鈣離子對L360管線鋼的腐蝕*

中國石化中原石油工程設計有限公司

鈣離子對L360管線鋼的腐蝕*

高繼峰 劉德緒 龔金海中國石化中原石油工程設計有限公司

通過在濕H2S/CO2環境中，模擬酸性天然氣集輸管道溶液中的Ca2+濃度變化，利用超景深三維顯微分析技術以及電化學分析等手段，分析介質中Ca2+對管線鋼腐蝕的影響。結果表明，在濕H2S/CO2環境中，L360腐蝕速率隨著Ca2+濃度的提高而加快，試樣點蝕深度逐漸變小，寬度逐漸變大，呈片狀腐蝕趨勢。

鈣離子；濃度；腐蝕；L360鋼

溶液中對管線鋼局部腐蝕影響較大的離子包括Ca2+、Cl-、Mg2+等，部分無機鹽離子對金屬表面的腐蝕產物膜層具有較強的破壞損傷作用，進而加速金屬的腐蝕。通過在濕H2S/CO2環境中，模擬酸性天然氣集輸管道溶液中的Ca2+濃度變化，利用超景深三維顯微分析技術以及電化學分析等手段，分析介質中Ca2+對管線鋼腐蝕的影響。

1 腐蝕速率

試驗在高壓抗硫釜中進行，采用壓力為8MPa的N2、H2S和CO2混合氣體（體積比N2∶H2S∶CO2= 77∶15∶8）模擬腐蝕環境，將Cl-濃度固定在15g/L，改變Ca2+濃度分別為2.38、4.5、6.5、8.5g/L。圖1為不同Ca2+濃度下的L360鋼的腐蝕速率。從圖1可以看到管線鋼的腐蝕速率隨著溶液中Ca2+濃度的增高而不斷增大，濃度為8.5g/L時腐蝕速率達到0.6mm/a。

圖1 L360鋼的腐蝕速率隨Ca2-濃度變化

2 點蝕坑形貌

試驗結束后去除試樣表面的腐蝕產物，對試樣進行超景深三維分析。當Ca2+濃度在8.5g/L以下時，試樣表面的腐蝕狀況與Ca2+濃度為8.5g/L時差異明顯；當Ca2+為2.38g/L時，試樣表面點蝕坑深度與寬度均為50μm左右；而當Ca2+濃度為8.5g/L時，腐蝕明顯加劇，表現為在一定面積區域內出現下凹，點蝕坑深度變小而寬度增加，呈現片狀腐蝕的趨勢。

3 腐蝕電化學圖譜

圖2為腐蝕發生24h的EIS圖譜。從圖2可以看到，不同Ca2+濃度下的阻抗譜由一個容抗弧組成，并且隨著Ca2+濃度的增加，容抗弧半徑不斷減小。表明腐蝕產物膜層的抗腐蝕性能不斷降低，主要是由于Ca2+濃度的增加破壞了腐蝕產物膜層，腐蝕介質與金屬基體大面積接觸導致腐蝕加劇。

圖2 不同Ca2+濃度下L360鋼電化學阻抗與容抗

4 結論

采用超景深三維分析及腐蝕電化學方法研究了Ca2+對L360管線鋼的腐蝕影響。結果表明，在濕H2S/CO2環境中，L360腐蝕速率隨著Ca2+濃度的提高而加快，試樣點蝕深度逐漸變小、寬度逐漸變大，呈片狀腐蝕趨勢。

（欄目主持 楊軍）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.10.018

基金論文：國家科技重大專項（2011ZX05017—004）。