国产X80管线钢的H_2S应力腐蚀开裂行为

采用三点弯曲加载法,研究了国产X80管线钢及其焊接接头的抗H2S环境应力腐蚀开裂(SSCC)行为.结果表明,热影响区(HAZ)对应力腐蚀开裂最为敏感,主要是HAZ组织不均匀、晶粒粗大、硬度大,易引起局部腐蚀,从而导致该区SSCC敏感性高。母材的纵向和横向取样对H2S应力腐蚀不敏感,薄壁管材较厚壁管材有更好的H2S环境应力腐蚀抗力.

抗H_2S应力腐蚀开裂热交换器专用钢(08Cr2AlMo钢)的研究

在抗H2 S -HCN -H2 O系应力腐蚀用钢 12Cr2AlMoV钢的基础上开发出来的 0 8Cr2AlMo钢具有和 12Cr2AlMoV钢相当的抗硫化氢应力腐蚀开裂的能力 ,同时还具有比碳钢与12Cr2Mo1钢高的抗循环水、软化水及盐酸水溶液的耐蚀性。由于合理的化学成分和优良工装及精炼工艺条件使0 8Cr2AlMo钢的纯净度大大提高 (夹杂物 <1 5级 ) ,硬度降低 (<15 0HB) ,并配有专用的焊接材料 ,使其具有良好的可焊性和制造性能 ,可广泛用于制造石油炼制系统热交换器管束 ,使用温度范围为 - 6 0℃到 5 0 0℃。

H_2S应力腐蚀开裂和氢致开裂的评定

在开发含H2S油气田中常接触含H2S介质。由于H2S存在,当采用碳钢时除考虑化学失重腐蚀外,压力容器和压力管道受压元件还存在硫化物应力腐蚀开裂(SSC)和氢致开裂(HIC),如处理不当,将会使压力容器和管道突然破裂,危及安全。本文从试验和工程实践中提出了硫化物应力腐蚀开裂(SSC)和氢致开裂(HIC)评定、鉴定、评审和具体作法。

环境因素对BT80S-5Cr抗CO_(2)/H_(2)S腐蚀套管均匀腐蚀速率的影响

通过模拟国内某油田腐蚀工况,采用高温高压釜模拟腐蚀试验,利用失重法研究试验周期、温度、CO_(2)及H2S分压环境因素对BT80S-5Cr油套管均匀腐蚀速率的影响。研究表明,随着试验周期的延长,试验钢均匀腐蚀速率逐渐降低,且降幅趋于平缓,试验周期360 h是BT80S-5Cr在该油气田模拟工况下衡量耐蚀性能的最佳试验周期;随着试验温度的提高,试验钢均匀腐蚀速率逐渐增加,试验温度100℃的试验钢的均匀腐蚀速率是试验温度40℃时的均匀腐蚀速率的1.67倍;随着CO_(2)分压的提高,试验钢均匀腐蚀速率逐渐增加,CO_(2)分压1.0 MPa的试验钢均匀腐蚀速率是不含CO_(2)时的均匀腐蚀速率的10倍;随着H2S分压的提高,试验钢均匀腐蚀速率逐渐降低,微量H_(2)S气体的引入对试验钢电化学腐蚀行为有一定的抑制作用。

含H_(2)S天然气管道内腐蚀直接评价方法的改进

为了确定H_(2)S对天然气管道内腐蚀的影响,对NACE SP0110-2010标准提出的天然气管道内腐蚀直接评价方法(包括预评价、间接评价、直接评价、后评价四个环节)进行改进,即在该方法的间接评价环节引入了CO_(2)-H_(2)S腐蚀速率预测模型和积水概率参数,提高了推荐开挖点管道腐蚀程度的准确性。并以某含H_(2)S天然气管道为例,对改进后的评价方法进行了演示。结果表明:根据间接评价(多相流腐蚀模拟计算),极严重腐蚀出现在管道前500 m处,23%管段的积水概率为1;根据直接评价(现场开挖),5个开挖点处管道均属于极严重腐蚀,最大腐蚀速率为0.337 mm/a,与间接评价的预测结果一致;根据后评价确定了管道再评估时间间隔为1 a。改进后评价方法对预测多相流含H2S天然气管道内腐蚀高危点具有一定的借鉴意义。

H_(2)S在线监测装置研发及在锅炉水冷壁高温腐蚀防治中的应用

锅炉水冷壁高温腐蚀问题一直是影响锅炉安全运行的难题。为解决锅炉水冷壁高温腐蚀的主要媒介H_(2)S需要连续测量,但当前行业内缺乏能长期运行的H_(2)S在线监测装置问题,研发了基于可调谐二极管吸收光谱TDLAS原理测量锅炉水冷壁H_(2)S的监测装置,并使用装置在某300 MW等级电站锅炉上进行了示范应用,跟踪评估了该装置的性能。结果显示,基于TDLAS原理所研发的仪器在现场投运12个月以来保持稳定运行,装置在线监测结果显示炉内H_(2)S呈现脉冲式波动特点,H_(2)S浓度高时超过1600μL/L。监测中发现,炉内H_(2)S浓度与运行调整存在较密切的关系,在升负荷过程中,由2台磨转为3台磨运行时,前后墙23.60 m平台测点处H_(2)S浓度急剧增加,从46μL/L增至822μL/L,H_(2)S与脱硫塔入口SO_(2)没有显著的关联性。H_(2)S在线监测装置的成功研发可以实现锅炉主燃烧器区域关键参数的在线监测,并作为运行人员调整锅炉运行参数的主要依据,这对于锅炉高温腐蚀监测和锅炉数字化建设具有积极意义。

H_(2)S/CO_(2)的腐蚀机理及缓蚀体系的研究进展

在油田开采、集输、储运、油气水处理等环节,钢材的腐蚀问题普遍存在。为了将腐蚀风险降至最低,油气田常采用多种方法进行腐蚀防护,其中添加缓蚀剂的方法最为常用。本文综述了近年来在H_(2)S/CO_(2)腐蚀环境下,利用缓蚀剂来抑制金属表面腐蚀的研究进展,论述了CO_(2)、H_(2)S浓度、温度、pH等主控因素对腐蚀程度的影响,对各类主流缓蚀药剂如咪唑啉类缓蚀剂、聚合物类缓蚀剂、曼尼希碱缓蚀剂和有机胺类缓蚀剂的作用效果、原理及优缺点进行了归纳总结,对药剂的研究前景和发展方向进行了展望。

CO_(2)分压对S135钢在CO_(2)/H_(2)S共存体系中腐蚀行为的影响

为了给井下油气管材的选择和腐蚀预测模型的建立提供理论依据,利用高温高压反应釜进行S135钢在CO_(2)/H_(2)S共存体系中的腐蚀模拟试验,采用失重法、恒载荷法、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱(EDS)、三维轮廓扫描仪等手段研究了CO_(2)分压对S135钢在温度100℃、CO_(2)/H_(2)S共存体系中腐蚀行为的影响及规律。结果表明,随CO_(2)分压升高,S135钢的腐蚀速率增大,屈服强度损伤加剧,CO_(2)分压为5,10,15,20 MPa时,其屈服强度(σs)损伤率分别为1.4%、3.6%、4.5%和15.9%;抗拉强度(σb)损伤率分别为1.2%、3.4%、5.2%和15.4%。S135钢在低CO_(2)分压下发生全面腐蚀,随CO_(2)分压增大发展为以全面腐蚀为主,辅以局部腐蚀。应力腐蚀裂纹在萌生阶段以局部阳极溶解作用(点蚀)为主,随CO_(2)分压增大应力腐蚀裂纹更易生长,应力腐蚀敏感性增加,加剧了基体的腐蚀进程。

油井管在CO_(2)/H_(2)S体系中的腐蚀行为研究进展

CO_(2)和H_(2)S引起的腐蚀问题备受关注。CO_(2)/H_(2)S体系是导致石油管材发生腐蚀、断裂、穿孔等失效的主要原因,高温、高压、高含Cl-的“三高”井下环境以及高含硫气藏的开发环境,进一步加剧了管材的腐蚀,严重威胁井筒的安全。本文论述了CO_(2)和H_(2)S的腐蚀机理,概括了pH值、温度、H_(2)S分压、Cl^(-)浓度等因素对油井管腐蚀规律的影响,重点分析了CO_(2)/H_(2)S的分压比对管材CO_(2)/H_(2)S腐蚀的作用机制。结果表明,CO_(2)/H_(2)S的分压比对CO_(2)/H_(2)S体系下的腐蚀起着重要作用,不同的CO_(2)/H_(2)S分压比能够改变腐蚀过程,且对CO_(2)/H_(2)S的竞争协同机制存在一定的影响,高CO_(2)/H_(2)S分压比还会引起局部腐蚀。最后,对CO_(2)/H_(2)S体系下管材的腐蚀研究进行了展望。

H_(2)S/CO_(2)共存体系气液相中P110钢的腐蚀行为

为了研究油套管在H_(2)S/CO_(2)共存体系高温高压环境气液相中的腐蚀行为及腐蚀机理,利用高温高压反应釜展开了油套管P110钢在CO_(2)/H_(2)S共存体系中的动态腐蚀模拟试验。采用失重法计算了试样的均匀腐蚀速率和点腐蚀速率,采用XRD、SEM/EDS、三维光学轮廓显微镜等手段研究了CO_(2)/H_(2)S共存体系中P110钢处于液相和气相中的腐蚀行为特征。结果表明:液相中P110钢的均匀腐蚀速率和点腐蚀速率分别为0.0263 mm/a和0.2081 mm/a,均大于在气相环境中P110钢的均匀腐蚀速率(0.0148 mm/a)和点蚀速率(0.1569 mm/a)。液相中P110钢表面生成的腐蚀产物主要为红褐色粉状疏松的FeCO_(3),气相中P110钢表面所形成的腐蚀产物主要为FeCO_(3)和黑褐色致密均匀的FeS,FeS能抑制环境介质中CO_(2)、H_(2)S及Cl-对基体材料的进一步腐蚀。P110钢在液相和气相中发生的腐蚀主要为均匀腐蚀,局部区域有点蚀,存在局部腐蚀倾向。

H_(2)S分压对Q245R钢在H_(2)S-CO_(2)共存环境中腐蚀行为的影响

为研究H_(2)S-CO_(2)共存环境下H_(2)S含量对Q245R钢腐蚀行为的影响机制,通过模拟某油气田现场工况,利用高温高压釜设备开展不同P_(H_(2)S)下Q245R钢在H_(2)S-CO_(2)环境中腐蚀性能试验,并采用金相显微镜、XRD、SEM和EDS等手段来分析Q245R钢的点蚀、腐蚀形貌和腐蚀产物组成等。结果表明:随着P_(H_(2)S)由0.001 MPa增至0.11 MPa,Q245R钢均匀腐蚀速率增幅达196%,均匀腐蚀速率最大值为0.892 1 mm/a;腐蚀主控因素由CO_(2)腐蚀(P_(H_(2)S)=0.001~0.05 MPa)转变为H_(2)S腐蚀(P_(H_(2)S)=0.11 MPa),主要腐蚀产物由FeCO_(3)转变为FeS。由于腐蚀产物膜中的裂纹与孔洞等腐蚀微观通道的增加,以及反应溶液流动产生的腐蚀介质扩散,Q245R钢的腐蚀不断加剧。

碳钢在CO_(2)/H_(2)S共存体系下油田采出水中的腐蚀行为研究

CO_(2)、H_(2)S和高矿化度是油田采出水中3种常见的腐蚀因素,当3种腐蚀因素同时存在时,腐蚀行为远比CO_(2)、H_(2)S和高矿化度单独作用时复杂。利用反应釜模拟高矿化度采出水同时存在CO_(2)和H_(2)S的实际工况,研究了CO_(2)分压分别为0.15,0.75,1.5 MPa,H_(2)S分压为0.00015 MPa,温度为50,60,70℃条件下,20G、L245N和L360Q三种碳钢的腐蚀行为。结果表明,3种碳钢在CO_(2)/H_(2)S共存的油田高矿化度采出水体系中均腐蚀严重,在液相中比在气相中腐蚀更为严重,最大腐蚀速率达到3.4 mm/a,随着腐蚀时间的延长,腐蚀速率整体呈现波动性下降的趋势;随实验温度的提高其腐蚀速率呈总体增大趋势;在3种分压条件下,腐蚀速率随CO_(2)分压增加先增大后减小,在分压0.75 MPa时腐蚀速率最大;3种材质腐蚀速率大小顺序为L245N>L360Q>20G,则耐蚀顺序为20G>L360Q>L245N。

H_(2)S分压对SA387M Gr.11CL2(H)炼化管道用钢腐蚀行为的影响

为了探究H_(2)S分压对SA387M Gr.11CL2(H)炼化管道用钢腐蚀行为的影响,采用高压釜进行试验,通过SEM,EDS,XRD和EPMA分析了SA387M Gr.11CL2(H)钢腐蚀产物的形貌、成分和物相。结果表明,随着H_(2)S分压(PH_(2)S)的增加,SA387M Gr.11CL2(H)钢的腐蚀减薄量增大。PH_(2)S≤0.5 MPa时,以全面腐蚀为主;PH_(2)S=1.0 MPa时,钢发生全面腐蚀伴随局部腐蚀,应力促进了局部腐蚀。SA387M Gr.11CL2(H)钢耐硫化物应力腐蚀性能良好。PH_(2)S≤0.5 MPa时,腐蚀产物膜中Cr的化合物和具有保护性的硫铁化合物发挥协同作用,有效阻止介质中Cl-的侵入;PH_(2)S=1.0 MPa时,腐蚀产物膜中Cr的化合物含量少,生成的硫铁化合物不具有保护性。H_(2)S分压影响了腐蚀产物膜的生成;Cr的化合物和硫铁化合物的组成和结构的变化,是导致SA387M Gr.11CL2(H)钢发生全面腐蚀和局部腐蚀的主要原因。

X52钢在含H_(2)S水溶液中的腐蚀规律研究

本试验采用高压反应釜对X52钢在不同条件下(温度、H_(2)S浓度、NaCl浓度、介质流速)的H_(2)S腐蚀行为进行了研究,并对试样腐蚀速率和表面腐蚀产物形貌进行评价分析。试验结果表明:(1)当温度低于60℃时,腐蚀速率随着温度升高而增大;温度高于60℃时,随着温度升高腐蚀速率减小,试样表面转化为保护性好、附着力强、致密的腐蚀产物膜;(2)H_(2)S浓度的增加对腐蚀速率无明显的影响;(3)腐蚀速率随着NaCl浓度升高而下降;(4)腐蚀速率随介质流速增大而增大。

H_(2)S/CO_(2)酸性条件下储气库管道腐蚀特性实验研究

储气库井流物中常常含有CO_(2)、H_(2)S等酸性气体,致使储气库管道的腐蚀穿孔,成为影响储气库安全的重大隐患之一,甚至可能会引起气体泄漏和火灾爆炸等恶性事故。据此,本研究以实验为主要手段,开展储气库管道在H_(2)S/CO_(2)酸性条件下的腐蚀模拟与腐蚀规律分析。研究表明:(1)在CO_(2)/H_(2)S/Cl-环境中,当CO_(2)和H_(2)S的浓度比在10:1至200:1的范围内时,管线钢腐蚀特征表现为氢鼓泡,并往往伴有氢致开裂;(2)CO_(2)/H_(2)S饱和溶液造成的腐蚀形态与H_(2)S饱和溶液存在差异。CO_(2)/H_(2)S饱和溶液中腐蚀速度较快,铁素体首先发生腐蚀,珠光体中的渗碳体得到了保留;而饱和H_(2)S溶液中,材料首先在晶界处发生腐蚀,使材料出现晶粒脱落,从而影响材料强度;(3)为了有效控制腐蚀现象,采取的重要措施包括以下几项:加强对现场腐蚀的实时监测,特别是针对液体积聚区和管道弯头等敏感区域,以及高效缓蚀剂的应用。

温度对X65管线钢在含CO_(2)/H_(2)S油田模拟环境中腐蚀行为的影响

为了研究在含CO_(2)/H_(2)S环境中温度对X65管线钢腐蚀的影响,采用高温高压模拟集输管线工况环境进行腐蚀试验和电化学试验,并对X65管线钢在不同温度下的腐蚀行为进行分析。结果表明,随着温度的升高,均匀腐蚀速率呈现先增大后减小的趋势,温度达到80℃时,均匀腐蚀速率达到最大值,为0.4345 mm/a,此时试样表面腐蚀产物较为粗糙,生成腐蚀产物FeCO_(3)和FeS;随着温度的升高,X65管线钢腐蚀逐渐以H_(2)S腐蚀为主,腐蚀电流密度先增加后减小,与失重腐蚀试验结果相符,X65管线钢的容抗弧呈现一个时间常数且半径逐渐减小;在试验温度下试样表面都有CaCO_(3)生成,这可能与溶液中的Ca^(2+)含量高相关。

碳钢在H_2S/CO_2体系中的应力腐蚀开裂机理

应力腐蚀开裂是含H2S/CO2天然气输送管线腐蚀破坏的主要形式,探究其开裂机理有利于实施有效的防护,目前相关研究尚不够深入。采用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射(XRD)等表面分析技术对U形环X52钢试样在H2S/CO2介质中的应力腐蚀开裂(SCC)行为进行了研究,并分析探讨了其发生SCC的机理。结果表明:X52钢的脆性断裂是由于在腐蚀环境中吸收了H原子,H原子扩散并在高应力部位聚集而引起的,在H2S存在且腐蚀产物膜被破坏的情况下发生脆断的可能性会大幅提升。

H_2S分压对N80油套管钢CO_2环境下应力腐蚀开裂的影响

利用U形弯试样浸泡试验和电化学技术研究了N80钢在不同H2S分压的CO2环境下的应力腐蚀开裂(SCC)行为与机理。结果表明:N80油套管钢在CO2-H2S环境下存在一定的应力腐蚀敏感性;随H2S分压的升高,N80钢的腐蚀电流和应力腐蚀敏感性都先增大后减小,H2S分压为0.2 MPa时,应力腐蚀敏感性最大;N80钢在CO2-H2S环境下裂纹初期以沿晶开裂(IGSCC)为主,随裂纹扩展转变为沿晶开裂与穿晶开裂混合(TGSCC)的扩展模式,SCC机制为阳极溶解(AD)与氢脆(HE)协同机制。

H_2S-CO_2环境下低铬钢的硫化物应力腐蚀开裂行为

目的评价90SS和90SS-3Cr油管钢在H_2S-CO_2环境下的硫化物应力腐蚀开裂(SSCC)行为,并分析其断裂机理。方法利用四点弯曲实验和慢应变速率拉伸实验,结合显微组织分析、扫描电子显微镜分析技术,研究90SS和90SS-3Cr两种钢材在H_2S-CO_2环境下的应力腐蚀开裂行为和断口形貌特征。结果 90SS-3Cr钢的显微组织中存在更多的非金属夹杂物。经过720 h四点弯曲实验后,90SS和90SS-3Cr试样表面均未出现宏观及微观裂纹,表现出良好的抗硫化物应力腐蚀开裂能力。在慢应变速率拉伸实验中,当H_2S浓度由0增加至6 mol/L时,90SS-3Cr试样的断后伸长率δ、断面收缩率φ及断裂时间t分别下降了71.6%,69.6%,61.4%,远高于90SS钢的塑性损失(分别下降2.9%,52.5%,10.3%)。断口形貌分析表明,90SS-3Cr钢在较低浓度H_2S时就由塑性断裂向脆性断裂转变。结论随着H_2S浓度的升高,90SS和90SS-3Cr钢的塑性损失增加,抗SSCC能力均下降。相比90SS钢,90SS-3Cr钢对应力腐蚀开裂更为敏感。

X80焊管H_2S环境应力腐蚀开裂行为研究

采用三点弯曲加载法和微电极扫描测试技术,研究了X80高强度级管线钢及其焊缝区的抗H2S环境应力腐蚀开裂(SSCC)行为。测定了焊接接头的显微硬度分布,分析了显微组织结构、力学性能及抗腐蚀性能之间的相关性。研究表明,热影响区(HAZ)对应力腐蚀开裂最为敏感,母材的纵向和横向取样对应力腐蚀敏感性影响不显著,薄壁管材比厚壁管材有较好的抗H2S环境应力腐蚀性能。HAZ晶粒粗大、硬度高,局部腐蚀倾向大,由此导致该区SSCC敏感性高。