石油被稱為“工業(yè)血液”，是國家生存和發(fā)展不可或缺的戰(zhàn)略資源。為保障了國家能源安全和多元化供給，國家不斷強化國際能源合作。海外中東、中亞等富油地區(qū)多為高硫高鹽油氣田，介質(zhì)苛刻復(fù)雜，腐蝕和開裂失效問題日益突出，給材料的安全服役、地面設(shè)施的安全運行和環(huán)境提出重大挑戰(zhàn)。

選擇耐蝕性良好的不銹鋼材料是防腐蝕的重要手段，但不銹鋼在H2S-Cl-共存的油氣環(huán)境下仍可能存在局部腐蝕穿孔、腐蝕開裂等失效問題。不銹鋼的優(yōu)異耐蝕能力主要依賴于其表面存在一層保護性良好的氧化物膜-鈍化膜。鈍化膜非常穩(wěn)定，可以將腐蝕介質(zhì)與金屬基體隔絕，阻止腐蝕發(fā)生。在H2S環(huán)境下，鈍化膜內(nèi)除氧化物外還會存在一些硫化物，這些硫化物是鈍化膜保護基體的薄弱環(huán)節(jié)，腐蝕介質(zhì)（特別是Cl-）易通過硫化物富集區(qū)域與基體接觸，誘發(fā)基體的局部腐蝕。局部腐蝕發(fā)展到臨界尺寸后，在外加應(yīng)力或者材料內(nèi)部殘余應(yīng)力作用下，還會發(fā)生腐蝕開裂。含硫的油氣開采環(huán)境下，不銹鋼的腐蝕失效風(fēng)險更高，必須加以重視。

油氣田中常用的耐蝕合金牌號包括316L、2205、2507、254、904L、825、625等。不同牌號材料耐腐蝕能力不同，成本也存在差異。因此，明確不銹鋼的安全服役邊界、合理地選用不銹鋼材料，不僅能夠保障油田開發(fā)安全，又是降低企業(yè)成本、維持國際競爭力的重要手段。通過大量文獻數(shù)據(jù)、工程應(yīng)用數(shù)據(jù)以及實驗室腐蝕模擬實驗數(shù)據(jù)，團隊建立了含硫油田常用耐蝕材料的服役邊界，據(jù)此形成了包含油田開發(fā)環(huán)境下溫度、H2S分壓、Cl-、CO2分壓、原位pH等多項環(huán)境參數(shù)的選材圖譜，開發(fā)了軟件工具。這樣，在具體應(yīng)用時，可以根據(jù)油田腐蝕環(huán)境參數(shù)數(shù)值，直接從耐蝕性角度列出滿足防腐需求的全部材料類型；再結(jié)合材料的采購價格、施工條件等因素，最終確定適用材質(zhì)。這一工作，為油氣田科學(xué)、合理、經(jīng)濟選材和精細化腐蝕控制提供了技術(shù)支撐，成功應(yīng)用于中東地區(qū)多個超大型油氣田開發(fā)項目，節(jié)省工程投資3.5億元，為保障國家能源安全提供了強有力的技術(shù)保障。

成果主要創(chuàng)新點：

1、高硫高鹽工況下耐蝕合金腐蝕機理（機理）：揭示了H2S對于不銹鋼材料耐蝕性及鈍化膜的影響機制，其機理在于其能夠改變鈍化膜成分，抑制氧化物、促進硫化物的生成，通過對鈍化膜內(nèi)部Cr、Fe、Ni、Mo等鈍化元素的溶解-富集行為分析，闡明了高含硫環(huán)境下不銹鋼耐蝕性顯著降低的微觀原因。

2、耐蝕合金腐蝕評價方法和技術(shù)評價體系（方法）：在傳統(tǒng)點蝕、縫隙腐蝕、晶間腐蝕、應(yīng)力腐蝕開裂等耐蝕性評價指標的基礎(chǔ)上，創(chuàng)新性的將材料表面失澤、表面微裂紋、鈍化膜局部損傷、局部硫化等腐蝕特征，以及電化學(xué)性能作為耐蝕合金耐蝕能力的評價指標，形成了高硫高鹽服役工況下耐蝕合金腐蝕評價方法和技術(shù)評價體系。

3、高硫高鹽工況下耐蝕合金選材圖譜（工具）：針對高硫高鹽油氣田介質(zhì)工況，建立了油氣田地面設(shè)施常用耐蝕合金奧氏體不銹鋼（316L）、雙相鋼（2205）、超級雙相不銹鋼（2507）、鎳基合金（Alloy 825）在以H2S分壓、溫度、Cl-為變量時的服役-失效邊界及選材圖譜，拓展和明確了NACE MR0175/ISO15156中對于油氣田常用耐蝕合金的適用邊界。

4、高硫高鹽材料選擇工程應(yīng)用（應(yīng)用）：基于國內(nèi)外標準、典型工程案例、現(xiàn)場和實驗室測試數(shù)據(jù)，明確了材料選擇的考慮因素和材料選擇的基本流程，建立了高硫高鹽油田地面設(shè)施材料選擇指南和國際標準化選材圖集，有效地補充和完善了國內(nèi)外選材標準的相關(guān)細節(jié)，實現(xiàn)了高硫高鹽油田安全經(jīng)濟合理的選材和標準化設(shè)計。