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目前国内高含硫化氢油气田增多,H2S腐蚀问题严重威胁到石油工业的安全生产,经常发生管线钢的氢致开裂、应力腐蚀开裂和应力导向氢致开裂等形式的氢损伤问题。这些开裂均和进入材料内的氢有关。因此研究在不同硫化氢分压和不同温度下的氢渗透行为具有非常重要的现实意义。 本文选用L360管线钢作为实验材料,设计了高温高压氢渗透测量装置,通过渗氢曲线采集分析,腐蚀速率实验,可扩散氢测量等手段深入研究了不同硫化氢分压和不同温度下金属的氢渗透行为,并通过SEM、XRD和XPS手段全面分析不同条件下形成的腐蚀产物膜的形貌和成分,深入探讨其对氢渗透、腐蚀速率和可扩散氢的影响。 不同H2S分压下的相关实验结果表明:随着H2S分压的升高,溶液中氢离子浓度增大,渗氢曲线的峰值增大,而同时腐蚀产物由马基诺矿转变为马基诺矿和陨硫铁矿的混合物,后者的保护性更强,所以随着时间的延长,在高压H2S(≥1.0MPa)条件下的渗氢电流曲线后期逐渐降低,并且低于低压H2S(1.0MPa)条件下的电流值。釜内进行的腐蚀速率实验和可扩散氢实验的腐蚀产物类似,都是保护性不强的马基诺矿,所以实验结果都随着H2S分压的升高而增大。通过XPS对马基诺矿的内层膜结构进行了分析,从表面到基体,硫含量递减。 不同温度下的相关实验结果表明:随着环境温度由25℃升高到80℃,氢渗透实验的试样腐蚀产物由马基诺矿和陨硫铁矿的混合物逐渐转变为马基诺矿和磁黄铁矿的混合物。腐蚀速率和可扩散氢实验的试样腐蚀产物由马基诺矿转变为马基诺矿和陨硫铁矿的混合物,后又转变为一种致密光滑的马基诺矿。腐蚀产物的转变使氢渗透试验中的扩散端氢浓度峰值、腐蚀速率均先升高后降低。可扩散氢量也相应的发生了变化。