低合金钢X70和3Cr在超临界CO_2环境中的缝隙腐蚀EI北大核心CSCD

利用浸泡实验分别模拟了低合金钢3Cr和X70在含有超临界CO_2的3.5%Na Cl溶液和溶解有Na Cl溶液的超临界CO_2相中的缝隙腐蚀行为。采用SEM、EDS和3D显微镜分析了腐蚀产物膜的形貌和成分,运用失重法测试了不同环境下低合金钢的腐蚀速率。结果表明,在超临界CO_2环境下低合金钢在缝隙内部腐蚀较轻,在缝隙边缘处发生了明显的腐蚀。这种缝隙腐蚀现象是由于缝隙内部与外部之间形成的电偶效应引起的。2种钢在超临界CO_2相中的均匀腐蚀速率均低于局部腐蚀速率,在Na Cl溶液中的情况则相反。在超临界CO_2环境中,3Cr钢的耐均匀腐蚀性能优于X70钢,而耐局部腐蚀性能则劣于X70钢。2种钢缝隙腐蚀行为的差异主要是Cr含量不同造成的,而Cu在3Cr钢缝隙边缘处的富集可能对缝隙腐蚀过程起到了促进作用。     

油管钢在模拟超临界CO2中耐蚀特性的研究

目的研究普通碳钢P110、3Cr、普通马氏体不锈钢13Cr和超级马氏体不锈钢HP2-13Cr钢在某油井超临界CO_2环境中的耐蚀特性。方法模拟该高温高压高含CO_2且含Cl–油井的腐蚀环境,采用高温高压反应釜对上述四种油管钢进行挂片实验,借助高精度天平、扫描电子显微镜(SEM)、能量色散X射线能谱(EDS)从平均腐蚀速率、清理腐蚀产物后试样的表观特征、腐蚀产物的表面形貌和化学成分及腐蚀机制方面分析其抗均匀腐蚀与抗点蚀特性。结果在CO_2分压达12 MPa,110℃,Cl–质量浓度为16 542 mg/L的典型环境,P110,3Cr油管钢的平均腐蚀速率分别为5.625,2.992 mm/a;13Cr为0.155 mm/a,有点蚀发生,HP2-13Cr则为0.003 mm/a,且为均匀腐蚀,HP2-13Cr能满足模拟腐蚀环境的使用要求。结论在上述超临界CO_2环境,碳钢P110与3Cr在基体表面不存在Cr的富集,耐蚀性差;马氏体不锈钢13Cr和超级马氏体不锈钢HP2-13Cr因基体表面能生成致密的钝化膜,则表现出相对优良的耐蚀性,但两者的合金元素Ni,Mo含量不同,造成了对两者抗均匀腐蚀与抗点蚀性能的显著差异。     

Cl~-和极化电位对X70钢缝隙腐蚀行为的影响

采用恒电位极化方法研究了X70钢在NaHCO_3溶液中的缝隙腐蚀行为,分析了Cl~-浓度和极化电位对X70钢缝隙腐蚀萌生及发展的影响,探讨了X70钢在NaHCO_3溶液中的缝隙腐蚀机理。结果表明:在-0.4V恒电位极化下,缝隙内X70钢在NaHCO_3溶液中可以发生局部腐蚀。缝口处首先发生酸化,并逐渐往缝底扩展。随着腐蚀的发展,酸化加剧,后期发生析氢反应,阴极反应由溶解氧的还原转变为H+的还原。加入Cl~-不改变缝内X70钢的腐蚀机理,但随着Cl~-浓度的增大,缝内腐蚀速率增加。随着极化电位的提高,缝隙内X70钢的腐蚀部位逐渐往缝底移动,同时发生点蚀。而缝隙腐蚀的萌生区域由极化电位及电位下降的程度决定。     

低合金钢在高矿化度矿井水环境下的腐蚀行为

对27Si Mn,30Cr Mn Si,30Cr Mn Ti,40Cr低合金钢以及Q550等5种液压支架常用钢在高矿化度矿井水中的腐蚀性能进行了研究,并以自来水、Na Cl溶液作为对比腐蚀介质进行比较。通过理论计算、盐雾实验、浸泡实验以及电化学实验进行了一系列腐蚀性能测试,同时利用SEM,EDS和XRD等分析手段对成分和形貌进行了分析。结果表明:Cr和Si对低合金钢的耐蚀性有较大影响:在Cl-环境下,Si的作用较大,Cr次之;在O2(水、大气)环境下,Cr的作用较大,Si次之。因此,在矿井水环境下,30Cr Mn Ti和40Cr低合金钢具有较好的耐蚀性。低合金钢在矿井水下的腐蚀,不仅与合金元素有关,还与矿物离子形成的垢膜致密性有关。水垢一方面填充了铁锈腐蚀产物疏松多孔的结构,减缓了低合金钢的腐蚀速率;另一方面,垢下区域由于电解质溶液中氧浓度较低,又加快了腐蚀速率。在3种不同腐蚀介质中,低合金钢的腐蚀程度从大到小依次为:3.5%Na Cl溶液高矿化度矿井水自来水。     

不同材质油套管钢的CO2腐蚀行为

目的不同管材的CO_2腐蚀行为存在差异,为优选经济型抗CO_2腐蚀材质油套管,探究不同腐蚀条件下常规管材的CO_2腐蚀特征。方法以实际油田的地层水样为腐蚀介质,在高温高压的条件下,对不同材质的油套管进行模拟实验。利用X射线衍射仪(XRD)分析腐蚀试样表面腐蚀产物的形貌特征,研究CO_2分压、温度、测试时间对油套管腐蚀速率的影响规律。结果随着CO_2分压的增加,普通碳钢和低Cr钢的腐蚀速率显著变化,当CO_2分压为0.3 MPa时,普通碳钢腐蚀速率为2.2021 mm/a,而13Cr的腐蚀速率很低,仅为0.1052 mm/a,未表现出明显的规律;腐蚀速率随着温度的升高呈先增加后降低的变化规律,N80,1Cr钢的腐蚀速率远高于13Cr钢;在较短的测试周期内,N80,1Cr,3Cr油套管钢的腐蚀速率略有增加,随着测试周期持续增加,油套管钢的腐蚀速率明显下降;从腐蚀形貌来看,普通碳钢试样的腐蚀程度严重,以均匀腐蚀为主,1Cr,3Cr钢表面存在少量的局部浅斑,以局部腐蚀为主;13Cr材质钢的表面平整,有光泽且无点蚀,腐蚀程度轻微。结论普通碳钢的腐蚀速率对CO_2分压的影响比含Cr合金材质钢更敏感,温度和测试周期均对金属表面的腐蚀产物产生影响,随着温度和测试周期的持续增加,金属表面形成Fe CO3保护膜,含Cr钢表面因铬的富集形成钝化膜,抑制油套管的腐蚀速率,研究成果对CO_2腐蚀环境中的油套管选材具有理论指导意义。     

X65钢在含超临界CO_2的NaCl溶液中腐蚀机制的讨论

利用高温高压反应釜研究了X65管线钢在含有超临界CO2(supercritical CO2,SC CO2)的3.5%NaCl溶液、去离子水以及溶解有NaCl溶液的超临界CO2相中的腐蚀行为.结果表明,Cl-的存在导致X65钢在含有饱和SCCO2的NaCl溶液中的腐蚀速率显著升高,腐蚀产物膜的晶粒形貌发生改变.X65钢在超临界CO2相中的腐蚀速率远远低于在NaCl溶液中的腐蚀速率,但出现局部腐蚀.X65钢在含有SC CO2的NaCl溶液中的腐蚀分为3个阶段:第一个阶段为基体快速溶解阶段,表面没有FeCO3生成;第二阶段为FeCO3开始沉积阶段,形成的FeCO3腐蚀产物膜不完整,增大了阴极还原反应面积,导致腐蚀加速;第三阶段为腐蚀产物膜保护阶段,形成的腐蚀产物膜致密性逐渐提高,保护性好,但Cl-仍然可以穿过腐蚀产物膜到达膜基界面,从而加速钢的腐蚀.建立了普通管线钢在含Cl-溶液中的超临界CO2腐蚀模型.     

Cr含量对低合金钢在高温高压高矿化度环境中耐腐蚀性能的影响

在高温高压高矿化度环境中,通过60d腐蚀浸泡试验结合扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(X RD)等研究了含C r低合金钢(C r质量分数为1％ ～5％)腐蚀产物膜的特性及其对应的腐蚀行为.结果显示:随着Cr含量的提高,低合金钢的均匀腐蚀与局部腐蚀速率均呈现下降趋势,其中均匀腐蚀速率在添加3％Cr后下降...     

X70和16Mn钢土壤腐蚀行为比较II 点蚀和缝隙腐蚀

用丝束电极测量和缝隙腐蚀试验等方法研究X70钢和16 Mn钢在3种介质中点蚀和缝隙腐蚀方面的异同行为，发现在同样腐蚀环境下X70钢表面电位极差大于16 Mn钢，结合形貌观察可以肯定X70钢具有较强点蚀倾向.2种管道钢在较弱腐蚀溶液中缝隙腐蚀不明显，以平均腐蚀为主；在较强腐蚀溶液中，缝隙腐蚀和平均腐蚀同时发生.从缝隙腐蚀失重数据看，X70钢缝隙腐蚀平均失重稍大于16 Mn钢，但试验尚不能肯定两者在最大缝隙深度方面是否存在差异.      

3Cr钢电阻焊小油管的性能

通过理化性能检测、电化学测试、高温高压CO_2腐蚀试验和氢致开裂试验对3Cr钢电阻焊(ERW)小油管的理化性能、电化学性能、耐高温高压CO_2腐蚀性能、耐H_2S腐蚀性能等进行了研究。结果表明:其理化性能完全满足API SPEC 5CT-2018标准要求;3Cr钢的自腐蚀电位、阻抗均也高于N80钢的;在高温高压CO_2腐蚀环境中,3Cr钢的腐蚀速率为0.93 mm/a, N80钢的腐蚀速率为1.29 mm/a; 3Cr钢ERW小油管母材对氢致开裂不敏感,而焊缝对氢致开裂敏感,焊缝处硬度超标是其对氢致开裂敏感的主要原因。     

X70和16Mn钢土壤腐蚀行为比较 II.点蚀和缝隙腐蚀

用丝束电极测量和缝隙腐蚀试验等方法研究X70钢和16Mn钢在3种介质中点蚀和缝隙腐蚀方面的异同行为,发现在同样腐蚀环境下X70钢表面电位极差大于16Mn钢,结合形貌观察可以肯定X70钢具有较强点蚀倾向.2种管道钢在较弱腐蚀溶液中缝隙腐蚀不明显,以平均腐蚀为主;在较强腐蚀溶液中,缝隙腐蚀和平均腐蚀同时发生.从缝隙腐蚀失重数据看,X70钢缝隙腐蚀平均失重稍大于16Mn钢,但试验尚不能肯定两者在最大缝隙深度方面是否存在差异.     

防护层剥离条件下钢铁的缝隙腐蚀分析

通过塔菲尔曲线测试和均匀腐蚀全浸试验,分析了防护层剥离条件下Q235钢及其添加不同含量Cr元素后钢铁材料在5 mol/L的KOH溶液中的缝隙腐蚀情况.研究表明,防护层剥离条件下Q235钢在碱液环境下存在较为严重的缝隙腐蚀;合金元素Cr能有效改善防护层剥离条件下Q235钢在碱液中的耐缝隙腐蚀性能,且其耐缝隙腐蚀性随Cr含量的增加而提高.     

HCO_3~-对X80钢在NaCl溶液中腐蚀性能的影响

采用质量损失法、动电位极化和电化学阻抗法研究了在0.2 mol/L Na Cl溶液中不同浸泡时间及温度条件下HCO-3对X80管线钢腐蚀行为的影响。结果表明,在Na Cl溶液中,随着腐蚀时间的增加,X80管线钢自腐蚀电流密度的变化趋势为快速增大→急剧减小→缓慢增大,HCO-3对X80管线钢的腐蚀作用由抑制转为促进,钢基体表面以全面腐蚀为主转为以局部腐蚀为主;随着腐蚀温度的增加,X80钢腐蚀速率增大;X80管线钢的耐蚀性及腐蚀形态与试样表面生成的腐蚀产物膜的完整性和致密度有关。     

低Cr钢在CO2/H2S环境中的腐蚀行为研究

目的研究低Cr钢(3%～9%)在60℃的CO_2/H_2S环境中的腐蚀行为。方法将三种低Cr钢(3Cr-H、5Cr-H、9Cr-H)加热到900℃之后,保温40min,进行水冷。对热处理之后的钢试样(依次编号3Cr-H、5Cr-H、9Cr-H)进行高温高压CO_2/H_2S腐蚀模拟实验,通过扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)对腐蚀产物膜的微观形貌和成分以及物相组成进行分析。结果 3Cr、5Cr、9Cr钢的腐蚀速率分别为0.0443、0.0372、0.0060 mm/a,且腐蚀速率随着Cr含量的增加而降低。3Cr-H、5Cr-H、9Cr-H钢的腐蚀速率分别为0.1527、0.0445、0.0070mm/a,其腐蚀速率也是随着Cr含量的增加而降低。其中,3Cr-H钢的腐蚀速率是3Cr钢的3.4倍,耐蚀性能变化明显。5Cr-H钢的腐蚀速率是5Cr钢的1.19倍。9Cr-H钢的腐蚀速率与9Cr钢相比,几乎没有差别。六种材料的腐蚀产物均为FeS化合物,并没有发现典型的FeCO_3晶体(CO_2腐蚀产物)。3Cr、5Cr、3Cr-H、5Cr-H钢的腐蚀产物均为双层膜结构,9Cr、9Cr-H钢的腐蚀产物为单层膜结构。结论热处理未影响腐蚀速率随Cr含量的变化趋势,基体中Cr含量越高,腐蚀产物膜中的Cr富集量越大,从而有助于降低其腐蚀速率。热处理对3Cr钢的显微组织及其腐蚀行为影响最为显著,不仅加剧了其均匀腐蚀,而且促进了点蚀的发生,这是因为热处理后,显微组织中析出第二相含Cr的碳化物,使部分区域出现了贫Cr的现象。     

温度对三种Cr钢腐蚀行为的影响

利用高温高压釜模拟油田高CO_2分压和高矿化度的生产环境进行腐蚀试验,测定在不同温度条件下1Cr、3Cr和13Cr钢的腐蚀速率,利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)等手段分析了腐蚀产物形貌和成分。结果表明:1Cr、3Cr钢的腐蚀速率随温度升高先增大后减小,二者的腐蚀速率均在80℃达到最大值,分别为7.515mm/a和4.339mm/a;13Cr钢的腐蚀速率在温度低于110℃时随温度的升高缓慢增大,在温度高于110℃时腐蚀速率迅速增大;1Cr、3Cr油管钢在试验温度范围内均出现局部腐蚀,13Cr油管钢在整个试验的温度区间表现出优秀的耐蚀性。     

低铬油套管CO2/H2S腐蚀研究进展

介绍了低Cr油套管开发的工程背景。综述了低Cr油套管的耐CO_2/H2S腐蚀性能,详述了多种因素(如Cr含量、温度、p H值、流速等)对低Cr油套管在含甜性气体(仅含CO_2)环境中的腐蚀行为和腐蚀产物膜表面特征的影响,以及低Cr油套管在含酸性气体(H2S)环境中的腐蚀行为及其抗硫化物应力开裂(SSC)的性能。探寻了低Cr钢的抗CO_2腐蚀机理和H2S腐蚀机理。研究发现,低Cr钢因Cr元素能在产物膜中富集,形成非晶体化合物Cr(OH)3,腐蚀产物膜因此具有阳离子选择性,降低了腐蚀产物膜与金属基体界面处的阴离子浓度,抑制了阳极反应,进而提高了低Cr钢耐CO_2/H2S均匀腐蚀性能,同时也减少了Cl-在界面处团聚、形核的可能性,抑制了局部腐蚀,尤其是点蚀的发生。但是要想消除点蚀,钢基体中Cr元素的质量分数不应低于3%。另外,Cr元素在晶界及晶内以粒状碳化物析出并弥散分布,进一步增强了其抗SSC性能。简述了低Cr油套管的应用现状,最后对其发展前景进行了展望,利用钢的化学成分-工艺-组织-性能"四位一体"法得到的"经济型"低Cr抗CO_2/H2S腐蚀的油套管,是未来发展趋势的代表。     

超音速火焰喷涂Cr_3C_2-NiCr涂层在3.5%NaCl溶液中的腐蚀性能及机理

采用超音速火焰喷涂(high velocity oxy-fuel,HVOF)技术在Q235钢基体上制备了Cr3C2-Ni Cr涂层,借助X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)等方法分析了涂层的相组成和微观组织,研究涂层与镀铬层在质量分数为3.5%Na Cl溶液中的腐蚀性能.结果表明,涂层主要由Cr3C2,Cr7C3和Ni Cr等相组成,涂层的致密度高,层状结构明显,含少量孔隙.阻抗谱曲线表明,Cr3C2-Ni Cr涂层对基体的保护作用良好,在Na Cl溶液中浸泡时间40 d后,极化电阻为2.8 kΩ,而镀铬层失效严重,极化电阻为300Ω.极化曲线表明,Cr3C2-Ni Cr涂层在浸泡周期内腐蚀电位平稳,腐蚀电流缓慢增加.镀铬层的腐蚀电位下降较快,腐蚀速率成倍增加.孔洞是影响Cr3C2-Ni Cr涂层耐蚀性的重要原因,影响镀铬层耐蚀性的主要原因是裂纹.     

二氧化碳驱注采井常用油套管钢的腐蚀行为

采用高温高压反应釜研究了N80、P110、3Cr、5Cr等4种油套管钢材在现场采出液中的抗CO_2腐蚀性能,结合扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)和X射线衍射(XRD)等手段,观察分析了腐蚀产物膜形貌和成分。结果表明:随着温度的上升,4种钢材腐蚀速率均呈现出先增大后减小的趋势,最大值出现在中温区,N80、P110、5Cr钢在90℃时腐蚀速率达到最大,3Cr钢在80℃时腐蚀速率最大;4种钢材腐蚀类型主要为均匀腐蚀,未发现局部腐蚀,腐蚀产物主要为FeCO_3,含Cr钢腐蚀产物出现多层结构,主要成分除了FeCO_3,还有非晶态的腐蚀产物Cr(OH)_3;N80、P110钢的腐蚀产物细小、致密、均匀覆盖在基体表面,腐蚀速率较低;3Cr、5Cr钢的腐蚀产物覆盖不均匀、与基体结合力弱、附着性不强,易脱落,造成整体腐蚀速率较高。     

高温高压环境下13Cr不锈钢的腐蚀性能

采用高温高压釜研究了110钢级13Cr不锈钢在模拟油气田腐蚀环境气、液相条件下的腐蚀行为,利用SEM、XRD及EDS等对表面腐蚀产物形貌及成分进行了分析。结果表明,气、液两相环境下,13Cr材料腐蚀速率均随温度的升高而在150℃左右达到最大值,且气相腐蚀速率均大于液相。液相环境中13Cr钢主要发生均匀腐蚀,局部腐蚀较为轻微,气相则主要发生点蚀;气、液两相条件下材料的点蚀速率均大于均匀腐蚀速率。13Cr不锈钢在两相条件下的腐蚀产物膜的主要成分为Fe-Cr化合物;元素Cr主要以Cr2O3的形式存在于腐蚀产物膜中。     

模拟塔里木油田环境中低Cr钢的H_2S/CO_2腐蚀行为

通过高温高压腐蚀试验,运用SEM、XRD、EDS等分析技术.研究了普通P110与3Cr110钢在模拟塔里木油田现场环境中的CO2/H2S腐蚀特征.结果表明:在模拟CO2腐蚀环境中,这两种材料的腐蚀产物为FeCO3,3Cr110表现出良好的抗CO2均匀腐蚀及局部腐蚀能力,其平均腐蚀速率显著小于普通P110;模拟CO2/H2S腐蚀条件下,两种材料的均匀腐蚀速率远小于单独CO2腐蚀环境下的均匀腐蚀速率,表面腐蚀产物为FeS,H2S腐蚀占主导作用,Cr元素在低Cr钢腐蚀产物膜中的富集,其腐蚀产物Cr(OH)3改善了腐蚀产物膜的稳定性,显著提高了低Cr钢的抗均匀腐蚀及局部腐蚀能力.     

CO_2驱采出井井下附件材料的腐蚀评价与优选

采用高温高压动态循环腐蚀试验,研究了35CrMo钢、42CrMo钢、3Cr13不锈钢、45号钢、304L不锈钢、316L不锈钢等6种材料在温度为30~65℃,压力为2 MPa,液相介质流速为1.2m/s的CO_2驱采出井环境中的腐蚀规律。采用扫描电子显微镜(SEM)和附带能谱仪(EDS)对腐蚀产物的形貌和成分进行了表征。结果表明:在本试验环境中,304L和316L不锈钢均未发生腐蚀;3Cr13不锈钢受到轻微CO_2腐蚀,腐蚀速率低于行业标准要求的0.076mm/a,其他材料的腐蚀速率均偏大,其在CO_2驱油田采出井环境中的腐蚀速率由大到小为:45号钢42CrMo钢35CrMo钢。合金中的Cr含量较低时(0~9%),随着Cr含量的升高,含Cr合金的耐CO_2腐蚀性增强;环境温度为30~65℃时,随着温度的升高,合金的腐蚀速率增大,这与腐蚀产物膜的生长情况有关。