几种金属材料在CO/HS体系中的腐蚀行为研究

摘要

腐蚀日益成为油田持续开发的主要障碍之一。油气田的采出液中往往伴生有CO2、H2S、腐蚀性阴离子、易结垢性阳离子等，它们的存在及浓度的变化，在温度与压力的作用下，将导致油田生产用钢产生不同程度的腐蚀，制约油气的开发与生产，因此研究油田生产用钢的腐蚀行为与机理，提出相应的控制技术势在必行。
　　 由于20＃钢、316L钢、Cr13钢和B30铜合金四种金属材料在油气田中的广泛应用，但迄今为止，关于这几种金属的腐蚀机理与防护技术的系统研究与报道较少。有关钢材中Cr元素和C元素对钢材的耐蚀性能的影响的研究报道也不多，此外，随着油田的开发，油气中H2S和CO2浓度会越来越高，其腐蚀性也越来越强，更加影响到了材料的腐蚀服役寿命。这些都需要进行系统研究。为此本文利用失重法、电化学法以及表面分析手段系统研究了四种金属材料在CO2/H2S体系中的腐蚀机理及其因素的影响，其主要结论如下：
　　 (1)20＃钢、316L钢、Cr13钢和B30铜合金四种金属材料在CO2/H2S体系中的腐蚀速率随着Cl-浓度、CO2分压和H2S分压的升高而增加，腐蚀较为严重。温度对四种金属材料在CO2/H2S体系中的均匀腐蚀具有加速作用。
　　 (2)316L钢的抗CO2/H2S腐蚀的能力要远高于0Cr13钢，说明钢材中Cr元素含量的升高可以有效提高钢材抗油气田中常见的CO2腐蚀、H2S腐蚀和Cl-浓度引起的腐蚀的能力。其中温度仅仅加速腐蚀速率，不改变腐蚀规律和反应机理。
　　 (3)50℃时在饱和CO2溶液中，0Cr13钢抗Cl-腐蚀能力与抗H2S腐蚀能力都要强于2Cr13钢，说明钢材中C元素的增加降低了钢材的抗腐蚀能力。
　　 (4)50℃时，0Cr13钢和2Cr13钢在饱和CO2溶液中，随着Cl-浓度的不断增加，两种Cr13钢的电化学反应过程主要由阴、阳极过程共同控制，而随着H2S浓度不断升高，其腐蚀的电化学反应主要由阴极析氢过程所控制，阳极活化过程影响较弱。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 文献综述

1.1 CO2的腐蚀机理、影响因素、防护技术和研究方法

1.1.1 CO2腐蚀机理

1.1.2 CO2腐蚀的影响因素

1.1.3 CO2腐蚀的防护技术

1.1.4 CO2腐蚀的研究方法

1.2几种金属材料在CO2／H2S环境中的腐蚀研究现状

1.2.1碳钢腐蚀研究现状

1.2.2含Cr油管钢的腐蚀现状研究

1.2.3铜合金腐蚀研究现状

1.3论文选题的目的和意义

参考文献

第二章 实验方法

2.1实验用原材料及试剂

2.1.1金属材料

2.1.2主要化学试剂

2.2实验仪器

2.3腐蚀介质与环境

2.4实验方法

2.4.1腐蚀失重试验

2.4.2电化学试验

2.4.3化学组成与相成分分析

2.4.4宏观与微观形貌观察

参考文献

第三章 几种金属材料在CO2／H2S体系中的腐蚀研究

3.1 20#钢在CO2／H2S体系中的腐蚀研究

3.1.1 Cl-浓度对20#钢腐蚀的影响

3.1.2 CO2分压对20#钢腐蚀的影响

3.1.3 H2S分压对20#钢腐蚀的影响

3.2 316L钢在CO2／H2S体系中的腐蚀研究

3.2.1 Cl-浓度对316L钢腐蚀的影响

3.2.2 CO2分压对316L钢腐蚀的影响

3.2.3 H2S分压对316L钢腐蚀的影响

3.3 0Cr13钢在CO2／H2S体系中的腐蚀研究

3.3.1 Cl-浓度对0Cr13钢腐蚀的影响

3.3.2 CO2分压对0Cr13钢腐蚀的影响

3.3.3 H2S分压对0Cr13钢腐蚀的影响

3.4 B30铜合金在CO2／H2S体系中的腐蚀研究

3.4.1 Cl-浓度对B30铜合金腐蚀的影响

3.4.2 CO2分压对B30铜合金腐蚀的影响

3.4.3 H2S分压对B30铜合金腐蚀的影响

本章小结

参考文献

第四章 Cr含量对钢材CO2／H2S腐蚀作用的影响

4.1 50℃时0Cr13钢和316L钢在CO2／H2S体系中的对比腐蚀研究

4.1.1不同Cl-浓度下

4.1.2不同CO2分压下

4.1.3不同H2S分压下

4.2 80℃时0Cr13钢和316L钢在CO2／H2S体系中的腐蚀行为对比研究

4.2.1不同Cl-浓度下

4.2.2不同CO2分压下

4.2.3不同H2S分压下

本章小结

参考文献

第五章 C含量对钢材CO2／H2S腐蚀作用的影响

5.1不同Cl-浓度对两种钢在CO2／H2S体系中的腐蚀行为对比研究

5.2不同H2S浓度对两种钢在CO2／H2S体系中的腐蚀行为对比研究

本章小结

参考文献

全文总结

研究成果及发表的学术论文

作者介绍

致谢