【腐蚀与防护】西安石油大学朱世东教授团队：湿气环境中CO2-H2S在α-Fe(110)密排面上吸附与点蚀机理研究
科技
科学
2024-12-11 21:08
北京
![]()
通常认为，CO2溶于水后生成碳酸，其腐蚀性强于同pH值下的盐酸，且该腐蚀具有局部点蚀、轮癣状腐蚀和台面状坑蚀的特征；H2S溶于水后会电离出大量的H+，使pH值大幅下降从而对管材产生腐蚀，甚至造成极其严重的点蚀；而对于CO2和H2S共存（CO2-H2S）的湿气管道，其顶部甚至发生穿孔。然而，CO2是强电子受体，有氧化剂的作用，即使没有水分子也会导致金属管道受腐蚀，H2S同样如此。目前，许多学者已对管材在CO2、H2S及其共存环境中的腐蚀行为、控制措施等进行了较多的研究，分子或原子尺度上分析结果表明，CO2和H2S在管材表面上的吸附特征甚少，而吸附特征研究将有助于进一步解析管材的CO2-H2S-Cl−腐蚀作用机制。因此，西安石油大学朱世东教授团队研究了CO2-H2S在α-Fe(110)密排面的吸附特征，结合其在管道顶部湿气环境中的腐蚀行为，从微观尺度上探究点蚀机理，以期为油气田用管道顶部腐蚀机理研究与防护技术提供理论依据。
关键词：CO2-H2S；Cl−；第一性原理；α-Fe(110)密排面；吸附特征；腐蚀机理1）当CO2、H2S单独吸附于α-Fe(110)面时，它们最稳定吸附点均为T位，吸附能均为负值且CO2的更负。2）当CO2-H2S或CO2-H2S-Cl−共吸附于α-Fe(110)面时，约1∶1的CO2与H2S间存在一定的竞争和协同作用：CO2在竞争中处于优势、CO2-H2S共存会促进腐蚀。3）Cl−的存在使CO2、H2S与α-Fe(110)面间的作用力变强，但不会改变成键轨道、反应机理；Cl−自身具有极强的电子富集能力，且Cl−还会增强α-Fe(110)面的电子活性，使CO2、H2S周围能富集更多的电子，导致电化学腐蚀进一步加剧。4）随着Cl−浓度的升高，L360钢在含CO2-H2S湿相环境中的腐蚀速率逐渐增大，点蚀越发严重，腐蚀产物以FeS为主。该文章发表在《表面技术》第53卷第20期。
引文格式：李金灵, 马文骏, 朱世东, 等. 湿气环境中 CO2- H2S 在 α-Fe(110)密排面上吸附与点蚀机理研究[J]. 表面技术, 2024, 53(20): 82-93.
LI Jinling, MA Wenjun, ZHU Shidong, et al. Adsorption and Corrosion Mechanism of CO2- H2S on α-Fe(110) Close-packed Plane in Humid Environment[J]. Surface Technology, 2024, 53(20): 82-93.
DOI：10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2024.20.007
