石油被稱為“工業血液”，是國家生存和發展不可或缺的戰略資源。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、中亞等富油地區多為高硫高鹽油氣田，介質苛刻復雜，腐蝕和開裂失效問題日益突出，給材料的安全服役、地面設施的安全運行和環境提出重大挑戰。

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。鈍化膜非常穩定，可以將腐蝕介質與金屬基體隔絕，阻止腐蝕發生。在H2S環境下，鈍化膜內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節，腐蝕介質（特別是Cl-）易通過硫化物富集區域與基體接觸，誘發基體的局部腐蝕。局部腐蝕發展到臨界尺寸后，在外加應力或者材料內部殘余應力作用下，還會發生腐蝕開裂。含硫的油氣開采環境下，不銹鋼的腐蝕失效風險更高，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安全，又是降低企業成本、維持國際競爭力的重要手段。通過大量文獻數據、工程應用數據以及實驗室腐蝕模擬實驗數據，團隊建立了含硫油田常用耐蝕材料的服役邊界，據此形成了包含油田開發環境下溫度、H2S分壓、Cl-、CO2分壓、原位pH等多項環境參數的選材圖譜，開發了軟件工具。這樣，在具體應用時，可以根據油田腐蝕環境參數數值，直接從耐蝕性角度列出滿足防腐需求的全部材料類型；再結合材料的采購價格、施工條件等因素，最終確定適用材質。這一工作，為油氣田科學、合理、經濟選材和精細化腐蝕控制提供了技術支撐，成功應用于中東地區多個超大型油氣田開發項目，節省工程投資3.5億元，為保障國家能源安全提供了強有力的技術保障。

成果主要創新點：

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評價體系（方法）：在傳統點蝕、縫隙腐蝕、晶間腐蝕、應力腐蝕開裂等耐蝕性評價指標的基礎上，創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工況，建立了油氣田地面設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用（應用）：基于國內外標準、典型工程案例、現場和實驗室測試數據，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外選材標準的相關細節，實現了高硫高鹽油田安全經濟合理的選材和標準化設計。