硫化氢金属腐蚀课件.pptVIP

硫化氢的腐蚀特征和影响因素董素玲;硫化氢不仅对人的生命易造成威胁，同时，对钻井设备、工具包括各类管材都会造成很大的破坏。如川局在双龙构造上所钻的的双11井，双9井，天然气含硫化氢浓度分别为4.89g /m3和5.41g/m3，两井均在发生井喷的处理过程中，钻具氢脆断裂，无法压井，而被迫完钻。因此，掌握硫化氢的腐蚀特征及影响因素是十分必要的。 ; 事例： 2003年，河南油田70119井队在T708井的试采中发生氢脆断裂。该井设计井深5600米。完井后试采一周，开始起钻具，起了有500米左右突然发生氢脆断裂，钻具断为好几节掉入井内。事后测得井口硫化氢浓度为1000ppm左右，距离井口周围方圆50米左右，测得硫化氢浓度为500——600ppm。最后不得不采取封井措施，放弃该井，造成两千多万的经济损失。;在常温常压下，干燥的硫化氢对金属材料无腐蚀破坏作用，但是，硫化氢溶于水而形成湿硫化氢环境（在同时存在水和硫化氢的环境中，当硫化氢分压大于或等于0.0003MPa时，或在同时存在水和硫化氢的液态石油汽中，当液相的硫化氢含量大于或等于10×10-6时则称为湿硫化氢环境），钢材在湿硫化氢环境中才易引发腐蚀破坏，影响油气田开发和石油加工企业正常生产，甚至会引发灾难性的事故，造成重大的人员伤亡和财产损失。因此掌握硫化氢的腐蚀特性及影响因素是十分必要的。;一、硫化氢的腐蚀特征 硫化氢的腐蚀类型，主要有电化学失重腐蚀、氢脆和硫化物应力腐蚀破裂。 1、电化学失重腐蚀 电化学失重腐蚀实际上是硫化氢在有水的条件下在金属表面产生的电化学反应。 这种腐蚀性的产物硫化铁，是一种有缺陷的结构，不能阻止氢离子通过。实际上疏松的硫化铁与钢材接触形成了宏观电池，硫化铁是阴极，钢材是阳极，一因而加速了电化学腐蚀，这种腐蚀往往呈现出很深的局部溃疡状腐蚀。使金属表面形成蚀坑、斑点和大面积脱落，导致管材或设备壁厚减薄、穿孔、强度减弱、甚至造成破裂。一般来说电化学失重腐蚀时间要长一些。;2、氢脆和硫化物应力腐蚀破裂 氢脆和硫化氢的应力腐蚀开裂是造成油气田及石化设备众多事故的重要破坏形式之一，且发生的事故往往是突然的、灾难性的，发生之前无明显的先兆，比较难于提前预防。 氢脆是金属在硫化氢作用下，由电化学反应过程中产生的氢，渗入金属内部，使材料变脆，但不一定引起破裂。如果脱离腐蚀介质，氢即可从金属内部逸出，金属的韧性会逐渐恢复，这一过程是可逆的。;3、硫化氢应力腐蚀破裂是指硫化氢在离解时，所产生的HS-吸附在金属表面上，不但促使阴极放氢加速，而且同硫化氢分子一起阻止氢原子结合成氢分子，使氢原子积聚在金属表面并加速氢原子向金属内部渗透。当氢原子遇到裂缝、空隙、晶格层间错断，夹杂或其他缺陷时，就会在这些缺陷处结合成为氢分子，体积急剧扩大（氢分子所占空间比氢原子所占空间大20多倍），造成极大压力，在拉应力的共同作用下，就会使钢材破裂。硫化氢应力腐蚀破裂是金属在含硫化氢的环境中各固定应力两者同时作用下产生的破裂，这一过程是不可逆的。在实际中氢脆和硫化氢应力腐蚀破裂是很难明确区分的，一般统称氢脆。 氢脆和硫化氢应力腐蚀破裂是呈脆性破坏，在形式上的特点是产生裂纹，且裂纹的纵深比宽度大几个数量级，裂纹有穿晶裂纹和晶间裂纹。;它的发生一般要具备三个基本条件： 一定的拉应力、敏感材料和特定的环境 这种破坏有如下特点： ⑴破裂断口平整无塑性变形； ⑵在拉应力时才产生，且主裂纹的方向一般总是和拉应力方向垂直； ⑶这种破坏，多发生在设备、工具使用不久后，发生低应力下破裂； ⑷应力腐蚀破裂的破口，多发生在导致应力集中的部位，如伤痕、焊件的焊缝等； ⑸应力腐蚀属于低应力下的破坏，这种断裂多为突然断裂，事先无任何征兆。;二、硫化氢对金属损伤的影响因素 硫化氢对金属损伤的影响因素有：浓度、温度、PH值、钢材自身的影响、与硫化氢接触的时间等。;1、温度在一定温度范围内，温度升高，应力腐蚀下降。22℃时最快，某钢材不发生断裂的最高强度值可以从24 ℃的HRC15增加到93 ℃ 的HRC35;;2、PH值在PH≤ 6时SSCC很严重，在6PH≤ 9时敏感性开始下降，PH9时就很少发生SSCC破坏。;3、硫化氢浓度 一般浓度越高腐蚀速度越快，但高于某一浓度时变慢300-500ppm。 硫化氢的体积分数低于2× 10-3~5× 10-3mL/L时，对材料的硬度要求可以从HRC22放宽一些。;4、钢材自身的影响：;A、金相组织索氏体中碳化物呈均匀球形分布者，抗H2S腐蚀好，珠光体的抗硫性能次之,马氏体最差；焊接处金属组织呈马氏体，缺陷多，易聚集氢分子，造成严重氢脆。因此，在H2S环境的钢材设备要尽量避免损伤表面或对设备进行冷加工，尽量减少残余应力。;B、硬度要求：硬度小于