N80油管钢CO2%2fH2S腐蚀的阴极过程EIS分析.pdfVIP

维普资讯 焊管 ·第29卷第3期 ·2006年5月 ·25· N80油管钢 CO2／H2S腐蚀的 阴极过程 EIS分析 张 清 ，李全安 ，文九巴 ，白真权 (1．河南科技大学 材料学院，河南 洛阳471003； 2．中国石油天然气集团公司 石油管力学和环境行为重点实验室，西安710065) 摘 要：为了找出油管钢 CO／HS腐蚀的阴极反应与腐蚀时间的关系，采用高温高压釜装 置，辅以交流阻抗谱(EIS)测试技术，在 100℃时，CO2分压 180psi和HS分压2psi的条件下， 对N80油管钢在模拟油田采出液中CO，／H，S腐蚀的阴极过程进行了研究。结果表明，阴极反 应的交流阻抗谱随着腐蚀时间发生变化。2h和 12h后交流阻抗谱呈现单容抗特征，腐蚀 以 HS腐蚀为主；36h和72h后 出现Warburg阻抗特征，分析认为这是由腐蚀产物膜引起的。 关键词：N80钢 ；CO2／H2S腐蚀 ；阴极过程 ；交流阻抗谱 (EIS) 中图分类号：TG172．6 文献标识码：B 文章编号：1001—3938(2006)03—0025—02 0 前 言 油管钢的CO ／HS腐蚀过程在本质上都是 电化学反应过程，可以应用电化学方法进行直接 油管钢的CO／HS腐蚀是石油天然气工业 或间接的研究，分析腐蚀过程的热力学特征和动 中常见的腐蚀类型，其阴极反应与介质成分、环境 力学特征。交流阻抗谱 (EIS)测试技术作为一种 条件和腐蚀产物膜的形成及结构有着密切关 暂态方法，易于实现原位测量，且对电极表面干扰 系 j。在CO 腐蚀中，阴极反应控制着腐蚀速 小，可以获得电极界面的过程信息，从而判断腐蚀 率，围绕阴极还原机理进行了不少研究，论述的阴 过程中的界面状态变化和电极反应规律 I4J。笔 极还原过程主要涉及到H 、H2O、H2CO 、HCO 一 者利用交流阻抗谱测试技术对高温高压条件下 的还原。在 H：S腐蚀中，阴极反应也有类似之 N80油管钢CO／HS腐蚀的阴极过程进行研究， 分析其腐蚀机理随时间的变化，探讨 CO 和HS 处，不仅是 H 参与了还原过程，HS一、H：S、HO 对腐蚀的协同作用。 中的一种或几种也可能参与了阴极还原过程。因 而CO／HS腐蚀的阴极反应是一个多反应的复 1 试验内容与方法 杂体系，在不同情况下其主导反应也会有所不同。 以往研究几乎都建立在腐蚀反应初期，主要 试验材料为 N80油管钢，化学成分见表 1。 反映的是裸金属的反应机理，而油管钢的CO，／ 试样为 615mm×4mm 圆片，表面用 220、400、 HS腐蚀是时问的函数，与腐蚀产物膜的形成及 600、1000砂纸逐级打磨，然后用蒸馏水冲洗，丙 特征有关。金属电极表面一旦形成腐蚀产物膜， 酮除油，镶嵌在电木粉中，用导线与外界连接。 其电极行为就比较特殊，但国内从电化学基本过 表 1 NS0钢的化学成分 ％ 程角度进行的研究还较少 ，高温高压下的腐