P110钢冲刷腐蚀预测模型的构建及其机理研究

目的 探究高温高压环境下P110钢在不同冲刷速度和角度下的腐蚀行为规律,揭示其冲刷腐蚀机理,建立腐蚀预测模型,以期指导油气田材料腐蚀防护与腐蚀预测。方法 采用电化学工作站和高温高压反应釜,开展高温高压冲刷腐蚀实验。采用金相显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射仪等对冲刷腐蚀前后材料的微观组织结构、化学成分及物相进行表征。此外,通过调研文献数据,基于随机森林(Random Forest,RF)算法构建了P110钢的冲刷腐蚀预测模型,并开展了预测准确性研究。结果 在3 m/s的冲刷速度下,随着冲刷角度的增加,自腐蚀电流密度由30°的2.19×10⁻⁴ A/cm²降低到90°的1.449×10⁻⁴ A/cm²。在30°的冲刷角下,随着冲刷速度的增加,自腐蚀电流密度由0 m/s的6.30×10⁻⁵ A/cm²增加到3 m/s的2.19×10⁻⁴ A/cm²。腐蚀产物具有双层膜结构,外层主要由FeCO3组成,内层主要为Fe2O3。腐蚀预测模型分析结果表明:温度对P110钢的腐蚀速率影响程度最大,其次是CO2和冲刷速度。结论 在高温高压环境下,P110钢能够产生Fe2O3和FeCO3的双层腐蚀产物膜,随着冲刷速度的增加和角度的降低,腐蚀产物膜完整性破坏,腐蚀加剧。腐蚀预测模型具有良好的性能,能够有效预测腐蚀速率。     

激光淬火对AISI 4130钢微观组织结构及腐蚀、磨损行为的影响机制

为改善AISI 4130钢表面硬度和腐蚀磨损性能，用高功率激光器在AISI 4130钢表面制备淬火层，利用扫描电镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)研究不同功率淬火试样的微观结构，利用电化学工作站分析淬火前后试样的耐蚀性能，利用维氏显微硬度仪对淬火试样截面进行硬度测试，采用往复摩擦磨损试验机，测试不同淬火试样的耐磨损性能。结果表明，激光淬火后AISI 4130钢表面主要为马氏体组织和富Cr碳化物颗粒。基材、2.0 kW淬火试样及2.2 kW淬火试样的维钝电流密度依次为60.00、102.28和108.58μA/cm²，淬火试样的耐蚀性降低。激光处理后，淬火层表面硬度提高了85%以上，AISI 4130钢基体与2.0和2.2 kW激光淬火试样的平均摩擦系数分别为0.366、0.293和0.195，摩擦系数下降，淬火试样的耐磨性提高。