X65管線鋼懸浮硫腐蝕機(jī)理研究.pdf

1、隨著油氣資源的逐漸減少，國(guó)內(nèi)外加大了對(duì)高含硫油氣田的研究與開(kāi)發(fā)，在高含硫油氣田開(kāi)采、集輸過(guò)程中，隨著溫度和壓力的變化而析出大量元素硫，該元素硫沉積于管道表面或懸浮于集輸溶液，導(dǎo)致管道的堵塞和腐蝕，引發(fā)災(zāi)難性的事故。因此，科學(xué)地認(rèn)識(shí)元素硫?qū)Σ牧系母g行為和機(jī)理是減少與材料腐蝕相關(guān)事故發(fā)生的關(guān)鍵，本文重點(diǎn)研究X65管線鋼的腐蝕機(jī)理，以期為延長(zhǎng)油氣田開(kāi)采過(guò)程中的元素硫腐蝕預(yù)測(cè)和防護(hù)措施的制定提供理論依據(jù)，對(duì)指導(dǎo)含硫油氣的安全開(kāi)發(fā)與輸送具有重要

2、意義。
　　本文通過(guò)離子色譜、pH計(jì)、滴定法測(cè)定不同條件下元素硫水解溶液的pH值及S2-、SO42-含量的變化，研究了元素硫的水解行為和機(jī)理，建立了元素硫水解模型。利用失重法、掃描電子顯微鏡(SEM)、能級(jí)譜(EDS)、X-射線衍射(XRD)、自腐蝕電位-時(shí)間曲線、Tafel曲線和交流阻抗譜(EIS)等方法研究了各因素對(duì)X65鋼平均腐蝕速率、腐蝕產(chǎn)物膜去除前后微觀形貌、成分組成和腐蝕產(chǎn)物膜電化學(xué)性能的影響，分析了X65鋼在懸浮硫介

3、質(zhì)中的硫腐蝕機(jī)理。主要內(nèi)容如下:
　　1.通過(guò)測(cè)定元素硫水解后溶液的pH值及S2-、SO42-含量的變化研究元素硫的水解行為及機(jī)理。結(jié)果表明，元素硫的水解存在—誘導(dǎo)期且溫度起決定作用，“氫離子載體”的形成及其“自催化”作用是元素硫水解的關(guān)鍵。
　　2.研究了元素硫及NaCl含量對(duì)X65管線鋼腐蝕行為和腐蝕產(chǎn)物膜電化學(xué)性能的影響。結(jié)果表明，X65鋼的腐蝕速率隨著硫含量、NaCl濃度的增加而增大，腐蝕形成的產(chǎn)物膜結(jié)構(gòu)疏松易脫落，

4、主要由C、O、S、Fe等元素組成。Cl-可沿缺陷空隙向基體遷移并形成可溶性氯化物，促進(jìn)硫腐蝕，元素硫含量的變化主要影響X65鋼的陰極反應(yīng)，在含3.5％NaCl的懸浮硫溶液中腐蝕主要由擴(kuò)散過(guò)程控制，單獨(dú)懸浮硫溶液中主要由活化控制。
　　3.研究溫度、腐蝕時(shí)間、腐蝕介質(zhì)對(duì)X65鋼失重腐蝕速率、微觀形貌及腐蝕產(chǎn)物膜電化學(xué)特性的影響。結(jié)果表明，X65鋼的失重腐蝕速率隨著時(shí)間的增長(zhǎng)先增大后降低，隨溫度的升高先降低后升高，膜的擴(kuò)散效應(yīng)隨著時(shí)間