隨著能源需求的增加和石油天然氣工業(yè)的技術(shù)發(fā)展,深水和高含硫油氣田的開發(fā)不斷加強(qiáng)。H2S腐蝕已成為國(guó)內(nèi)外油氣田開采過程中面臨的主要失效風(fēng)險(xiǎn)和安全挑戰(zhàn)之一。盡管國(guó)際上對(duì)低合金鋼的CO2-H2S腐蝕的研究已持續(xù)多年,高分壓條件下的H2S腐蝕機(jī)制等問題仍缺乏系統(tǒng)理論的認(rèn)識(shí)和足夠的數(shù)據(jù)支撐。因此,本文重點(diǎn)圍繞低合金管線鋼在高含H2S條件下的高壓腐蝕電化學(xué)行為、腐蝕產(chǎn)物形成演化過程及其對(duì)宏觀腐蝕行為的影響等方面開展研究探索。本文利用高壓腐蝕電化學(xué)測(cè)試、高溫高壓腐蝕模擬、現(xiàn)代表面分析方法等研究了低合金鋼在高含H2S環(huán)境下腐蝕電化學(xué)參數(shù)及腐蝕產(chǎn)物膜的類型與邊界條件,分析并討論了H2S腐蝕產(chǎn)物膜的形成演化過程對(duì)腐蝕的影響。首先,明確了高含H2S條件下腐蝕產(chǎn)物膜的形成及演化機(jī)制。腐蝕初期,基體通過固相反應(yīng)形成具有擇優(yōu)取向的馬基諾礦型硫鐵化合物薄膜。隨后,馬基諾礦晶粒團(tuán)絮狀堆垛形核于薄膜表面并長(zhǎng)大增厚。高H2S分壓條件下,腐蝕產(chǎn)物膜外側(cè)Fe2+濃度隨腐蝕時(shí)間延長(zhǎng)逐漸降低,腐蝕產(chǎn)物由馬基諾礦為主向隕硫鐵礦及富S相磁黃鐵礦轉(zhuǎn)變。其次,建立了H2S腐蝕產(chǎn)物形成的熱力學(xué)模型,構(gòu)建了馬基諾礦及磁黃鐵礦腐蝕產(chǎn)物形成的環(huán)境...

【文章頁數(shù)】：147 頁

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
致謝
摘要
Abstract
1 引言
2 文獻(xiàn)綜述
    2.1 H₂S腐蝕機(jī)理
        2.1.1 H₂S在水中的電離
        2.1.2 H₂S腐蝕的陽極反應(yīng)
        2.1.3 H₂S腐蝕的陰極反應(yīng)
    2.2 H₂S腐蝕產(chǎn)物類型
        2.2.1 馬基諾礦硫鐵化合物
        2.2.2 立方FeS
        2.2.3 隕硫鐵礦和磁黃鐵礦硫鐵化合物
        2.2.4 H₂S腐蝕產(chǎn)物膜的演化
    2.3 H₂S腐蝕的影響因素
        2.3.1 溫度的影響
        2.3.2 H₂S分壓的影響
        2.3.3 溶液pH值的影響
        2.3.4 腐蝕產(chǎn)物膜的影響
        2.3.5 硫酸鹽還原菌的影響
    2.4 H₂S環(huán)境下的局部腐蝕
    2.5 課題研究?jī)?nèi)容及目的
3 高含H₂S條件下腐蝕產(chǎn)物膜的形成和演化機(jī)制
    3.1 引言
    3.2 實(shí)驗(yàn)材料及方法
        3.2.1 實(shí)驗(yàn)材料
        3.2.2 腐蝕模擬實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)
        3.2.3 腐蝕模擬實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)
    3.3 H₂S腐蝕的熱力學(xué)分析
        3.3.1 H₂S腐蝕水化學(xué)狀態(tài)的變化
        3.3.2 H₂S腐蝕反應(yīng)的平衡電極電位
    3.4 高含H₂S條件下腐蝕產(chǎn)物膜的形成機(jī)制
        3.4.1 H₂S腐蝕產(chǎn)物膜表征
        3.4.2 腐蝕產(chǎn)物膜形成機(jī)制探討
    3.5 高含H₂S條件下腐蝕產(chǎn)物膜的演化規(guī)律
        3.5.1 H₂S腐蝕產(chǎn)物膜的表征
        3.5.2 H₂S腐蝕產(chǎn)物膜演化機(jī)制探討
    3.6 小結(jié)
4 H₂S腐蝕產(chǎn)物膜的形成邊界條件
    4.1 引言
    4.2 實(shí)驗(yàn)材料及方法
        4.2.1 材料及溶液
        4.2.2 腐蝕模擬實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)
        4.2.3 高溫高壓腐蝕模擬實(shí)驗(yàn)
    4.3 低合金鋼H₂S腐蝕產(chǎn)物形成規(guī)律
        4.3.1 低H₂S分壓(0.1～0.3MPa)條件下腐蝕產(chǎn)物膜形成規(guī)律
        4.3.2 中/高H₂S分壓(0.3～3MPa)條件下腐蝕產(chǎn)物膜形成規(guī)律
        4.3.3 低合金鋼H₂S腐蝕產(chǎn)物形成規(guī)律
    4.4 H₂S腐蝕產(chǎn)物形成熱力學(xué)模型
        4.4.1 馬基諾礦腐蝕產(chǎn)物熱力學(xué)模型
        4.4.2 磁黃鐵礦腐蝕產(chǎn)物熱力學(xué)模型
    4.5 H₂S腐蝕產(chǎn)物的形成邊界條件
    4.6 小結(jié)
5 高含H₂S條件下腐蝕產(chǎn)物對(duì)腐蝕電化學(xué)及局部腐蝕的影響
    5.1 引言
    5.2 實(shí)驗(yàn)材料及方法
        5.2.1 實(shí)驗(yàn)材料及溶液
        5.2.2 腐蝕模擬實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)
        5.2.3 腐蝕模擬實(shí)驗(yàn)及電化學(xué)測(cè)試
    5.3 高H₂S分壓下腐蝕產(chǎn)物膜對(duì)腐蝕的影響
        5.3.1 腐蝕產(chǎn)物膜形成過程對(duì)腐蝕電化學(xué)的影響
        5.3.2 腐蝕產(chǎn)物膜的演化對(duì)腐蝕電化學(xué)的影響
    5.4 高含H₂S條件下腐蝕產(chǎn)物膜對(duì)局部腐蝕的影響
        5.4.1 高含H₂S條件下X65鋼表面腐蝕形態(tài)的變化
        5.4.2 高含H₂S條件下局部腐蝕誘發(fā)因素探究
        5.4.3 高含H₂S條件下低合金鋼局部腐蝕形成機(jī)制
    5.5 小結(jié)
6 含H₂S復(fù)雜沉積工況條件下低合金鋼的腐蝕發(fā)展規(guī)律
    6.1 引言
    6.2 實(shí)驗(yàn)材料及方法
        6.2.1 實(shí)驗(yàn)材料及溶液
        6.2.2 腐蝕模擬實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)
        6.2.3 SRB接種培養(yǎng)
        6.2.4 腐蝕模擬實(shí)驗(yàn)
        6.2.5 腐蝕產(chǎn)物膜表征
        6.2.6 高溫高壓腐蝕電化學(xué)實(shí)驗(yàn)
    6.3 嗜熱SRB存在時(shí)固相顆粒沉積下低合金鋼的腐蝕行為
        6.3.1 復(fù)雜沉積工況下X65鋼的腐蝕速率及腐蝕形態(tài)
        6.3.2 復(fù)雜沉積工況下X65鋼腐蝕產(chǎn)物膜表征
        6.3.3 復(fù)雜沉積工況下X65鋼電化學(xué)狀態(tài)變化
    6.4 嗜熱SRB存在時(shí)固相顆粒沉積下局部腐蝕發(fā)展機(jī)制
    6.5 小結(jié)
7 結(jié)論
8 主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)
參考文獻(xiàn)
作者簡(jiǎn)歷及在學(xué)研究成果
學(xué)位論文數(shù)據(jù)集



本文編號(hào)：4034553