硫化氫腐蝕原理與防護(hù)技術(shù)-資料下載頁
2025-05-14 22:41本頁面
【正文】 較長。 NACE MR0175－ 88標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)為發(fā)生硫化氫應(yīng)力腐蝕的極限分壓為 103MPa(水溶液中 H2S濃度約 20mg/L)， 低于此分壓不發(fā)生硫化氫應(yīng)力腐蝕開裂。 硫化氫濃度越大，破壞一定程度時(shí)所需時(shí)間越短。 ⑵ pH值對(duì)硫化物應(yīng)力腐蝕的影響： 隨 pH的增加，鋼材發(fā)生硫化物應(yīng)力腐蝕的敏感性下降 pH≤6時(shí)，硫化物應(yīng)力腐蝕很嚴(yán)重； 6＜ pH≤9時(shí)，硫化物應(yīng)力腐蝕敏感性開始顯著下降，但達(dá)到斷裂所需的時(shí)間仍然很短； pH＞ 9時(shí)，就很少發(fā)生硫化物應(yīng)力腐蝕破壞。 含硫化氫溶液中鋼的破壞時(shí)間與 pH值之間的關(guān)系 ⑶ 溫度 在一定溫度范圍內(nèi)，溫度升高，硫化物應(yīng)力腐蝕破裂傾向減小。 (溫度升高硫化溶解度減小 ) 在 22℃ 左右，硫化物應(yīng)力腐蝕敏感性最大 。溫度大于 22℃ 后，溫度升高硫化物應(yīng)力腐蝕敏感性明顯降低。 對(duì)鉆柱來說，由于井底鉆井液的溫度較高，因而發(fā)生電化學(xué)失重腐蝕嚴(yán)重。 而上部溫度較低，加上鉆柱上部承受的拉應(yīng)力最大，故而鉆柱上部容易發(fā)生硫化物應(yīng)力腐蝕開裂。 (4)流速 流體在某特定的流速下， 碳鋼和低合金鋼在含H2S流體中的腐蝕速率，通常是隨著時(shí)間的增長而逐漸下降 ，平衡后的腐蝕速率均很低。 如果 流體流速較高或處于湍流狀態(tài)時(shí) ，由于鋼鐵表面上的硫化鐵腐蝕產(chǎn)物膜受到流體的沖刷而被破壞或粘附不牢固， 鋼鐵將一直以初始的高速腐蝕，從而使設(shè)備、管線、構(gòu)件很快受到腐蝕破壞。 因此，要控制流速的上限 ，以把沖刷腐蝕降到最小。通常規(guī)定閥門的氣體流速低于 15m/s。 相反，如果 氣體流速太低，可造成管線、設(shè)備低部集液，而發(fā)生因水線腐蝕、垢下腐蝕等導(dǎo)致的局部腐蝕破壞。 因此，通常規(guī)定氣體的流速應(yīng)大于 3m/s。 (5)氯離子 在酸性油氣田水中，帶負(fù)電荷的氯離子，基于電價(jià)平衡，它總是爭先吸附到鋼鐵的表面，因此，氯離子的存在往往會(huì)阻礙保護(hù)性的硫化鐵膜在鋼鐵表面的形成 。但 氯離子 可以通過鋼鐵表面硫化鐵膜的細(xì)孔和缺陷滲入其膜內(nèi)，使膜發(fā)生顯微開裂，于是形成 孔蝕核 。 由于氯離子的不斷移入，在閉塞電池的作用下，加速了孔蝕破壞。 在酸性天然氣氣井中與礦化水接觸的油套管腐蝕嚴(yán)重，穿孔速率快，與氯離子的作用有著十分密切的關(guān)系。 八、硫化氫腐蝕的預(yù)防措施 1. 選用抗硫化氫材料 抗硫化氫材料 主要是指對(duì)硫化氫應(yīng)力腐蝕開裂和氫損傷有一定抗力或?qū)@種開裂不敏感的材料 。同時(shí)采用低硬度 （ 強(qiáng)度 ） 和完全淬火＋回火處理工藝 對(duì)材料抗硫化氫腐蝕是有利的 。 美國國家腐蝕工程師學(xué)會(huì) (NACE)標(biāo)準(zhǔn) MR－01－ 75(1980年修訂 )中 規(guī)定 ：含硫化氫環(huán)境中使用的鉆桿 、 鉆桿接頭 、 鉆鋌和其它管材的最大硬度不許高于 HRC22； 鉆桿接頭與鉆桿的焊接及熱影響區(qū)應(yīng)進(jìn)行 淬火＋ 595℃ 以上溫度的回火處理 ；對(duì)于最小屈服強(qiáng)度大于 655MPa的鋼材應(yīng)進(jìn)行淬火＋回火處理 ， 以獲得抗硫化物應(yīng)力腐蝕開裂的最佳能力 。 抗 H2S腐蝕鋼材的基本要求 : ⑴ 成分設(shè)計(jì)合理 ： 材料的抗 H2S應(yīng)力斷裂性能主要與材料的晶界強(qiáng)度有關(guān) ， 因此常常加入 Cr、 Mo、Nb、 Ti、 Cu等合金元素 細(xì)化原始奧氏體晶粒度 。 超細(xì)晶粒原始奧氏體經(jīng)淬火后 ， 形成超細(xì)晶粒鐵素體和分布良好的超細(xì)碳化物組織 ， 是開發(fā)抗硫化物應(yīng)力腐蝕的高強(qiáng)度鋼最有效的途徑 。 ⑵ 采用有害元素 (包括氫 , 氧 , 氮等 )含量很低純凈鋼； ⑶ 良好的淬透性和均勻細(xì)小的回火組織 ， 硬度波動(dòng)盡可能??； ⑷ 回火穩(wěn)定性好 ， 回火溫度高 (＞ 600℃ )； ⑸ 良好的韌性； ⑹ 消除殘余拉應(yīng)力 。 油氣田常用的抗 SSC碳素鋼 油氣田常用的抗 SSC低合金鋼 油氣田常用的抗 SSCC油套管及輸送管 標(biāo)準(zhǔn) 操作溫度 鋼級(jí) API規(guī)范 5CT油管及套管 用于所有溫度 H40， J55， L55 C75（ 3型）， L80（ 1型） 用于大于或等于 65℃ N80（ Q和 T級(jí)）， C95級(jí)（最大屈服強(qiáng)度不大于 760MPa的專用 Q和 T級(jí)） 用于大于或等于 80℃ P105和 P110級(jí)（ Q和 T級(jí)） API規(guī)范 5L管線鋼管（無縫管） 用于所有溫度 A、 B、 X4 X4 X52 ASTM標(biāo)準(zhǔn)（無縫管） 用于所有溫度 A5 A106（ A、 B、 C） GB/T81631987 用于所有溫度 09MnV 實(shí)踐證明合理 添加緩蝕劑是防止含 H2S酸性油氣對(duì)碳鋼和低合金鋼設(shè)施腐蝕的一種有效方法 。 緩蝕劑對(duì)應(yīng)用條件的選擇性要求很高 ， 針對(duì)性很強(qiáng) 。 不同介質(zhì)或材料往往要求的緩蝕劑也不同 ， 甚至同一種介質(zhì) ， 當(dāng)操作條件 (如溫度 、 壓力 、 濃度 、 流速等 )改變時(shí) ， 所采用的緩蝕劑可能也需要改變 。 用于含 H2S酸性環(huán)境中的緩蝕劑 ， 通常為含氧的有機(jī)緩蝕劑 (成膜型緩蝕劑 )， 有胺類 、 米唑啉 、 酰胺類和季胺鹽 ， 也包括含硫 、 磷的化合物 。 如四川石油管理局天然氣研究所研制的 CT2－ l和 CT2－ 4油氣井緩蝕劑及 CT2—2輸送管道緩蝕劑 ， 在四川及其他含硫化氫油氣田上應(yīng)用均取得良好的效果 。 pH值 提高溶液 pH值降低溶液中 H+含量可提高鋼材對(duì)硫化氫的耐蝕能力，維持 pH值在 9～ 11之間，這樣不僅可有效預(yù)防硫化氫腐蝕，又可同時(shí)提高鋼材疲勞壽命。 4. 金屬保護(hù)層 在需保護(hù)的金屬表面用電鍍或化學(xué)鍍的方法鍍上 Au， Ag， Ni， Cr， Zn， Sn等金屬，保護(hù)內(nèi)層不被腐蝕。 5. 保護(hù)器保護(hù) 將被保護(hù)的金屬如鐵作陰極，較活潑的金屬如 Zn作犧牲性陽極。陽極腐蝕后定期更換。 6. 陰極保護(hù) 外加電源組成一個(gè)電解池，將被保護(hù)金屬作陰極，廢金屬作陽極。
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