抗硫碳钢在含CO/HS的3%NaCl溶液中腐蚀行为及产物膜特性研究

摘要

通过失重法、电偶实验、动电位扫描、交流阻抗和ESEM、EDS等技术对抗硫碳钢和合金钢在不同温度下CO2/H2S共存的3%NaCl溶液中的腐蚀行为和产物膜的特性进行了研究。研究表明：在30℃时，pH值愈小,硫化膜在电极表面上的沉积量就少，阴阳极极化的程度就越低；另外，pH值的降低使表面膜由富硫型转变为保护性较弱的富铁型，且Cr（OH）3、Cr2O3含量降低，在一定程度上降低了表面膜的保护性，因此pH=4时，阴极过程是受扩散控制，而pH=2时，阴极过程是受电化学反应控制，腐蚀速率pH=2时较pH=4大。pH值一定时，TJ钢的腐蚀存在一个敏感区，在这个敏感区内，腐蚀速率随H2S浓度的增加而增大；pH=4、C(H2S)>100ppm时，H2S对TJ钢的阳极过程不再有促进作用，而在pH=2时，随H2S浓度的增大，电极反应仍为酸的自催化反应。
　　 在CO2/H2S饱和的3%NaCl介质中，TN钢的腐蚀速率随温度升高增大，TJ钢是降低的；两种钢的加速腐蚀速率随温度升高均先增加后降低，且TJ钢的较TN钢大。TN钢在3%NaCl+H2S+0.45MPaCO2下,膜的成分主要是FeS,而FeO膜变薄,离子迁移受到的阻力来自此膜；在CO2/H2S时，腐蚀速率只有1.55mm/a，介于3%NaCl+0.45MpaCO2（2.653mm/a）和3%NaCl+H2S（1.35mm/a）之间；加速CO2/H2S时，腐蚀速率又有所增加；当加入0.5%HAC,其表面膜中Fe的硫化物减少，而Cr、Mo含量增加，使此膜的骨架更加致密，但pH值的降低，加速了膜的溶解，在一定程度上使腐蚀速率较3%NaCl+H2S+0.45MPaCO2增加；腐蚀产物膜结构、性质和组成对腐蚀速率有着重要的影响。
　　 TJ钢和4号合金钢偶合对温度较敏感，但其腐蚀速率较低，高温时形成的保护膜能有效阻止了离子的通过，TN钢与2号、4号合金钢的偶合腐蚀速率120 ℃下相对较小；在120℃模拟动态条件下，稳定后4号与TN钢偶合的腐蚀速率最小，但较同条件下TJ钢和4号电偶的高。TJ钢有0.6% Mo和0.25%Ni，而TN钢有1.5%Cr和0.12% Mn，且TJ钢在模拟条件下有较低的腐蚀速率，在配合高硫油气田缓蚀剂时可以在高温高压CO2/H2S条件下使用；4号高镍基合金钢是较好的耐蚀合金(CRAs)，基于化学成分对腐蚀产物的稳定作用，可以在高温偶合下使用。