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Incoloy825耐蝕合金在高溫高壓H2S/CO2環境中的應力腐蝕研究
發布人：上海艾荔艾金屬材料有限公司www.jshcn.cn
更新時間：2015-06-03
同樣開采天然氣田時，由于鉆采集輸等設備面臨不同溫度的H2S氣體或H2S+CO2混合氣體的腐蝕，以Incoloy825合金為代表的耐蝕合金廣泛應用于上述介質中的設備、管線系統中，因此研究其硫化氫引起的應力腐蝕（SSCC）特征，對其運行安全的可靠性非常必要。
?濕H2S介質中的應力腐蝕開裂（SSCC）在煉油廠各裝置中均有顯現，而在脫硫裝置和尾氣脫硫裝置中較為突出，例如，在液態烴脫硫再生塔頂冷凝器，再生塔頂酸性氣體冷卻系統、設備和管線以及酸性水返回雙塔汽提的管線。同樣開采天然氣田時，由于鉆采集輸等設備面臨不同溫度的H2S氣體或H2S+CO2混合氣體的腐蝕，以Incoloy825合金為代表的耐蝕合金廣泛應用于上述介質中的設備、管線系統中，因此研究其硫化氫引起的應力腐蝕（SSCC）特征，對其運行安全的可靠性非常必要。
試驗用板材采用EF+AOD+ESR冶煉工藝，試驗用料規格為Φ266mm×800mm。在兩噸錘上開坯成40mm厚板坯，在1160℃軋成5mm板，940℃×1h退火后冷軋成2mm薄板，再經940℃×1h水冷。采用進口板材進行對比試驗。
試樣尺寸：70×10×（1.5～1.9），用SiC水砂紙逐級打磨至1000#，用蒸餾水清洗，丙酮除油。利用25MPa哈氏合金動態高溫高壓釜開展H2S/CO2腐蝕試驗，溶液介質為15%NaCl水溶液，并向溶液中添加1g/l單質硫，試驗溫度175℃，H2S和CO2各為3.5MPa，試驗時間為720h（30d），實驗前在室溫下先通2h高純氮氣除氧，然后通入H2S氣體達到飽和，升溫至目標溫度以確保H2S分壓為3.5MPa，降溫至室溫，通入CO2氣體，再升溫至目標溫度，使得CO2分壓達到3.5MPa，及總分壓達到7MPa，要確保目標溫度下H2S和CO2氣體分壓達到3.5MPa。
腐蝕試驗按GB/T15970.2-2000《金屬和合金的腐蝕應力腐蝕試驗第二部分：彎梁試樣的制備和應用》；按要求進行金相觀察、掃描電鏡觀察和成分分析、表面鈍化膜結構分析。試驗結果表明：
（1）Incoloy825板材在高溫高壓釜H2S/CO2介質中，170℃下30d腐蝕是很輕微的，腐蝕層增厚僅幾十微米，在應力作用下，并未引起開裂，抗SSCC性能很好，自制和進口板基性能相近。
（2）Incoloy825合金在空氣中能自鈍化，其鈍化膜是由于Cr2O3和NiO組成。鈍化膜厚度大于1.5nm。
（3）在高溫高壓下的復雜介質中，鈍化膜破壞失去保護作用，其基本機理為Cl-離子水溶液中鈍化物的溶解，高溫S的快速擴散形成硫化物，同樣破壞了致密氧化物的保護作用，?同時由于Incoloy825合金含有很高Cr、Ni和較多Mo、Cu的聯合作用，同時由于溫度比較低（170℃）硫化物作用不大，因此僅形成很薄的腐蝕層，并未引起明顯的裂紋，所以對合金力學性能影響很小。
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