CO2/H2S共存条件下集输管道选材的新方法及应用

赵 帅， 廖柯熹*， 周飞龙， 杜 伟， 冷吉辉， 唐 鑫， 何国玺

(1.西南石油大学石油与天然气工程学院， 成都 610500； 2.国家管网集团西气东输公司苏浙沪管理处， 南京 210037；3.国家管网集团西气东输公司郑州管理处， 郑州 450000)

管道输送是天然气资源最安全和经济的运输方式之一[1-2]，如果输送过程中含有CO2/H2S气体，将对金属管道造成严重的腐蚀[3-4]，降低管道的服役寿命[5]，不仅会造成巨大的经济损失，还会对安全与环境造成极大的危害[6]。因此集输管道的合理选材对管道的安全运行有重要的意义。

一些专家只考虑单一CO2环境下，材质的选择，如龚宁等[7]以De Waard预测腐蚀模型为基础，提出了二氧化碳腐蚀环境下套管选材新方法。李秀贞等[8]解读石油天然气行业标准SY/T 5329—94和美国腐蚀工程师协会标准NACE 0775—2005提出了CO2腐蚀环境下油套管选材思路。若在CO2/H2S共存条件下，一般采用ISO 15156《石油和天然气工业——油气开采中用于含硫化氢环境的材料》、NACE MR 0175《酸性油田环境中抗硫化物应力开裂和应力腐蚀开裂的金属》等标准[9-10]，进行碳钢和低合金钢的材质选择。该方法可以快速选择出适合集输管道酸性环境中的材质选择，但针对具体的工况条件差异性较大，使得选择的材质等级偏高，造成不必要的成本上升。在满足标准的基础上，结合管道的设计寿命和腐蚀后的剩余强度，以及经济性评价，最终确定管道的材质，形成一种CO2/H2S共存条件下集输管道选材的新方法。

1 CO2/H2S共存条件下的腐蚀机理和影响因素

1.1 腐蚀机理

干燥的CO2和H2S对金属管道均不造成腐蚀，然而，水相与金属表面的接触导致腐蚀和随后的失效。……