H2S AND CO2 CORROSION OF SA-543 AND X65 STEELS IN OIL/WATER EMULSION. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

Preview

PDF Thesis_Final.pdf Download (4MB) | Preview

Arabic Abstract

تم إجراء دراسة تجريبية باستخدام قطب اسطواني دوار و جهاز تدفق حلقي جديد لم يتم إستخدامه من قبل لدراسة سلوك تآكل الفولاذSA-543 و X65، عند التعرض لمستحلب يحتوي على النفط ومحلول ثيوكبريتات الصوديوم (Na2S2O3) بالإضافة إلى ثاني أكسيد الكربون (CO2). وتستهدف هذه الدراسة فهم آثار قوى الموائع على التآكل. وقد أستخدم ثيوكبريتات الصوديوم لتوليد كبريتيد الهيدروجين (H2S). وتم تشكيل المستحلبات باستخدام 0.01 مل من ثيوكبريتات الصوديوم (Na2S2O3) ، و الزيت Exxsol D80. ولمحاكاة ظروف البئر تم إضافة ثاني أكسيد الكربون (CO2) من أجل الحفاظ على درجة 5 للأس الهيدوجيني. وقد أجريت التجارب على نطاقات مختلفة من محتوى الزيت ، والسرعة ، ودرجة الحرارة ، واللزوجة ، وقطر الأنبوب. وقد تم أيضا دراسة التأثير الفردي و الجماعي للثيوكبريتات وثاني أكسيد الكربون. ولوحظ أن فولاذ SA-543 كان أكثر مقاومة للتآكل من فولاذ X65 في محلول المستحلب. وقد تبين وجود نفس سلوك التآكل في كل من القطب الاسطواني الدوار و جهاز التدفق الحلقي في ظل نفس ظروف الإختبار. وتشكلت طبقة من كبريتيد الحديد على جميع العينات. وظهر تثبيط أكثر في عملية التآكل في التجارب اللتي تم إضافة ثاني أكسيد الكربون إليها. و أدى وجود الزيت إلى تضاءل التآكل بسبب وجود طبقة من الزيت على سطح الفولاذ. وتسببت زيادة السرعة في زيادة حركية تفاعل الاختزال وبالتالي تشكلت طبقة من الكبريتيد بمعدل أعلى مما ثبط التآكل. وقد كان لتغيير درجة الحرارة تأثير مماثل ، حيث تضاءل التآكل مع زيادة درجة الحرارة بسبب تشكل طبقات مستقرة من الكبريتيد والتي تتشكل عند درجات الحرارة العالية. وكان معدل التآكل في العينة الموجودة بالقرب من مدخل قناة الإختبار أكثر من العينة الموجودة بالقرب من مخرج قناة الإختبار بسبب زيادة الاضطرابات التدفقية عند المدخل. وأدت الزيادة في لزوجة النفط إلى الزيادة في معدل التآكل وذلك بسبب إرتفاع إجهادات القص.

English Abstract

An experimental study was performed using rotating cylinder electrode and a novel emulsion flow loop to investigate the corrosion behaviour of SA-543 and X65 steels when exposed to emulsion containing oil and sodium thiosulphate (Na2S2O3) solution along with carbon dioxide (CO2). This study aimed at understanding the effects of hydrodynamics on corrosion. Na2S2O3 was used to generate the hydrogen sulphide (H2S). The emulsions were formed using 0.01 M Na2S2O3 and Exxsol D80 oil. To mimic the well conditions, CO2 was purged in order to maintain a pH of 5. Experiments were performed for different ranges of oil content, velocity, temperature, viscosity, and pipe diameter. Individual and combined effects of thiosulphate and CO2 were also studied. It was observed that SA-543 steel was more corrosion resistant than X65 steel in the emulsion solution. Similar corrosion trend was found for both RCE and flow loop under the same test conditions. Iron sulphide film was formed on all the samples. Corrosion rates were reduced upon the introduction of CO2 in the flowing fluid. The presence of oily phase dwindled the corrosion due to its inertness as oil is adsorbed on the steel surface. Increasing the velocity augmented the kinetics of reduction reaction thus forming sulphide film at higher rate and hence inhibiting the corrosion. Varying the temperature had a similar effect; corrosion dwindled by increasing the temperature due to the formation of stable sulphide films that are formed at higher temperatures. The corrosion rate at downstream was less than at upstream due to higher perturbations at the inlet. The increase in oil viscosity led to increase in the corrosion rate and this is due to the higher shear stresses.

Item Type:	Thesis (Masters)
Subjects:	Engineering Mechanical
Department:	College of Engineering and Physics > Mechanical Engineering
Committee Advisor:	Al-Hadhrami, Luai
Committee Co-Advisor:	Rihan, Rihan
Committee Members:	Gasem, Zuhair and Toor, Ihsan and Suleiman, Rami
Depositing User:	ZAFAR MUHA NAUMAN (g201103670)
Date Deposited:	05 Jun 2014 07:03
Last Modified:	01 Nov 2019 15:41
URI:	http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/139184