二氧化碳腐蚀规律研究.pdf

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1、2014年第31卷第1期石油化工腐蚀与防护CORR()SION＆PRO'I’E('TIONINPEHIOCIIEMICALINI)USrI{Y研究二氧化碳腐蚀规律研究唐应彪(中石化洛阳工程有限公司，河南洛阳471003)摘要：采用高温高压腐蚀模拟实验研究了CO腐蚀规律，同时应用扫描电镜(SEM)研究了腐蚀产物的表面形貌和微观结构。实验结果表明，随着温度升高CO：腐蚀速率呈现增加、减小、再增加、再减小的趋势，存在两个极大值点，CO：质量浓度不同，峰值存在明显不同。当CO2质量浓度为4，6和8g／L时，低温极大值均

2、出现在60℃；3"-c0质量浓度为4和6L时，高温极大值在120℃出现，而CO质量浓度为8g／L时，高温极大值漂移到140oC。在低温条件下随着CO：质量浓度的增加，腐蚀速率增大，而高温下却出现一定的不确定性。这主要是由于CO2扩散、保护膜的抑制两种因素共同作用的结果。应用扫描电镜研究腐蚀产物的表面形貌和微观结构，结果显示腐蚀产物膜的完整性和致密性越好，则腐蚀速率越小，完整、致密、附着力强的稳定性膜可减少均匀腐蚀速率，而膜的缺陷、脱落则可诱发严重的局部腐蚀。关键词：X52钢高温高压CO2腐蚀在石油和天然气的开发

3、过程中，CO常作为关的经验公式曲线。伴生气同时产出，伴随着的液相腐蚀介质通常有亨利系数的拟合方程：产出油(气井有凝析油)、油田水及其混合物等。InH=764．21+0．18XT一随着油井含水量增高、深层含CO：油气层的开发24139．67／T一127．53×InT日益增多以及注CO：强化采油工艺技术的普遍CO，的分压计算：P=H×c推广，目前CO腐蚀已成为困扰国内油气工业发式中：为温度，K；H为亨利常数；P为CO：展的一个极为突出的问题¨J。通过对油气井及分压，Pa；c为CO溶解度，g／L。采用上述公式可简化C

4、O，的分压计算，偏差小于1％。在当前的集输管线中CO的腐蚀环境的模拟，研究了CO试验条件范围内，CO：分压的计算方法基本上能腐蚀因素及规律，为CO腐蚀的控制和防护提供满足试验精度要求。了理论依据，从而指导工程实践应用。1．2实验材料和药剂及仪器腐蚀材料：X52，规格：40mlnX13mm×21实验部分IBm，穿挂}／J、孑L孑L径4mm；1．1实验原理化学药剂：丙酮、无水乙醇、盐酸、SbC1、亨利定律认为，气体在溶剂中的溶解度与其SnC12、普N2、高纯N2和CO2；分压存在一定的关系，其表达式为：实验主要仪器

5、：高压反应釜(Parr哈氏合金反应P=H釜4L)，电子分析天平(AA-200)、扫描电镜(S-式中：P为气体i的分压力，MPa；H为气体3400N)，能谱仪(EDAX型)和超声波清洗器(KQ．i的亨利常数，MPa；c为气体i在溶剂中的摩尔50E)。分数，mol／mol。亨利常数的大小决定于温度、溶1．3实验条件剂和溶质。大量实验已经证明，CO在不同温腐蚀介质：CO：饱和溶液；度、压力的水中，其溶解度不同。该文采用亨利定律计算不同温度、不同质量收稿日期：2013—09—10；修改稿收到日期：2013—1l一29。

6、浓度下CO：的分压。常温常压下，CO：在纯水中作者简介：唐应彪(1982一)，硕士，工程师，20O7年毕业于华南的溶解度及亨利常数一般可在《化工手册》中查理工大学工业催化专业，现从事炼油工艺及材料防腐蚀工作。出。根据这些数据，将亨利常数拟合成与温度相E-mail：tangyb．1pec@sinopec．corn1CO质量浓度：4，6和8g／L(依据亨利定律，温度低于60℃时，腐蚀速率随着温度的升高控制分压以达到指定浓度)；而逐渐增大，60～90℃，腐蚀速率随着温度的升温度：25，6O，90，120，140和17

7、0℃；高而逐渐减小，60时达到高峰值。实验时间：96h。90～170℃时，与低温下腐蚀规律类似，腐蚀1．4实验方法速率先增大，后减小，在高温下，存在一个高峰值，在高压反应釜(哈氏合金反应釜)中进行CO，质量、浓度的不同，影响高峰值的漂移。当CO的静态挂片试验评价，重点研究了温度、CO，CO，质量浓度为4和6g／L时，高峰值在120c【二质量浓度等因素对X52钢的CO，腐蚀影响，采用出现，而CO，质量浓度为8g／L时，高峰值漂移到减重法计算腐蚀速率，并用扫描电镜(SEM)观察140cc。也就是说，当质量浓度增大时

8、，高温极值腐蚀产物膜的表面形貌结构。存在向高温方向推移的趋势，即质量浓度越大，高往4L高压反应釜中加入2L的除氧蒸馏温下腐蚀速率最大值向后平推。该现象的主要原水，挂人试片(聚四氟乙烯绝缘，避免电偶腐蚀)，因可能是由于溶液中CO，质量浓度的增加，腐蚀依此通人普通N，(纯度为99．000％)保压60rain，产物的过饱和度增加，更易于在金属表面沉积，从保压压力在1．1倍试验压力以上，再通人