第29卷　第1期

2008年　2月

材　料　热　处　理　学　报

TRANSACTIONSOFMATERIALSANDHEATTREATMENT

Vol.29　No.1February

2008

高含H2SΠCO2环境中套管钢腐蚀行为与腐蚀产物膜关系

李春福

1,2

,　邓洪达,　王　斌

12

(1.西南石油大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室,四川成都　610500;

2.西南石油大学材料科学与工程学院,四川成都　610500)

摘　要:研究了在高含H2SΠCO2环境中腐蚀产物膜在套管钢腐蚀过程中作用。通过模拟某气田井下腐蚀环境,采用失重腐蚀方法研究了NT80ss和L80钢钢在115MPa、30～120℃环境中腐蚀规律,并采用电化学交流阻抗(EIS)技术和扫描电镜(SEM)分析了腐蚀产物膜和腐蚀行为的关系。结果表明:60℃为NT80ss和L80钢腐蚀的临界温度,低于60℃时,随温度增加,腐蚀速率降低,高于

60℃时,腐蚀速率随温度增加而增大;与其它温度相比,在60℃环境中NT80ss和L80钢腐蚀产物膜的阻抗能力最强、膜的致密性

最好,相应腐蚀速率最低。

关键词:套管钢;　H2SΠCO2共存环境;　腐蚀行为;　腐蚀产物膜

中图分类号:TG14217;TG113123　　　文献标识码:A　　　文章编号:100926264(2008)0120089205

InfluenceofcorrosionscaleoncorrosionbehaviorcasingpipesteelsinenvironmentcontainingH2S2

LIChun2fu

1,2

,　DENGHong2,　1(1.StateKeyLaboratoryofOilandGas,

SouthwestPetroleum;

2.DepartmentofMaterialsScience,University,Chendu610500,China)

Abstract:TheroleofcorrosionscaleinanenvironmentwithhighcontentsofH2SandCO2wasstudied.Bysimulatingcorrosion,corrosionbehaviorofL80andNT80sscasingsteelswasinvestigated,andtherelationshipscalebehaviorofthesteelswasanalyzedbyelectrochemicalimpedancespectroscopy(EIS)andscanningelectronM).Theresultsshowthat60℃isthecriticaltemperatureforcorrosionofL80andNT80ss,andunder60℃,corrosionratedecreaseswithincreasingtemperature,andabove60℃,itincreaseswiththeincreasesoftemperature.Resistanceperformanceandcompactcharacterofthecorrosionscaleformedat60℃wasthemostoutstandingamongthoseformedatotherstemperatures,i.e.,corrosionrateofthecasingsteelat60℃isthelowest.

Keywords:casingsteel;H2S;CO2;corrosionbehavior;corrosionscale

　　我国含硫化氢天然气分布十分广泛,目前已经在四川、渤海湾、鄂尔多斯、塔里木和准噶尔等含油气盆

地中发现了含硫化氢天然气,其硫化氢含量变化区间

[1]

很大,从微含硫化氢到含硫化氢占92%以上。四川某气藏气井CO2和H2S平均含量分别为6179%和10144%,属于高含硫同时高含CO2气田。对于同时

在同时含H2S和CO2环境中金属会发生严重腐蚀现象。腐蚀不但造成重大经济损失,而且造成严重灾难性事故。含H2SΠCO2环境的腐蚀已经得到人们的重视,并开展了大量的腐蚀与防护研究工作。目前

[3,4]

主要研究了在甜性高压腐蚀环境和在低含硫化氢

[528]

高压腐蚀环境中套管钢的腐蚀机理以及腐蚀产物

[9,10]

膜特性,而对于高含硫化氢高压腐蚀环境中套管钢腐蚀研究的较少。本文在高压釜中模拟高含H2S和CO2高压腐蚀环境,研究套管钢在该环境中腐蚀规律以及腐蚀产物膜对腐蚀行为的影响,为高含H2S和CO2气田开发中理解金属腐蚀和选材提供理论指导。

含CO2和H2S的井下环境来说,如果pCO2ΠpH2S小于20时,该腐蚀环境为酸性环境,pCO2ΠpH2S大于500,

则为甜性环境

[2]

。

收稿日期:　2007202206;　修订日期:　2007212205

基金项目:　西南石油大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室项目(PLN0609)

),男,西南石油大学材料科学与工程学作者简介:　李春福(1947—

1　实验材料及方法

实验用套管钢NT80ss和L80,其化学成分见表1。

钢样被加工成25mm×25nn×3mm薄片,用水砂纸逐级打磨至800号,冲洗后用丙酮除油、干燥、称重备用。

院教授,主要研究金属材料及其腐蚀防护,获省部级奖3项,发表论文50余篇.电话:028283032299,E2mail:Lichunful0@163.cum。

90材　料　热　处　理　学　报

表1　实验材料的化学成分(wt%)及力学性能测试结果

Table1　Chemicalcompositionandmechanicalpropertiesofthetestedsteel

σMPabΠ

625639

第29卷

SteelL80NT80ss

C0.250.26

Si0.230.11

Mn0.991.42

P0.010.019

S0.0050.006

Cr0.680.01

Ni0.10.01

Cu0.18

Mo0.180.15

σMPasΠ

720705

HV225246

　　高温高压腐蚀实验采用40MPa动态高温高压

釜,实验装置见文献[11]。实验溶液采用模拟油田采出液,其离子浓度分别为:K:972mgΠL、Na:14811mgΠL、HCO3:1655mgΠL、SO4:3154mgΠL、Cl:20426mgΠL,溶液pH值为718。实验先通入高纯氮气

-2--+

+

除氧4h,再装入试样密封并继续通氮气2h,然后通入H2S分压0115MPa,CO2分压011MPa,最后通入氮气至总压为115MPa。在该环境中分别进行两组实验:温度对腐蚀速率影响实验,实验温度分别为30℃、60℃、90℃和120℃,腐蚀时间为72h;腐蚀时间对腐蚀速率影响实验,实验温度为90℃,腐蚀时间为1h、2h、4h、24h。

高温高压实验后取三块试样按照文献[12]求处理试样,并计算失重腐蚀速率试样,采用EISEIS测试由(和M5210锁±5mV,测试频率范围10kHz～5MHz。采用饱和甘汞电极为参比电极(SCE),Pt电极为辅助电极,电解质为315%NaCl溶液,实验温度为室温。电化学阻抗谱测量待自然腐蚀电位稳定后进行。采用XL—30扫描电镜(Philips)分析腐蚀产物形貌。

图1　套管钢的腐蚀速率随温度(a)和腐蚀速率随时间变化曲线图 …… 此处隐藏：6630字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……