CO2和微量H2S共存条件下N80S抗硫油管钢的腐蚀行为

用失重法、扫描电镜(SEM)、X射线能谱(EDS)及X射线衍射(XRD)法对N80S抗硫油管钢在CO2、微量H2S共存条件下的腐蚀行为进行实验研究。结果发现:在膜的形成过程中硫化物腐蚀产物膜(FeS、FeS0.9)会优先形成,并能在一定程度上阻碍CO2腐蚀的发生;腐蚀产物膜平整、颗粒细小;平均腐蚀速率较大,且有轻度局部腐蚀发生。     

CO2分压对SM80SS套管钢在CO2/H2S共存环境中的高温高压腐蚀行为影响

用失重法、扫描电镜（SEM）、X射线能谱（EDS）及X射线能谱（XRD）对CO2分压对SM80SS特级抗硫套管钢在CO2/H2S共存条件下的腐蚀行为进行了试验研究,结果表明：在试验条件下,低PCO2时,反应以H2S为主,FeS优先生成,腐蚀产物膜颗粒细小、比较致密,平均腐蚀速率较小;PCO2不断增大后,反应以CO2为主,FeS逐渐全部转变为FeS0.9,腐蚀产物膜颗粒粗大、比较疏松,平均腐蚀速率较大;腐蚀产物有较好的局部腐蚀阻碍作用,腐蚀形式均为均匀腐蚀。     

H_2S分压对SM 80SS套管钢在CO_2/H_2S共存环境中高温高压腐蚀行为的影响

用失重法、扫描电镜(SEM)、X射线能谱(EDS)及X射线衍射(XRD)等方法,就H2S分压对SM80SS特级抗硫套管钢在CO2/H2S共存条件下的腐蚀行为的影响进行了试验研究。结果表明:在试验条件下,低PH2S时,以CO2腐蚀为主,腐蚀产物膜由FeS0.9和FeCO3组成,腐蚀产物膜颗粒细小、致密,平均腐蚀速率较低;随着PH2S的增大,反应逐渐变为以H2S为主,FeS0.9逐渐转变为FeS,腐蚀产物膜颗粒粗大、疏松,随后又变得细小、致密,腐蚀速率呈现先增大后逐渐减小的趋势;高PH2S时,FeS的生成较大程度阻碍了FeCO3的生成。腐蚀产物有较好的局部腐蚀阻碍作用,腐蚀形式均为均匀腐蚀。     

温度对SM80SS套管钢在CO2／H2S共存环境中的高温高压腐蚀行为影响

用失重法、扫描电镜（SEM）、X射线能谱（EDS）及X射线能谱（Ⅺ①）对温度对SM80SS特级抗硫套管钢在CO2/H2S共存条件下的腐蚀行为进行了试验研究,结果表日月．在试验条件下,低温（40℃）时,腐蚀速率较小,腐蚀产物为FeCO3和FeS0.9,膜颗粒细小、比较致密,平均腐蚀速率较小;温度逐渐升高至100℃左右时,腐蚀产物为FeCO3和FeS0.9,膜颗粒粗大、疏松,平均腐蚀速率最大;高温（150℃）时,腐蚀速率较小,腐蚀产物为FeO（OH）和FeCO3、FeS0.9,膜颗粒较小、致密,但比低温时明显粗大,平均腐蚀速率较小;高低温时腐蚀产物都有较好的局部腐蚀阻碍作用,腐蚀形式为均匀腐蚀。     

湿气环境中抗硫钢的元素硫腐蚀特征及腐蚀机理

探究了CO₂湿气环境中P110SS抗硫钢在不同温湿度下的S腐蚀特征及腐蚀机理。采用X射线光电子能谱(XPS)和扫描电子显微镜(SEM),对P110SS钢表面腐蚀产物膜的化学组成、微观形貌及厚度及去除腐蚀产物后基体的微观形貌进行了表征。结果表明：在60℃、相对湿度为30%的条件下,S不会参与腐蚀反应,但腐蚀环境中的Cl^-和CO₂会导致抗硫钢发生局部腐蚀;当相对湿度升高至60%和90%时,S参与了腐蚀的阴极反应,生成FeS,并导致抗硫钢发生全面腐蚀。在80℃、相对湿度为30%的条件下,S也参与腐蚀的阴极反应,并导致抗硫钢发生了局部腐蚀;当相对湿度为60%和90%时,S会发生水解反应,产生H₂S和H₂SO₄,使抗硫钢发生严重的全面腐蚀。另外,腐蚀产物膜的厚度随湿度的升高而增加,致密度随反应温度的升高而降低。研究结果能为抗硫钢的S腐蚀控制提供参考。     

高Cl~-条件下H_2S分压对P110钢腐蚀速率的影响

利用高温高压釜设备模拟油气田环境并辅以失重法,研究了高Cl-条件下H2S分压对P110钢腐蚀速率的影响,结果表明:P110钢的腐蚀速率随着H2S分压的增大呈先增大后减小的趋势,且在0.06 MPa时取得最大值;采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和X射线能谱仪(EDS)技术对腐蚀产物膜进行分析知:H2S分压通过影响腐蚀产物膜厚度、微观吸附形貌和表面膜成分等,进而影响了P110钢的腐蚀速率.     

油气田腐蚀环境中N80钢和3Cr钢的腐蚀行为

采用失重法、X射线衍射法、扫描电镜观察及能谱分析等方法比较研究了N80钢和3Cr钢在模拟胜利油田某油井腐蚀环境中的腐蚀行为。结果表明:在试验条件下,N80钢和3Cr钢的腐蚀速率随腐蚀时间的延长均呈现先急剧降低后缓慢降低的趋势,N80钢的腐蚀速率明显高于3Cr钢的;腐蚀360h后,N80钢表面形成的腐蚀产物膜呈双层结构,XRD测试结果表明两层产物膜均由FeCO_3构成,后期沉淀形成的外层膜较为疏松,原位形成的内层膜致密完整,计算得到双层产物膜的平均密度为1.54g/cm~3;3Cr钢表面形成的腐蚀产物膜为致密完整的单层膜结构,由FeCO_3和Cr(OH)_3构成,产物膜平均密度为2.571g/cm~3。3Cr钢表面形成的腐蚀产物膜的保护性远远优于N80钢表面形成的腐蚀产物膜的。     

Ca~(2+)、Mg~(2+)对N80钢腐蚀速率的影响

利用动静态高温高压釜装置,以某油田为应用背景,采用扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)技术探讨环境介质因素Ca2+、Mg2+对油管钢N80腐蚀行为的影响规律,试验结果显示,N80钢在CO2/H2S且高矿化度的环境下的腐蚀属于极严重腐蚀,在其他条件保持相同的情况下,随着介质中的Ca2+,Mg2+离子浓度的增大,N80钢的平均腐蚀速率呈先降低后增大趋势;腐蚀产物膜厚不断增大,内应力增大,导致膜层脱落引发点蚀.     

模拟塔里木油田环境中低Cr钢的H_2S/CO_2腐蚀行为

通过高温高压腐蚀试验,运用SEM、XRD、EDS等分析技术.研究了普通P110与3Cr110钢在模拟塔里木油田现场环境中的CO2/H2S腐蚀特征.结果表明:在模拟CO2腐蚀环境中,这两种材料的腐蚀产物为FeCO3,3Cr110表现出良好的抗CO2均匀腐蚀及局部腐蚀能力,其平均腐蚀速率显著小于普通P110;模拟CO2/H2S腐蚀条件下,两种材料的均匀腐蚀速率远小于单独CO2腐蚀环境下的均匀腐蚀速率,表面腐蚀产物为FeS,H2S腐蚀占主导作用,Cr元素在低Cr钢腐蚀产物膜中的富集,其腐蚀产物Cr(OH)3改善了腐蚀产物膜的稳定性,显著提高了低Cr钢的抗均匀腐蚀及局部腐蚀能力.     

80SS油管钢在塔里木气田中的腐蚀行为

为了更好地认识80SS油管钢在气田中的耐腐蚀性能,促进其在油气田中的推广应用,模拟塔里木气田地下条件,研究其在含有H2S与CO2环境中的腐蚀行为.利用扫描电镜(SEM)与X射线衍射(XRD)法,对试样表面腐蚀形态与腐蚀产物进行分析,考察了温度、H2S与CO2含量对腐蚀速率的影响.结果表明:80SS油管钢在模拟环境中,在低温时以均匀腐蚀为主;温度升高,腐蚀速率增大,并逐渐转变为严重的局部腐蚀;80SS油管钢的抗硫性能较好,但抗CO2腐蚀性能较差,可用于含硫低碳的气田.     

超临界CO2环境中温度和流速对N80碳钢腐蚀行为的影响

目的研究超临界CO2环境中温度和流速对N80碳钢腐蚀行为的影响,探讨N80碳钢在超临界CO2环境中的腐蚀机制。方法利用高压釜进行失重和电化学测试,同时利用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)进行腐蚀形貌观察和腐蚀产物成分分析。结果当温度为40℃时,腐蚀速率最小,电化学阻抗随时间延长持续减小,此条件下并没形成FeCO3保护膜。升高温度导致腐蚀初期的腐蚀速率明显增大,然而腐蚀某个时刻后,电化学阻抗突然增大,意味着FeCO3保护膜的形成。温度越高,腐蚀24 h后的阻抗越大,产物膜越致密,保护性越好。另外,腐蚀失重速率随流速的增加而增大,电化学测试也表明流速越大,阻抗越小,腐蚀电流密度越大。SEM形貌分析表明,流体流动破坏了FeCO3膜的致密度,降低了其对N80碳钢基体的保护作用。结论尽管升高温度加速了N80碳钢的腐蚀,但却有利于保护性FeCO3膜的形成。温度越高,FeCO3膜越致密。流体流动破坏了保护性FeCO3膜的致密性,加速了N80碳钢腐蚀。     

渤海某油田L80油管腐蚀机理研究

目的研究渤海某油田L80油管腐蚀机理,对分析该油田油管腐蚀特点、确定油管腐蚀类型、证实井底腐蚀环境、评估油管腐蚀程度和推荐油管防腐材质具有重要意义。方法基于L80油管宏观腐蚀形貌观察做出的初步判断,首先进行材质分析,其次进行微观腐蚀形貌分析,然后进行腐蚀产物分析,再进行腐蚀程度分析,最后进行电化学试验。结果该L80油管理化性能及金相组织符合标准,其内外壁腐蚀行为不一致,外壁以均匀腐蚀为主且腐蚀轻微,内壁有一定程度局部腐蚀且腐蚀较严重。腐蚀产物主要含有Fe、S、O和C元素,主要成分为Fe1-xSx、Fe CO3和Fe_2O_3。其外壁点蚀坑深度在15~50μm之间,内壁点蚀坑深度在80~150μm之间,内壁微裂纹宽度在20~70μm之间。CO_2分压、H_2S分压、含水率和温度对L80油管腐蚀行为有重要影响。结论该油田井底CO_2和H_2S共存,L80油管发生了CO_2/H_2S共存的电化学腐蚀,但点蚀、应力腐蚀开裂(SCC)整体上比较轻微,且L80油管表现出良好的抗硫化物应力开裂(SSC)能力。根据研究结果,推荐现场可以继续使用L80油管。     

L80油管钢在CO2/H2S环境中的腐蚀行为

目的：研究L80油管在CO2/H2S环境中的腐蚀行为。方法利用扫描电镜（SEM）、EDAX能谱分析L80油管内壁腐蚀产物形貌特征和化学组成,采用高温高压反应釜,以实际油水分离的水样为腐蚀介质进行模拟实验,研究原油含水率、CO2/H2S 分压和温度对 L80油管腐蚀速率的影响规律。结果在CO2/H2S环境中,L80油管内壁呈现明显的局部腐蚀特征,部分表面点蚀坑深度超过100μm,形成FeS、FeCO3等腐蚀产物。随着含水率的增加,L80油管腐蚀速率逐渐增大,含水率为30%时的腐蚀速率为0.0377 mm/a,含水率为100%时的腐蚀速率为0.0952 mm/a。CO2分压不变时,随着 H2S分压的增加,L80钢的腐蚀速率增大,H2S分压为0.04 MPa时的腐蚀速率为0.0377 mm/a,H2S分压为0.3 MPa时的腐蚀速率为0.0952 mm/a;H2S分压不变时,随着CO2分压的增大,L80钢腐蚀速率变化不明显且腐蚀速率较小。随着温度的升高,腐蚀速率先以较大幅度增大,再以较小幅度减小,从40℃增加至100℃时,腐蚀速率由0.0083 mm/a升至0.1264 mm/a,100℃左右时的腐蚀速率最大,120℃对应的腐蚀速率为0.106 mm/a。结论 L80油管在CO2/H2S环境中以均匀腐蚀和局部点蚀为主。L80油管腐蚀速率对H2S分压比CO2分压更敏感,CO2分压增大促使具有良好保护性的FeCO3保护膜的形成,降低了腐蚀速率。温度升高至一定范围,导致碳酸盐等难溶性盐溶解度降低,并覆盖在钢表面形成保护层,从而使腐蚀速率下降。     

二氧化碳驱注采井常用油套管钢的腐蚀行为

采用高温高压反应釜研究了N80、P110、3Cr、5Cr等4种油套管钢材在现场采出液中的抗CO_2腐蚀性能,结合扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)和X射线衍射(XRD)等手段,观察分析了腐蚀产物膜形貌和成分。结果表明:随着温度的上升,4种钢材腐蚀速率均呈现出先增大后减小的趋势,最大值出现在中温区,N80、P110、5Cr钢在90℃时腐蚀速率达到最大,3Cr钢在80℃时腐蚀速率最大;4种钢材腐蚀类型主要为均匀腐蚀,未发现局部腐蚀,腐蚀产物主要为FeCO_3,含Cr钢腐蚀产物出现多层结构,主要成分除了FeCO_3,还有非晶态的腐蚀产物Cr(OH)_3;N80、P110钢的腐蚀产物细小、致密、均匀覆盖在基体表面,腐蚀速率较低;3Cr、5Cr钢的腐蚀产物覆盖不均匀、与基体结合力弱、附着性不强,易脱落,造成整体腐蚀速率较高。     

N80钢CO2腐蚀产物膜研究

在模拟油田CO2腐蚀环境下，用XRD、EDS和SEM研究了N80钢腐蚀产物膜的形成与发展情况。结果表明，在本试验条件下N80钢CO2腐蚀产物膜对基体具有一定的保护作用，可以降低腐蚀速率。腐蚀产物膜分3层，讨论了3层膜的结构特征与形成机理。初步研究了腐蚀产物膜的破坏特征。腐蚀产物膜的晶体类型是（Fe,Ca)CO3复盐。     

注多元热流体环境下流速对N80钢腐蚀行为的影响研究

目的 研究不同流速条件下N80钢在注多元热流体环境中的腐蚀特征,探究流速变化对N80钢腐蚀行为的影响规律及机理。方法 利用自制高温高压多相流冲刷腐蚀环路装置模拟不同流速(0、0.5、1.0、2.0 m/s)的注多元热流体环境,采用失重法计算不同流速下N80钢的平均腐蚀速率,并同时进行原位电化学测试。采用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)对不同流速条件下N80钢腐蚀后的腐蚀产物物相组成和表面微观形貌进行分析。结果 N80钢在注多元热流体环境中的平均腐蚀速率随着流速增加而增大。流速增加影响O2的扩散传质过程、近表面离子分布和壁面剪切力的大小,使腐蚀产物膜特征发生变化。0 m/s时,腐蚀产物主要由FeCO3和少量Fe2O3组成,为单层膜结构,腐蚀形态为均匀腐蚀。0.5~2.0 m/s范围内,腐蚀产物种类增加,主要由FeCO3、Fe2O3和少量FeO(OH)组成,呈双层膜结构,同时N80钢表面腐蚀产物膜出现鼓泡,且随流速增加鼓泡数量增加,去除腐蚀产物膜后发现鼓泡下方存在局部腐蚀。原位电化学测试结果表明:随着流速增加,塔菲尔极化曲线的阳极斜率增大,阴极斜率减小。电化学阻抗谱测试结果表明,N80钢表面外层腐蚀产物膜电阻Rf1、电荷转移电阻Rct和扩散电阻W随流速增加而减小。结论 流速增大加快了O2的扩散传质过程,使得腐蚀电化学控制步骤由阴极氧扩散过程转变为阳极溶解过程,且试样表面保护性FeCO3膜厚度减小,导致产物膜保护性降低。另外,Fe²⁺更容易被氧化形成Fe³⁺,局部FeCO3被氧化成为Fe2O3,破坏了内层膜的完整性,导致局部腐蚀发生。