典型石化材料在H2S环境下的腐蚀
2011-10-01 00:00:00
作者：刘智勇 李晓刚 来源：《腐蚀防护之友》
典型石化材料在H2S环境下的腐蚀
文/刘智勇，李晓刚·北京科技大学腐蚀与防护中心
随着低硫、低酸的优质油气资源已日渐稀缺，目前世界各地均加大了对高硫、高酸的劣质油气资源的开采和使用，全球已经进入了劣质油气时代。尤其是我国这样一个油气资源相对较少的大国，为满足经济建设的快速发展对石油、天然气资源的强劲需求，不仅开采了大量的高硫、高酸劣质油气资源，进口的劣质原油也逐年增加。这大大加剧了石油化工装置中H2S和硫化物的浓度水平，同时增加了某些承压反应器或管道材质发生硫化物应力腐蚀开裂的风险。
石化行业有许多高危设备，易发生H2S环境应力腐蚀的是最危险的一类。尽管国内外对碳钢的硫化氢腐蚀行为和机理都有过大量的研究，但是如何评估这类设备的服役安全性仍是非常大的难题。因此，石化装置材料耐H2S环境应力腐蚀的问题已成为整个石化产业不得不突破的瓶颈。
由于石油化工设备的主要材料是耐H2S物应力腐蚀能力较差的碳钢和低合金钢，因此必须通过细致深入的腐蚀机理和行为规律研究，结合设备的服役条件建立合适的防护措施，从而有效降低类似失效问题的发生。本项目就是在以上背景下提出的，通过系列研究，为高危石化装置的安全评定的使用和监测提供了可靠的数据和准则，探索出一条适合国情的石化装置安全评定的新路，并研发和建立起整套成熟的H2S环境应力腐蚀试验室评价设备和系统。
方法及创新点
研究方法
此次试验所采用的研究方法包括模拟加速评价方法和电化学方法两大类。
模拟加速试验是在参照国内外相关研究方法的基础上，在实验室模拟石油化工材料的实际服役环境，进行腐蚀行为规律和机理的研究，以探索不同材料在其服役环境下的腐蚀行为的关键影响因素、防护手段及其安全评价的判定条件等。这类方法主要有恒载荷试样（如三点弯试样）的浸泡试验、慢应变速率拉伸试验和裂纹扩展试验等，其中浸泡试验和慢应变速率拉伸试验装置分见图1、图2。
图1 三点弯试样（上）及恒载荷浸泡试验装置（下）
图2 慢应变速率拉伸试验
电化学方法就是在上述模拟试验环境中，采用电化学测试方法，研究不同材料在含H2S环境下的腐蚀电化学机理，这些方法包括动电位极化技术、线性极化技术和交流阻抗谱等。
最后，结合电化学机理研究结果和模拟加速试验的结果，对系列石油化工材料在H2S环境下的腐蚀行为规律及机理进行了理论分析和阐述。
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