cl^(-)侵蚀RAC耐久性损伤规律与机理,采用长期浸泡的方式,系统开展复掺辅助胶凝材料RAC耐久性试验,研究复掺辅助胶凝材料方式与取代率对RAC耐久性退化规律的影响。采用X射线衍射、红外光谱及热重等分析手段,表征RAC侵蚀产物物相组成与相对含量,揭示复合盐侵蚀RAC耐久性损伤机理。结果表明,10%粉煤灰(质量分数)+20%(质量分数)矿渣复掺RAC耐久性较高,硅灰或偏高岭土取代率高于10%时RAC的耐久性较差。侵蚀离子与RAC水化产物产生化学反应并形成晶粒极大的侵蚀产物,加速C-S-H分解向M-S-H转变;高浓度离子间相互作用形成物理盐结晶,促进裂缝的萌生扩展。化学/物理双重作用破坏RAC微观结构,加速离子扩散传输,形成化学侵蚀-结构损伤-离子传输过程。RAC界面过渡区及砂浆中遍布裂缝与孔隙,再生混凝土物理力学性能急速退化。

高温高压下P110H套管钢的Cl^(-)腐蚀行为研究

套管的服役环境日益复杂,关于热采井套管在高温高压Cl^(-)溶液中的腐蚀行为需要进一步探索。为此,使用高温高压真空反应釜进行腐蚀模拟实验,并通过腐蚀失重法、扫描电镜、X射线衍射等分析技术,对P110H钢在高温高压Cl^(-)溶液中的腐蚀行为进行了研究。结果表明:高温高压Cl^(-)环境下,P110钢的腐蚀主要为均匀腐蚀,5 MPa时,腐蚀速率随着温度升高先降低后增高,在10 MPa时,腐蚀速率在250℃达到最高;在相同温度时,随着压力的增大,P110H钢在Cl^(-)溶液中的腐蚀越严重。

混凝土外加剂中Cl^(-)测定的三种方法

该文介绍了手工滴定法、自动电位滴定法和离子色谱法测定混凝土外加剂中的Cl^(-)含量的优缺点,能帮助实验室人员根据自身的试验条件选择合适的测定方法,以保证测定结果的准确性。

高Cl^(-)环境对富铝磷酸盐涂层腐蚀行为的影响

为研究高Cl^(-)环境对富铝磷酸盐涂层腐蚀的影响,采用开路电位、动电位极化、电化学阻抗谱等电化学测试方法,并结合扫描电镜、激光共聚焦显微镜,分析了磷酸盐涂层在高Cl^(-)环境下的腐蚀行为。结果表明:富铝磷酸盐涂层具有双层结构,涂层内磷酸盐包裹Al粉使其具有良好的屏蔽性能;随着溶液中Cl^(-)浓度的升高,其腐蚀倾向和腐蚀速率均增大,涂层的耐蚀性下降;富铝磷酸盐涂层在低浓度Cl^(-)时首先在裂纹和缺陷处发生腐蚀,随着Cl^(-)浓度的升高磷酸盐发生腐蚀时,外表面和涂层中的Al粉发生脱落并形成腐蚀坑,腐蚀坑趋于向外扩展并增大,加速涂层和基体的腐蚀。

高Cl^(-)环空保护液中超级13Cr油管点腐蚀行为研究

目的 研究超级13Cr管材在油气井服役环境中的点腐蚀失效机制,分析超级13Cr马氏体不锈钢在高温、高Cl^(-)环空保护液、超临界H_(2)S/CO_(2)环境中的点腐蚀失效行为,明确其适用性,并提出相应的腐蚀控制措施。方法 通过分析失效油管的宏观形貌、显微组织、腐蚀形貌及腐蚀产物,判断超级13Cr油管现场失效的原因,结合高温高压反应釜模拟井下腐蚀环境,从平均腐蚀速率、点腐蚀速率等方面揭示超级13Cr油管的点腐蚀失效机理。结果 该超级13Cr材质管柱在受到H_(2)S/CO_(2)污染的环空保护液环境下会发生点腐蚀穿孔失效;通过观察现场失效油管发现,在受到腐蚀性气体污染的高Cl^(-)环空保护液环境中,油管外壁发生了明显的局部腐蚀,油管腐蚀由外壁向内壁扩展,发生了严重的点腐蚀穿孔,并具有一定的H_(2)S应力腐蚀开裂(SCC)特征;在环空保护液环境下,失效油管表面有Cr、O、Cl、S离子聚集,腐蚀受到CO_(2)-H_(2)S共同影响;模拟腐蚀实验结果显示,超级13Cr油管在腐蚀性气体污染的海水基环空保护液环境下具有点腐蚀敏感性,蚀坑深度为80.346μm,点腐蚀速率达到10.34 mm/a。结论 超级13Cr油管在环空保护液中具有优异的抗均匀腐蚀能力,但在受到H_(2)S/CO_(2)污染的高Cl^(-)环空保护液环境中具有明显点腐蚀倾向,建议环空保护液用淡水配制,并进行除氧处理。

316L不锈钢在Cl^(-)和HCO_(3)^(-)协同作用下的腐蚀行为研究

为了探明Cl^(-)和HCO_(3)^(-)协同作用下对316L不锈钢的腐蚀行为的影响,通过交流阻抗(EIS)和循环极化曲线技术考察了不同Cl^(-)以及HCO_(3)^(-)浓度(其中Cl^(-)浓度梯度为0,0.030 0,0.051 5,0.070 0 mol/L,HCO_(3)^(-)浓度梯度为0.01,0.03,0.05 mol/L)对316L在辽河油田地下水环境模拟液中的电化学腐蚀行为的影响情况,并结合金相显微镜对试件腐蚀形貌进行表征,利用X射线光电子能谱(XPS)分析确定其产物成分。结果表明:随着Cl^(-)浓度的增大容抗弧直径减小,弥散指数降低,点蚀电位降低,腐蚀情况加剧;而随着HCO_(3)^(-)浓度的增大,容抗弧的直径增大,弥散指数升高,点蚀电位升高,316L的腐蚀减缓。这是由于Cl^(-)会破坏316L表面的钝化膜,而HCO_(3)^(-)会与基体反应形成一层致密的FeCO_(3)保护膜。

Cl^(-)对L245钢在CO_(2)/H_(2)S环境中腐蚀的影响研究

石油天然气集输用L245钢管道在输送介质含有CO_(2)/H_(2)S及Cl^(-)的环境中使用时经常发生腐蚀穿孔现象。采用高温高压反应釜、扫描电镜和电化学工作站进行质量损失试验和电化学试验,对L245钢在该环境中的腐蚀行为进行了研究,主要研究了CO_(2)/H_(2)S环境中,Cl^(-)对钢的腐蚀速率、点蚀深度、腐蚀产物膜和点蚀电位的影响。研究结果表明:当Cl^(-)浓度不断提高时,L245钢的腐蚀速率和点蚀深度呈倒“V”形变化;提高Cl^(-)浓度时,钢的阳极溶解加速,自腐蚀电流密度增大,交流阻抗谱曲线半径减小,同时,Cl^(-)抑制硫化物产物膜的生成,使得钢的表面形成的产物膜呈现疏松状,对钢的腐蚀起促进作用;当Cl^(-)浓度达到临界值时,L245钢的自腐蚀电流密度减小,交流阻抗谱曲线半径增大,Cl^(-)优先吸附在钢的表面,使得产物膜的表面空隙减小,对钢的腐蚀起抑制作用。

高含Cl^(-)环境下pH值对904L不锈钢腐蚀行为的影响

为了获得904L不锈钢在高含Cl^(-)不同pH值环境下的耐蚀性能,通过循环极化曲线、电化学阻抗谱、奥林巴斯共聚焦显微镜、扫描电子显微镜(SEM)及能谱分析(EDS)研究了904L奥氏体不锈钢在不同pH值的100 g/L NaCl溶液中的腐蚀行为。结果表明:904L不锈钢的耐蚀性随着pH值的升高而提高,EIS由2个容抗弧组成,容抗弧半径随着pH值升高而增大,且容抗均在一个数量级;较低的pH值条件能够增强Cl^(-)对钝化膜的破坏性,随着pH值的降低,材料的钝化区范围降低,当pH=2时,材料表面出现轻微点蚀。

温度和Cl^(-)浓度对完井液中Cr13油管的电化学腐蚀的影响

油田环境地质复杂,导致产油过程中的油套管极易发生腐蚀。在油田进入注水期之后,井下油管服役工况更加复杂、环境更加恶劣,会造成输油管壁发生严重的腐蚀。针对Cr13不锈钢油管,研究温度和Cl^(-)浓度对完井液中Cr13电化学腐蚀的影响。在模拟现场实际工况的基础上,测试了温度为40~80℃、Cl^(-)质量分数为10000~18000μg/g的完井液中Cr13的开路电位、电化学阻抗谱和极化曲线。研究结果表明Cr13的开路电位较负(-0.75~-0.59 V),表现出较高的腐蚀倾向性;极化曲线阳极区呈现活性溶解状态,未发生钝化,表明Cr13的电化学反应活性很高;电化学阻抗随温度和Cl^(-)浓度增加而减小,表明Cr13表面钝化膜稳定性减弱。采用注水、注缓蚀剂和防腐涂层等措施对预防输油管腐蚀十分有效。

脱苯塔参数对粗苯Cl^(-)含量影响的研究

分析了脱苯塔整体操作条件,研究了操作参数对粗苯Cl^(-)含量的影响。根据实际生产情况,为保证粗苯Cl^(-)含量达标,应将塔顶温度控制在80℃左右,塔顶压力在-30 kPa左右,塔底压力在-20 kPa左右。研究可知,蒸汽添加量、回流量与粗苯Cl^(-)含量呈反比关系;贫富油Cl^(-)含量与粗苯Cl^(-)含量的整体变化趋势相同。

湿气环境中CO_(2)-H_(2)S在α-Fe(110)密排面上吸附与点蚀机理研究

目的从微观尺度探究CO_(2)-H_(2)S(CO_(2)和H_(2)S共存)在湿气管道顶部的吸附特性,进而揭示点蚀机理。方法基于密度泛函理论的第一性原理,利用Materials Studio构建CO_(2)、H_(2)S和CO_(2)-H_(2)S在α-Fe(110)密排面的吸附模型,对CO_(2)、H_(2)S和CO_(2)-H_(2)S在α-Fe(110)面的吸附能、局域态密度、分波态密度和差分电荷密度进行仿真;利用高温高压釜模拟CO_(2)-H_(2)S-Cl^(-)腐蚀环境,分析L360钢在湿气环境中的腐蚀行为;最后,揭示含Cl^(-)湿气管道顶部CO_(2)-H_(2)S吸附机制与点蚀机理。结果CO_(2)、H_(2)S、CO_(2)-H_(2)S及CO_(2)-H_(2)S-Cl^(-)在最稳定位置时的吸附能分别为-4.065、-3.961、-8.538、-12.775e V,表明相较于CO_(2)与H_(2)S单独吸附,CO_(2)-H_(2)S在α-Fe(110)面的吸附能更负,Cl^(-)会进一步降低CO_(2)-H_(2)S的吸附能;且CO_(2)在与H_(2)S竞争环境电子中占优势;Cl^(-)会使CO_(2)-H_(2)S的局域态密度峰值降低,转移趋势为失去电子,基体和腐蚀介质的电子向着低能级跃迁释放出更多能量,进而加强了Fe与CO_(2)-H_(2)S间的化学键强度;Cl^(-)的2p轨道与Fe的3d轨道在-6.8 eV和-5.7 eV发生重叠,Cl^(-)被吸附到Fe表面并与Fe形成化学键生成氯化物,进而改变腐蚀产物膜的组分与结构,削弱产物膜的致密性和稳定性,减弱腐蚀阻抗力。在含Cl^(-)湿气的CO_(2)-H_(2)S环境中,液相中的Cl^(-)浓度升高,使L360钢的气相平均腐蚀速率逐渐增大,最高达2.935mm/a,点蚀越发严重。结论CO_(2)与H_(2)S在α-Fe(110)面吸附存在一定的协同和竞争作用,协同促进金属的腐蚀,FeCO3会优先沉积成膜,但H_(2)S会抑制FeCO3的生长,腐蚀产物以FeS为主;Cl^(-)会增强CO_(2)-H_(2)S与α-Fe(110)面间的作用力,弱化腐蚀产物膜层的保护性,进一步加速金属腐蚀、尤其是点蚀。