硫化氢腐蚀原理与防护技术重点分析.ppt

一、金属腐蚀基础知识 1.腐蚀的定义 一、腐蚀定义 ? 狭义：金属与环境间的物理—化学相互作用，使 金属性能发生变化，导致金属、环境及其 构成的技术体系功能受到损伤（ISO8044- 1999，GB/T10123） 塑料发胀或开裂 木头干裂或腐烂 花岗岩风蚀 水泥剥离脱落 广义：材料与环境间发生化学或电化学相互作用而 导致材料功能受到损伤的现象 材料：金属 非金属 高分子 复合材料 腐 蚀 特 征 1）腐蚀是一种材料和环境间的反应 电化学反应（大多数） 化学反应：Al在CCl4中的腐蚀 物理反应：金属在高温熔盐中的溶解 2）腐蚀是材料的损伤 材料质量流失、强度退化 材料相、价态和组织变化 3）腐蚀是逐渐发生的慢性过程 二、腐蚀现象的特点 自发性 普遍性 隐蔽性 四、腐蚀的分类 1、按照腐蚀过程的特点 2、按照腐蚀形式分类 3、按照腐蚀环境分类 (2)电化学腐蚀 — 指金属与介质发生电化学反应而引起的变质和损坏的现象。 2.2 按腐蚀形态： 2.3 常见的局部腐蚀形态 2. 孔蚀（点蚀、坑蚀）：是一种集中发生在某些点处并向金属内部发展的孔、坑状腐蚀。孔蚀是一种隐蔽性极强、破坏性极大的腐蚀形式，由于难于预估及检测，往往造成金属腐蚀穿孔，引起容器、管道等设施的破坏，而且诱发其它的局部腐蚀形式，导致突发的灾难性事故。 五、腐蚀速度的表示法 均匀腐蚀（材料全部表面发生同样程度的腐蚀） 物质流失明显过程 重量指标 深度指标 电流指标 ? 重量指标 ? 定义：把金属腐蚀后重量变化换算成金属表 面积与单位时间内的重量变化来表示 ? 包括：失重法 增重法 ? 单位：g/(m2.h) g/(m2.d) (gmd) 深度指标（VL） 定义：将试样的厚度因腐蚀而减小的量用腐蚀深度 表示 单位：mm/a ipy 重量指标与深度指标的换算关系 ? 电流指标 （ia） 以金属电化学腐蚀过程的阳极电流密度（A/cm2）大小来衡量金属腐蚀速度的程度 法拉第定律 W：析出或溶解的物质的量，g M：原子量 I：电流强度，A t：通电时间，s F：法拉第常数（1F?96500C/mol=26.8A.h） 单位：A/cm2 A/m2 2）材料强度性能变化明显的腐蚀过程 ? 塑料、橡胶、混凝土 强度损失率 强度保有率 ? 强度：抗拉、抗压、抗弯强度 2、非均匀腐蚀（局部腐蚀或腐蚀程度不均匀的 全面腐蚀） ? 均匀腐蚀指标不足于描述腐蚀过程 ? 增加一个反映不均匀程度的指标 点蚀 一、油田腐蚀危害与案例 二、油气工业腐蚀类型及特征 O2腐蚀特征---失重(链接） 腐蚀速率高 碳钢均匀腐蚀+局部腐蚀 不锈钢强烈的局部腐蚀 污水系统、火烧油藏 CO2腐蚀特征----腐蚀失重----孔蚀---30-40mm/y 60-80℃最严重 碳钢、低合金钢易腐蚀 耐蚀合金就可以控制 13Cr、超级13Cr、22Cr Cl-----本身不具有腐蚀性 破坏耐蚀合金钝化膜，导致应力腐蚀 阳极反应： 阴极反应： CO2腐蚀需要解决的问题 材质微量成分导致的腐蚀差异问题 局部腐蚀随机性及腐蚀速率控制问题 油水界面腐蚀加速问题 Ikeda等人将碳钢和含Cr钢的CO2腐蚀机制以图2表示，从图上可以看出，含Cr导致材料具有完全不同的腐蚀机理。 对于13Cr钢表面腐蚀产物膜的成分，目前争议很大。 Hashimoto等认为膜中Cr主要以CrOH形式存在，而Obefjord则 认为Cr2O3是钝化膜的主要成分。根据我们的研究结果，不同温 度下，材料表面的膜层结构如图3所示。 图13 塔里木油田某井油管CO2腐蚀形貌图 图14 辽河油田某井因二氧化碳所致的油管腐蚀 （失重率：63% ；平均腐蚀速度=4.84 mm/年） H2S腐蚀特征1----断裂 常温下渗氢断裂 氢致开裂HIC、硫化物应力开裂SSC 碳钢、低合金钢、马氏体不锈钢 高温阳极溶解断裂 应力腐蚀开裂SCC 奥氏体不锈钢、Ni基合金 HIC 碳钢氢损伤开裂SSC、HIC H2S腐蚀特征2--局部腐蚀 中低温情况下，碳钢容易出现强烈局部腐蚀 均匀腐蚀随着温度升高而增大 元素S --强氧化剂（链接）--加速腐蚀--导致严重的局部腐蚀、SCC 有H2O以及Cl-存在时： 二、硫化氢（H2S）的特性及来源 1.硫化氢的特性 2. 石油工业中的来源 1. 湿硫化氢环境的