CO_2_H_2S对油气管道内腐蚀影响机制

二氧化碳腐蚀研究,油气管道腐蚀与研究

第26卷第12期 油 气 储 运!43!

防腐保温

CO2、H2S对油气管道内腐蚀影响机制

王书淼 高 铸康 焯 邵 勇 (中国石油天然气管道工程有限公司)(河北廊坊新奥集团研发中心)(中国石油天然气管道工程有限公司)

刘宏波 王书淼等:CO2、H2S对油气管道内腐蚀影响机制,油气储运,2007,26(12)43~46。

摘 要 介绍了单相流和多相流CO2腐蚀反应机理,研究了H2S电化学腐蚀和H2S应力腐

蚀开裂(SSCC)反应条件及作用机制。测试了不同CO2含量对几种材料腐蚀速率的影响,给出了腐蚀反应速率曲线,分析了CO2对油气管道内腐蚀的影响规律。使用N80钢试样,在高温高压釜中进行测试,得出了不同H2S浓度下N80钢的腐蚀规律。

主题词 管道 CO2 H2S 腐蚀 腐蚀速率 研究

管道输送介质为油、气、水多相介质,其中又混

杂了CO2、H2S等酸性气体,在温度、压力、流速以

及交变应力等多种因素的影响下,管道的内腐蚀十

分严重,即使采取防腐措施也收效甚微。因此,对油

气管道内CO2、H2S腐蚀作用规律及腐蚀机理进行

研究,是实施有效的内防腐措施的关键。 (3)金属表面的化学反应2H2CO3+2e 2HCO3+H22HCO3+2e H2+3CO32H++2e H2Fe Fe+2e

(4)腐蚀产物的扩散(金属表面到溶液)

Fe2+(表面) Fe2+(溶液)

CO3(表面) CO3(溶液)

2、 多相流管道CO2腐蚀

对多相流条件下(整管流动或段塞流)暴露在

CO2环境中的腐蚀产物微观结构进行了研究,发现

腐蚀产物具有四个特征,即铁腐蚀产物形成膜结构;

在铁素体中含有碳化铁;金属表面的晶体物质是碳

酸铁以及金属的腐蚀形态随流体状况的变化而

变化。

图1为多相流下CO2系统的腐蚀示意图,显示

了扩散层质子和碳酸的传质过程及金属表面发生的

阴极反应方程[2]。质子从很多区域通过边界层扩散

到金属表面,碳酸的通量与H2CO3及CO2水合物

的扩散速度有关,其中氢离子和碳酸的扩散是控制

反应进程的主要步骤。反应化学方程式如下:

CO2+H2O H2CO32-2-2+-2--刘宏波*一、管道的CO2腐蚀 1、 单相流管道CO2腐蚀单相流管道中金属发生CO2腐蚀,整个腐蚀分为CO2在水溶液中溶解并形成不同的参与腐蚀反应的活性物质、反应物通过流体传递到金属表面、阴极和阳极分别发生电化学反应及腐蚀产物向溶液中传递四个步骤,各步骤的物理及化学反应如下。(1)CO2在溶液中溶解CO2+H2O H2CO3+H2CO3 HCO-3十H-32-3+[1]HCO CO+H (2)反应物传递(溶液向金属表面)H2CO3(溶液) H2CO3(金属表面)-HCO-3(溶液) HCO3(金属表面)H+(溶液) H+(金属表面)

*号电话:(。

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