锅炉补给水中典型有机物分解规律及其对低压缸叶片腐蚀特性研究

针对补给水中典型有机物—腐植酸,进行了350℃、10个浓度(0~20 mg/L)下的高压釜分解实验,并进行了350℃、典型浓度7.5 mg/L下间隔时间取样的分解实验,采用离子色谱仪、TOC分析仪测定高温分解后的汽、液相分解样,根据分解产物组分含量,利用电化学及微观表征(SEM,EDS,XRD等)研究了低分子有机酸+杂质离子对汽轮机材质腐蚀行为的影响。结果表明:腐植酸高温分解产物中低分子有机酸主要为乙酸、甲酸,杂质阴离子主要为SO_4~(2-),Cl~-,NO_3~-,F~-4种;其中SO_4~(2-),NO_3~-,Cl~-的存在对汽轮机叶片钢的腐蚀有明显的促进作用,但随着F-浓度的增大出现抑制作用。     

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。     

模拟油气田环境中HP13Cr和N80油管钢的CO_2腐蚀行为

采用电化学方法研究了HP13Cr和N80油管钢在含饱和CO_2的NaCl溶液中的腐蚀行为,结果表明,HP13Cr钢自腐蚀电位较N80钢低,自腐蚀电流密度较N80钢高;与N80钢相比,HP13Cr钢极化曲线的循环滞后环面积小,点蚀发生的程度低;HP13Cr钢的极化电阻高于N80钢的极化电阻,说明HP13Cr抗CO_2腐蚀能力强;当HP13Cr与N80组成电偶对时,两者的电偶电位均较其自腐蚀电位负移,且因电偶电流较大而不能偶接使用。     

SZ36-1油田某低含CO_2水源井油管材料的选择

模拟SZ36-1油田某低含CO_2水源井生产油管的现场环境,在高温高压釜中对5种油管材料N80钢、3Cr钢、13Cr钢、超级13Cr钢以及钨钢进行72h腐蚀浸泡试验,确定油管材料的腐蚀速率,以比较各钢材的耐蚀性;采用光学显微镜观察试样腐蚀形貌,以评价各钢材的局部腐蚀情况;利用动电位极化曲线和电化学阻抗谱分析待选材料的电化学性能。结果表明:N80钢的腐蚀速率高达0.223mm/a,表面有大量点蚀坑,其电化学腐蚀反应受阳极活化控制,并且阻抗最小,不满足选材要求;钨钢因其较差的耐点蚀性也不满足要求;3Cr钢、13Cr钢和超级13Cr钢的腐蚀速率低,具有显著的阳极钝化特征,耐点蚀性好,电化学阻抗高,可以满足选材要求。     

新型N合金化Cr13型耐蚀塑料模具钢的组织性能

采用光学显微镜、扫描电镜、硬度试验、冲击试验、盐雾腐蚀试验对新型N合金化Cr13型耐蚀塑料模具钢和传统Cr13型耐蚀塑料模具钢的组织和性能进行对比研究。结果表明，新型N合金化Cr13型耐蚀塑料模具钢除N之外，还添加了Ni、Mo、V等合金元素，新型N合金化Cr13型耐蚀塑料模具钢与传统Cr13型耐蚀塑料模具钢洁净度差异不大，但新型N合金化Cr13型耐蚀塑料模具钢退火组织更为均匀，退火硬度更低，更易机械加工。经相同热处理后，新型N合金化Cr13型耐蚀塑料模具钢的组织更为均匀，未溶碳化物数量减少；新型N合金化Cr13型耐蚀塑料模具钢的硬度为51.8 HRC,冲击吸收能量为12.3 J,而传统Cr13型耐蚀塑料模具钢的硬度为52.7 HRC,冲击吸收能量为6.9 J,两者硬度相当，但新型N合金化Cr13型耐蚀塑料模具钢拥有更好的韧性；经120 h的盐雾腐蚀后，新型N合金化Cr13型耐蚀塑料模具钢表面腐蚀坑较少，腐蚀速率为0.0594 g/(m²·h),传统Cr13型耐蚀塑料模具钢表面有明显的腐蚀坑，腐蚀速率为0.1136 g/(m²·h),新型N合金...     

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。     

含1%Cr的N80钢CO2腐蚀产物膜特征

在模拟油田CO2腐蚀环境下，研究了含1％Cr的N80钢腐蚀产物膜的特征．结果表明，试验条件下Cr会在腐蚀产物膜中富积形成非晶态的Cr(OH)3．含1％Cr的N80油套管钢CO2腐蚀产物膜是由FeCO3晶体与Cr(OH)3混合构成。导致腐蚀产物膜具有阳离子选择性，使阳极反应受到抑制，腐蚀速率降低．腐蚀介质中的阴离子会穿过FeCO3晶体到达膜与基体界面，腐蚀基体金属，导致点蚀发生．     

3Cr钢和13Cr钢在高矿化度CO2环境中的腐蚀行为

为了预测油井管钢在高矿化度、含CO2的储层环境中可能发生的腐蚀,为该储层推荐在开发周期内安全经济的材质,采用高温高压反应釜研究了3Cr钢和13Cr钢在模拟储层环境中的腐蚀行为,利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能量色散X射线能谱(EDS)分析了3Cr钢和13Cr钢的腐蚀产物膜特征.从腐蚀速率、清理腐蚀产物后试样的表观特征、腐蚀产物的表面形貌、横截面腐蚀试样形貌和腐蚀产物化学成分方面探讨了3Cr钢和13Cr钢在CO2环境中的腐蚀特征随温度和含水率的变化规律及反应时间对其的影响.结果表明,3Cr钢在CO2分压为0.2 MPa,Cl-含量139 552mg/L的环境中会发生极严重腐蚀,且试样表面产物膜在微观上分布不均匀,存在局部不完整;13Cr钢发生轻度腐蚀,在所测试样中未观测到点蚀,即3Cr钢不适用于该高矿化度CO2环境而13Cr钢能够满足要求.     

4Cr13 钢

正4Cr13钢属马氏体类型不锈钢,淬火后比3Cr13硬度高一些。机加工性能较好,经淬火及回火后,有较强的耐硝酸及有机酸的腐蚀、抛光性能较强、较高的强度和耐磨性,适宜制造承受高负荷、高耐磨及在腐蚀介质作用下的塑料模具,透明塑料制品模具等,可焊性差,使用时必须注意。适用标准GB/T 1220—1992;对应德     

含铬油套管钢材在CO2和微量H2S共存环境中的腐蚀规律

目的 研究不同含铬材质钢在CO2和微量H2S共存环境中的腐蚀行为，优化深井油套管抗腐蚀设计方案。方法 以实际油水分离的水样为腐蚀介质进行模拟实验，采用高温高压反应釜、扫描电子显微镜(SEM)和X射线能谱仪(EDS)，揭示4种含铬材质钢在不同腐蚀环境中的腐蚀速率、腐蚀产物膜及应力腐蚀开裂特征，并建立高CO2与微量H2S共存环境下油套管防腐选材优化设计方法。结果 在高分压比条件下均发生了由CO2主导的腐蚀反应，腐蚀产物以FeCO3为主，加入微量H2S后低Cr材质产物膜的附着力较低，出现了疏松脱落现象，FeS优先成膜，含铬钢表面的腐蚀产物膜呈现“富铬”现象，膜的保护性能得到改善。3种腐蚀环境中3Cr钢对应的腐蚀速率分别为1.965 3、1.736 1、1.159 2 mm/a，均处于极严重程度，且表面出现了局部沟槽;9Cr钢的产物膜轻微覆盖，腐蚀较轻，13Cr和S13Cr基本无产物膜覆盖，未发生腐蚀。9Cr、13Cr和S13Cr在加载90%的屈服应力时均未发生应力腐蚀开裂，应力腐蚀敏感性较低。结论 含铬钢具有良好的抗腐蚀性能，基于腐蚀环境特点提出了井筒分段防腐选材设计方案“9Cr+13Cr+超级13Cr”，有效降低了防腐成本，研究结果对CO2和微量H2S共存环境中含Cr钢腐蚀特征和优化选材提供了理论依据。     

普通Cr13钢在高温高压下的抗CO2腐蚀性能

针对普通Cr13钢的CO2腐蚀性能,模拟大庆油田井下的腐蚀环境,通过高温高压釜进行了Cr13钢的腐蚀试验。采用SEM、EDS和XPS测试手段分析研究所获得CO2腐蚀产物膜的形貌和化学组成。结果表明,在所试验的三个温度下,Cr13钢液相、气相的腐蚀类型主要为均匀腐蚀。Cr13钢的腐蚀膜主要成分是晶态FeCO3和非晶态的Cr(OH)3。在85℃和110℃下,Cr13钢液相腐蚀速率为中度腐蚀,基体表面形成了一层深褐色腐蚀膜层且表面平整均匀,晶粒细小,膜层较薄;在170℃下其腐蚀速率靠近严重腐蚀的下限,接近中度腐蚀的上限;气相腐蚀与液相腐蚀腐蚀过程相似,属于中度腐蚀。腐蚀产物膜表面为较大颗粒的晶粒,很不规则。     

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。     

普通13Cr钢在高温高压下的抗CO2腐蚀性能

针对普通13Cr钢的CO2腐蚀性能,在模拟大庆油田井下的腐蚀环境,通过高温高压釜进行了13Cr钢的腐蚀试验,采用SEM、EDS和XPS测试手段分析研究所获得CO2腐蚀产物膜的形貌和化学组成。结果表明,在所试验的三个温度下,13Cr钢液相、气相的腐蚀类型都主要为均匀腐蚀。13Cr钢的腐蚀膜主要成分是晶态FeCO3和非晶态的Cr（OH）3,还含有少量的Fe或Cr的氧化物、碳化物和单质Fe等。在85℃和110℃下,13Cr钢的液相腐蚀速率属于中度腐蚀,基体表面形成了一层深褐色腐蚀膜层且表面平整均匀,晶粒细小,膜层较薄;在170℃下其腐蚀速率靠近严重腐蚀的下限,接近中度腐蚀的上限;气相腐蚀与液相腐蚀腐蚀过程相似,属于中度腐蚀,腐蚀产物膜表面则为较大颗粒的晶粒,但很不规则。     

锻造复合1Cr13/30钢覆层材料热处理后的组织结构与性能

通过显微组织观察、能谱扫描分析以及硬度和极化曲线测试等试验方法研究了锻造复合1Cr13/30钢覆层材料经1000℃热处理后的组织结构和性能。结果表明:1Cr13/30钢覆层材料经1000℃热处理后,1Cr13不锈钢覆层为板条马氏体,30钢基层为马氏体+铁素体,覆层和基层结合牢固、没有出现裂纹。且在界面处发生了Cr元素的扩散,扩散距离约为23μm。1Cr13不锈钢侧的硬度随着与界面距离的增加,由758 HV0.05逐渐降低到约680 HV0.05并维持不变;30钢侧的硬度随着与界面距离的增加,由381 HV0.05逐渐增加到约500 HV0.05并维持不变。1Cr13/30钢覆层材料的自腐蚀电位较30钢的自腐蚀电位正向移动了约0.6 V,自腐蚀电流密度较30钢降低了76.66%。1Cr13/30钢覆层材料的硬度和耐腐性明显高于30钢。     

汽轮机转子钢的应力腐蚀敏感性

模拟了核电汽轮机低压转子的运行工况,对25Cr2Ni2MoV、26NiCrMoV10-10和30Cr2Ni4MoV三种低压转子钢进行慢应变速率试验,研究不同转子钢的应力腐蚀敏感性差异及影响因素,并采用光学显微镜、扫描电镜和能谱仪等对试样的断口形貌、腐蚀裂纹及氧化膜进行微观分析,探讨汽轮机转子钢常用材料的应力腐蚀开裂(SCC)机理。结果表明:在180℃、3.5%NaCl溶液中,25Cr2Ni2MoV转子钢的应力腐蚀敏感性最高;而26NiCrMoV10-10和30Cr2Ni4MoV转子钢的SCC敏感性相近;增加钢中Ni元素含量,降低材料的强度,有利于降低材料的SCC敏感性。应变主导的腐蚀开裂中没有发现腐蚀坑,动态应变直接破坏表面氧化膜,促使裂纹萌生,并向金属内部扩展,呈穿晶开裂形式。     

普通13Cr钢在高温高压下的抗CO2腐蚀性能

针对普通13Cr钢的CO2抗腐蚀性能,模拟大庆油田井下的腐蚀环境,通过高温高压釜进行了13Cr钢的腐蚀试验.采用SEM、EDS和XPS测试手段分析研究所获得C02腐蚀产物膜的形貌和化学组成.结果表明,在所试验的三个温度下,13Cr钢液相、气相的腐蚀类型都主要为均匀腐蚀.其腐蚀膜的主要成分是晶态FeCO3和非晶态的Cr(OH)3,还含有少量的Fe或Cr的氧化物、碳化物和单质Fe等.在85℃和110℃下,13Cr钢的液相腐蚀速率属于中度腐蚀,基体表面形成了一层深褐色腐蚀膜层且表面平整均匀、晶粒细小、膜层较薄.在170℃下,其腐蚀速率靠近严重腐蚀的下限,接近中度腐蚀的上限.气相腐蚀与液相腐蚀腐蚀过程相似,属于中度腐蚀,腐蚀产物膜表面则为较大颗粒的晶粒,但很不规则.     

渤中19-6气田封隔器金属材料的腐蚀适应性评价

在模拟渤中19-6气田井下工况环境中对35CrMo碳钢、42CrMo碳钢、HS110抗硫钢、13Cr不锈钢、13Cr超级不锈钢(13CrS)、2205双相不锈钢等6种金属材料进行了腐蚀试验,研究其腐蚀行为。通过失重法计算金属的腐蚀速率,采用扫描电镜(SEM)观察金属腐蚀形貌,采用X射线光电子能谱仪(XPS)分析腐蚀产物成分。结果表明：HS110抗硫钢、35CrMo碳钢、42CrMo碳钢、13Cr不锈钢、13Cr超级不锈钢、2205双相不锈钢的腐蚀速率依次降低,且所有钢在液相中的腐蚀速率高于其在气相中的腐蚀速率。渤中19-6气田封隔器的中心管推荐选用13Cr超级不锈钢和2205双相不锈钢,卡瓦等功能性部件推荐选用42CrMo碳钢。     

激光热处理对1Cr13井口用钢抗硫化物应力腐蚀性能的影响

对1Cr13井口用钢进行了表面激光热处理,通过慢应变速率拉伸试验研究了激光热处理对1Cr13钢在NACE饱和H2S溶液中应力腐蚀敏感性的影响,运用X射线衍射仪对比分析了激光热处理前后1Cr13井口用钢试件的残余应力及残留奥氏体,用扫描电镜和能谱分析仪研究了激光热处理前后其断口形貌和腐蚀产物的化学成分组成,分析了激光热处理对1Cr13井口用钢H2S应力腐蚀开裂的影响机理。结果表明:原始状态1Cr13钢在NACE饱和H2S溶液中为脆性断裂,激光热处理后断口由脆性向韧性转变;激光热处理后应力腐蚀敏感性指数由75%下降至69.4%,材料的屈服极限和强度极限有较大的提升。激光热处理后表层残留奥氏体含量增加,晶粒细化以及残余应力由处理前的拉应力变为处理后的压应力是抗应力腐蚀性能提高的主要机制。     

汽轮机末级叶片断裂分析

2Cr13钢的汽轮机末级叶片,补焊司钛尼合金块后,由于是焊接缺陷,产生腐蚀疲劳。对叶片的断裂进行了讨论,焊接存在的缝隙是引起腐蚀疲劳的优先条件,沿晶断裂是腐蚀疲劳断裂的一种特征。     

低铬X65管线钢CO2腐蚀产物膜的特征及形成机制

利用高温高压CO2腐蚀模拟实验以及ESEM,EDS,XPS和SEM等分析技术,研究了4种不同含Cr量的X65管线钢的腐蚀速率、腐蚀形态和腐蚀产物膜结构特征.结果表明:含Cr量高的钢平均腐蚀速率小,无Cr和含1%Cr的钢的腐蚀形态为局部腐蚀,含3%和5%Cr的钢的腐蚀形态为全面腐蚀.在高温高压CO2腐蚀环境中,含Cr钢的腐蚀产物膜为FleCO3和Cr(OH)3竞争沉积形成的多层结构,其中1Cr-X65和3Cr-X65的腐蚀膜具有3层结构,5Cr-X65的腐蚀膜是双层结构.Cr在腐蚀产物膜层中出现局部富集,远高于基体中的Cr含量.高含Cr量使腐蚀产物膜中的Cr(OH)3含量高,并提高了腐蚀膜的保护性能,从而引起腐蚀形态发生转变,腐蚀速率降低.FeCO3和Cr(OH)a共沉积层膜对低铬钢的抗CO2腐蚀性能具有关键的影响.