[发明专利]环烷酸与硫共存环境碳钢腐蚀速率的确定方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种环烷酸与硫共存环境中碳钢腐蚀速率的确定方法。

背景技术

介质环境中钢材腐蚀速率的确定对设计阶段材料选择与结构尺寸的确定至关重要，而在使用阶段中，设备失效可能性的确定对于设备检验周期与剩余寿命的估算更是举足轻重。

在2008版API 581、“基于风险的检验技术”中，设备的失效可能性按以下公式计算：

P_f(t)＝G_ff×DF(t)×F_MS    式中：

P_f(t)为设备失效可能性；

G_ff为同类设备平均失效概率，由API 581表4.1给出；

F_MS是管理水平影响系数，根据API 581中给出的调查表对企业管理水平进行调查评分，再将分数转换为0.1～10间的一个数值，即管理水平影响系数；

DF(t)是指与时间相关的失效机制造成设备失效的可能性参数，被称为损伤因子，在API 581中对每种失效模式相对应的失效机制都给出了一个可能性参数DF(t)，当以腐蚀减薄为主导失效机制，如碳钢在高温环烷酸和硫共存环境中时，这个参数主要由总腐蚀速率C总所决定，C_总越大则损伤因子DF(t)越大，失效可能性P_f(t)也就越大。在API581中，当多种失效机制共存时，采用单一介质环境腐蚀速率简单叠加的方法来计算总的腐蚀速率。

在实际的原油介质环境中，环烷酸与硫总是同时存在的。在API581中，这两种介质共存时，腐蚀速率的确定就是将两种单一介质独立的腐蚀速率进行简单叠加，其失效可能性也是将两个单一介质的失效可能性简单叠加，但大量的试验研究和工程实践经验总结表明这种处理方式存在着不合理因素。

试验研究与现场调查都发现，在相同流速下，350℃以下温度时，硫对环烷酸的腐蚀有抑制作用，因为硫腐蚀形成的FeS具有一定稳定性，附着在金属表面上，从而阻止了环烷酸对金属的进一步侵蚀，所以高硫高酸原油中，材料的腐蚀速率反而低于低硫高酸原油中的腐蚀速率。如果温度达到400℃左右，FeS保护膜就不稳定了，硫的抑制作用也就减弱了，此时高硫高酸原油的腐蚀性又提高了。因此应当根据流速、温度、酸值、含硫量来判断腐蚀速率，进而分析失效可能性。而API581方法中的不合理性会误导人们认为只要满足高酸高硫介质环境的材料选择与结构尺寸的确定就一定会满足高酸低硫环境，显然这样会造成不安全。

发明内容

本发明是为避免上述现有技术所存在的不足之处，提供一种环烷酸与硫共存环境中碳钢腐蚀速率的确定方法，以使风险评估中关于环烷酸与硫共存环境中碳钢设备失效可能性的确定方法更为科学合理。

本发明解决技术问题采用如下技术方案：

本发明环烷酸与硫共存环境中碳钢腐蚀速率的确定方法，其特征是：

在环烷酸与硫共存环境中，碳钢设备存在两种主导损伤机制，分别为环烷酸主导机制和硫主导机制，所述两种主导损伤机制的腐蚀速率分别记为C_环烷酸和C_硫；同时存在硫对环烷酸腐蚀的抑制作用，记为U_硫；则所述碳钢设备的总腐蚀速率C_总为：

C_总＝C_环烷酸+C_硫+C_环烷酸U_硫        (1)        式(1)中：

C_环烷酸根据按API581第二部分附录B中表B.10M选取，

C_硫根据SH/T 3096附录B中给出的“修正的MeConomy曲线”选取；

U_硫在不同温度条件下分别对应设置为：

当温度小于300℃时，     U_硫＝0.106-0.081P_S      (2)

当温度为300℃～400℃时，U_硫＝-0.054+0.052P_S     (3)

当温度大于400℃时，环烷酸发生分解失去腐蚀性，U_硫＝0；

式(2)和(3)中P_S为介质中按重量百分比的含硫量。

与已有技术相比，本发明有益效果体现在：