《酸性濕氣腐蝕中O2與H2S互動作用機制》是依託北京科技大學，由柳偉擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：酸性濕氣腐蝕中O2與H2S互動作用機制
- 依託單位：北京科技大學
- 項目負責人：柳偉
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
原油船貨油艙、儲罐和天然氣管線等工業領域中存在O2和H2S共存的酸性濕氣腐蝕環境。我們研究發現在這種環境中形成的腐蝕產物由羥基氧化鐵、鐵氧化物、鐵硫化物及元素硫等多種物質組成，該腐蝕產物與鋼的腐蝕速率和腐蝕形態之間存在密切的聯繫，這表明這種酸性濕氣腐蝕中存在著O2和H2S的互動作用。本項目通過酸性濕氣薄液膜腐蝕實驗，利用乾濕交變改變薄液膜狀態，採用多種方法對腐蝕產物組成結構及腐蝕電化學性能測試分析，研究酸性濕氣H2S體系和O2體系及O2和H2S共存體系的腐蝕機制，探索O2和H2S共存條件的氣體含量、腐蝕產物的組成結構、腐蝕速率和腐蝕形態之間的相關性。研究結果對闡明酸性濕氣腐蝕中O2與H2S互動作用機制有重要的理論意義，為原油船貨油艙等環境腐蝕控制及耐蝕鋼的開發奠定理論基礎。
結題摘要
在原油船貨油艙儲運及石油天然氣管線鋼運輸中，O2和H2S酸性濕氣腐蝕是普遍存在的，其嚴重影響原油船及輸油管線的安全和服役壽命。本項目對合金鋼在O2與H2S酸性濕氣環境下進行腐蝕模擬實驗，旨在研究鋼的腐蝕機理與銹層演變機制：（1）研究了酸性濕氣腐蝕環境中O2含量對腐蝕銹層的影響機制。酸性濕氣腐蝕環境中，較高O2含量可增加銹層中非晶態產物含量，降低銹層中晶態產物的含量。5vol%O2腐蝕條件下銹層的比表面積有很大的增長，其對腐蝕性粒子擴散有更高的阻礙作用。銹層中的非晶成分能夠有效提高銹層緻密性、銹層電阻Rrust和電荷轉移電阻Rct；（2）研究了酸性濕氣腐蝕環境中H2S含量對腐蝕銹層的影響機制。酸性濕氣腐蝕環境中，銹層的物相組成隨著H2S含量的升高變得複雜。硫化氫含量低時，銹層疏鬆多孔易脫落。隨著H2S含量的升高，銹層出現分層，銹層厚度升高和內部銹層緻密度增強，銹層內部氧含量升高，並且銹層保護性能降低；（3）研究並明確了乾濕交替酸性濕氣環境中腐蝕銹層演變機制。在乾濕交替酸性腐蝕過程中，銹層比表面積(SSA)隨腐蝕時間增加而增加。腐蝕過程中，當銹層SSA低於臨界值時，腐蝕電流隨腐蝕時間增加而增加。當銹層SSA達到臨界值時，銹層由單層膜向雙層膜結構轉變，且內層膜中γ-FeOOH含量隨腐蝕時間逐漸降低；（4）研究並提出了酸性濕氣O2和H2S共存對腐蝕速率和腐蝕形態影響機制。在O2-H2S環境下，腐蝕初期鋼基體表面生成一層以馬基諾礦為主要成分的腐蝕產物薄膜。隨著腐蝕產物的進一步沉積，銹層對粒子擴散的抑制作用變得更強，最終形成以馬基諾礦和FeOOH為主要成分的內銹層，以馬基諾礦和磁黃鐵礦為主要成分的外銹層。
