第30卷第1期2009年2月材料热处理学报TRANSACTIONSOFMATERIALSANDHEATTREATMENTVol.30No.1February2009不同腐蚀介质中16Mn钢高温高压腐蚀行为的比较周琦,郭铁明,马勤,赵红顺,孟倩(兰州理工大学甘肃省有色金属新材料省部共建国家重点实验室,甘肃兰州730050)摘要:采用高压釜研究了16Mn钢在含有CO2与CO2+H2S介质的NACE(5wt%NaCl+015wt%CH3COOH)溶液中的高温高压腐蚀行为,利用失重法计算了腐蚀速率,通过SEM,XRD,EPMA等手段分析了腐蚀产物的成分及结构。结果表明:CO2腐蚀产物主要为Fe3C;CO2+H2S腐蚀产物主要为FeS,60e时有FeCO3形成,腐蚀主要显示以CO2腐蚀为主的点蚀特征,90~120e时,腐蚀系统以H2S腐蚀为主导,腐蚀产生的鼓泡、阶梯状裂纹是CO2与H2S协同作用的结果,CO2会增大H2S腐蚀的敏感性,使腐蚀产生氢损伤的温度提高。关键词:16Mn钢;CO2;H2S;腐蚀速率;腐蚀产物膜;氢损伤中图分类号:TG142133;TG172182文献标识码:A文章编号:1009-6264(2009)01-0140-05Comparisonofhightemperatureandhighpressurecorrosionbehaviorof16MnsteelindifferentcorrosiveenvironmentZHOUQi,GUOTie-ming,MAQin,ZHAOHong-shun,MENGQian(StateKeyLaboratoryofGansuAdvangedNon-ferrousMetalMaterials,LanzhouUniversityofTechnology,Lanzhou730050,China)Abstract:Hightemperatureandhighpressurecorrosionbehaviorof16MnsteelinNACE(5wt%NaCl+015wt%CH3COOH)solutioncontainingCO2orCO2+H2Swereinvestigatedusinganautoclave.Thecorrosionratewasmeasuredusingmass-lossmethod.ThecorrosionproductswereexaminedbymeansofSEM,XRDandEPMA.TheresultsindicatethatthemaincorrosionproductinNACEsolutioncontainingCO2isFe3CandthecorrosionproductinNACEsolutioncontainingCO2+H2SmainlycontainsFeS.At60e,inNACEsolutioncontainingCO2+H2S,FeCO3isfoundandthecorrosioncharactermainlyappearstobepittingcorrosioninducedbyCO2corrosion.Butat90e~120e,H2Scorrosionprevails.Theblistering,stepwisecrackinginCO2+H2ScorrosionistheresultofsynergeticactionofCO2andH2S.MeanwhiletheexistenceofCO2increasesthesensitivityofH2Scorrosionandthetemperatureofhydrogendamage.Keywords:16Mnsteel;CO2;H2S;corrosionrate;corrosionfilm;hydrogendamage收稿日期:2007-11-09;修订日期:2008-06-10基金项目:甘肃省自然基金资助项目(3ZS061-A25-038);兰州理工大学特色研究方向梯队资助项目作者简介:周琦(1963)),女,教授,工学硕士,主要从事材料腐蚀与防护研究,已发表学术论文40余篇,电话:0931-2973745,E-mail:zhouxq301@sina.com。CO2腐蚀、H2S腐蚀是世界石油工业中两种常见的腐蚀类型,CO2和H2S的腐蚀与防护研究是目前腐蚀领域中的重要课题之一[1-3]。CO2腐蚀是由于CO2溶于水形成碳酸而引起电化学反应导致石油管材发生腐蚀,碳酸虽是弱酸,但在相同的pH值下,由于CO2总酸度比盐酸高,因此它对钢铁的腐蚀比盐酸严重。在油田的开发过程中,还会遇到H2S、O2等气体,H2S在水中的溶解度最高,H2S一旦溶于水,便立即电离,使水具有酸性,从而引起管道早期失效,甚至导致恶性事故发生,严重制约了油气田的正常生产。目前,CO2或H2S单独存在条件下的腐蚀机理研究相对较多,而CO2和H2S共存条件下的腐蚀与防护研究相对较少。实际上,少量H2S的存在就会对CO2腐蚀产生明显影响,而在实际开采条件下,H2S、CO2、O2、Cl-和水分是主要腐蚀介质,介质环境常为高温高压,因而研究管材在高温高压条件下的CO2+H2S腐蚀具有重要的工程意义。本试验基于油气田开发的实际情况,采用高压釜研究了一定参数范围内16Mn钢在不同腐蚀介质中高温高压腐蚀行为。1试验材料及方法选用16Mn钢为试验用材,成分(质量分数,%)为0114C、0135Si、1143Mn、0112S、0118P。试样尺寸为24mm@20mm@10mm,其表面经100号~1000号砂纸逐级打磨至光亮,蒸馏水冲洗、除油、冷风吹干后称重。试验在30MPa不锈钢高压釜内进行,介质为NACE溶液(5wt%NaCl+015wt%CH3COOH),试验时间为72h。试验前持续通入高纯氮2h除氧,之后立即升温并通入CO2升压至1MPa,或除氧后,再持续通入H2S直至溶液饱和,升温并通入CO2升压至1M...
