陆 原 赵景茂 张 勇 张妙玮 刘言霞 程 艳

(1.中海油(天津)油田化工有限公司， 天津 300450； 2.北京化工大学 材料科学与工程学院， 北京 100029)

引 言

在油气开采和集输过程中，经常发生H2S与CO2共存条件下的腐蚀。H2S/CO2腐蚀受温度、流速、材质、H2S分压(pH2S)和CO2分压(pCO2)、腐蚀介质组成以及腐蚀时间等诸多因素的影响[1-7]。在H2S/CO2共存体系中，H2S的分压直接关系到溶液中的H2S浓度，是一个重要的关键因素，即使仅存在低浓度的H2S仍会对腐蚀产生明显影响，如改变腐蚀产物组成，进而促进局部腐蚀，增加腐蚀风险[8-13]。因此，目前许多研究都根据pH2S或pH2S/pCO2来分析H2S/CO2共存环境下的腐蚀行为[14]。

Kvarekval等[15]研究了120 ℃下H2S/CO2共存环境下的腐蚀行为，发现当pH2S/pCO2=0.20～0.59时，腐蚀过程由H2S腐蚀控制。Sun等[16]的研究认为，H2S/CO2共存环境下腐蚀产物的形成机制与Fe2+和H2S浓度密切相关，当Fe2+浓度较低而H2S浓度较高时，腐蚀过程由H2S腐蚀控制；当Fe2+浓度较高而H2S浓度低时，腐蚀过程由H2S/CO2混合控制。Zhang等[17]的研究发现，在40 ℃下，当pH2S/pCO2=0.005 6时，L245NCS钢在H2S/CO2共存的饱和溶液中的腐蚀产物为Fe3C和FeCO3；而当pH2S/pCO2升高到0.5时，腐蚀产物中仅有FeS，此时腐蚀过程由H2S腐蚀控制。钱进森等[18]的研究认为，当pH2S/pCO2=0.001 25时，腐蚀产物为FeCO3，腐蚀由CO2控制；当pH2S/pCO2升高到0.002 5时，腐蚀产物转变为FeS和FeCO3的混合物；当pH2S/pCO2进一步升高到0.01以上时，腐蚀产物全部为FeS，腐蚀过程变为由H2S控制。冯兆阳[19]的研究发现，当pH2S/pCO2=0.67时，N80套管钢的腐蚀产物均为铁的硫化物，腐蚀由H2S腐蚀控制。胡丽华等[4]的研究认为，当pH2S/pCO2≤0.000 8时，腐蚀过程受CO2控制；当pH2S/pCO2≥0.005时，腐蚀过程受H2S控制；此时腐蚀速率变化与CO2分压变化的关系较小。Srinivasan等[20]的研究认为，当pH2S<70 kPa时，腐蚀产物为FeCO3，其致密程度直接决定腐蚀情况，此时腐蚀由CO2腐蚀控制；当pH2S>70 kPa，但pH2S/pCO2>0.05时，生成FeS腐蚀产物，出现局部腐蚀，此时腐蚀过程已逐步转为由H2S控制；当……