L245NCS碳鋼和316L不銹鋼在CO2-H2S環(huán)境中腐蝕行為的研究.pdf

1、針對碳鋼和不銹鋼CO2/H2S腐蝕問題,以L245NCS和316L不銹鋼為研究對象,利用高溫高壓反應(yīng)釜進行CO2/H2S腐蝕試驗。利用失重法測試了兩種材料在不同條件下(CO2、H2S分壓比、溫度、Cl-離子濃度、流速等)的腐蝕速率。采用電化學(xué)測試方法在高溫高壓反應(yīng)釜中原位測試了L245NCS鋼和316L不銹鋼在不同狀態(tài)下的腐蝕電化學(xué)行為。同時利用SEM、EDS等微觀分析方法研究了H2S/CO2腐蝕試驗后的微觀形貌與結(jié)構(gòu)特征,探討了L24

2、5NCS鋼和316L不銹鋼抗H2S/CO2腐蝕性能及其腐蝕機理。其結(jié)果表明,L245NCS鋼在氣相的腐蝕速率均比液相中的腐蝕速率小。由均勻設(shè)計分析可知,腐蝕速率回歸方程為 Rcorr=0.051+0.951PCO2+1.315PH2S-0.299CCl-0.3463T+0.0753V或 Rcorr=0.586-0.2828PCO2/H2S-0.0057CCl-+0.0613T-0.2491T2+0.0935V,即在 CO2/H2S高溫高

3、壓動態(tài)腐蝕試驗中,H2S分壓的貢獻最大,對腐蝕速率的影響最為顯著,且影響為正影響,即隨著硫化氫分壓的增大而液相腐蝕速率增大;CO2分壓對腐蝕速率的影響次之,影響為正影響,隨著CO2分壓的增大而液相腐蝕速率增大;溫度對液相腐蝕速率的影響為負影響,隨著升高而液相腐蝕速率減小,且溫度的影響為拋物線形狀,在60℃至100℃之間存在腐蝕速率的最大值;轉(zhuǎn)速對腐蝕速率的影響成正相關(guān),即隨著轉(zhuǎn)速的增加,腐蝕速率增大。另外,溫度升高到100℃時的水蒸氣壓

4、升高,氣相中試樣表面冷凝水增多而明顯增大氣相中的腐蝕速率。L245NCS鋼在高CO2/H2S比時腐蝕后,其腐蝕產(chǎn)物中主要由FeCO3和Fe3C構(gòu)成,為典型CO2腐蝕的腐蝕產(chǎn)物,即腐蝕過程由CO2腐蝕所控制。隨著環(huán)境中H2S/CO2比增大,腐蝕產(chǎn)物以Fe的硫化物為主,腐蝕過程逐漸轉(zhuǎn)化為H2S腐蝕控制。L245NCS鋼的阻抗譜測試結(jié)果表明,在初期隨著腐蝕的進行,腐蝕速率有所增加。這主要是L245NCS鋼表面的鐵素體作為陽極相優(yōu)先溶解,而Fe

5、3C則作為陰極相保留在試樣表面大大加速陰極反應(yīng)而加速試樣的腐蝕。隨著腐蝕的繼續(xù)進行,試樣表面形成腐蝕產(chǎn)物,而腐蝕產(chǎn)物可以在一定程度上阻隔基體與腐蝕介質(zhì)的接觸而降低鋼的腐蝕速率。L245NCS鋼在高H2S/CO2比和相對較高的溫度下的阻抗譜由具有雙容抗特征,其中高頻容抗弧與雙電層電容和傳遞電阻有關(guān),而低頻容抗弧則與腐蝕產(chǎn)物膜有關(guān)。隨著腐蝕的進行,腐蝕產(chǎn)物膜電阻增大,腐蝕速率下降。流速增大不利于保護性腐蝕產(chǎn)物膜的形成,膜層阻抗顯著減小,腐蝕