N含量对13Cr超级马氏体不锈钢耐蚀性的影响

对13Cr超级马氏体不锈钢进行氮合金化,采用淬火-配分热处理工艺,研究了不同N含量对13Cr钢的微观组织及电化学腐蚀行为的影响。结果表明:随N含量增加,板条马氏体组织表现出明显的细化行为,奥氏体含量增加,且有VN生成,从而防止N与Cr结合生成Cr₂N,促使Cr在材料表面形成以Cr₂O₃为主的致密腐蚀产物膜,提高材料耐蚀性;试验钢表面以局部腐蚀为主,试样表面有点蚀发生。随着N含量的增加,形成腐蚀产物膜的孔隙度减小;表面钝化膜为双电层结构,增加了钝化膜的稳定性,点蚀坑数量明显减少且变小;提高N含量有利于试样耐点蚀性能的改善,0.35%N试验钢表面腐蚀产物附着牢固,平整且致密,晶粒大小均匀,可起到良好的保护作用。     

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.     

柠檬酸钝化9Cr1Mo钢在海洋大气环境中的耐蚀性

为了提高9Cr1Mo钢在海洋大气环境中的耐蚀性,采用柠檬酸和柠檬酸-氢氧化物复合钝化工艺对9Cr1Mo钢进行表面钝化处理,研究了两种钝化处理对其耐蚀性的影响,分析了柠檬酸钝化处理提升9Cr1Mo钢耐海洋大气腐蚀性能的原因。结果表明：未钝化处理的9Cr1Mo钢在模拟和实际海洋大气环境中均发生严重腐蚀;两种钝化处理后9Cr1Mo钢表面均形成了保护性钝化膜,确保9Cr1Mo钢在海洋大气环境中腐蚀78 d内不发生明显腐蚀,显著提高了9Cr1Mo钢耐海洋大气腐蚀性能;采用柠檬酸和柠檬酸-氢氧化物复合钝化工艺可以提高钝化膜中Cr₂O₃、Cr(OH)₃含量,且氧化物含量显著高于氢氧化物,钝化膜的稳定性和耐蚀性增强。     

超级13Cr钢在不同温度NaCl溶液中的膜层电特性与腐蚀行为*

采用全浸泡腐蚀实验方法和扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)、失重法、极化曲线、交流阻抗等分析手段,对超级13Cr油管钢在不同温度NaCl溶液中的腐蚀速率、腐蚀形貌、腐蚀产物及其膜层的电性能进行了分析,研究了溶液温度对其膜层电性能和腐蚀行为的影响。结果显示:超级13Cr油管钢在温度低于80℃的NaCl溶液中具有较好的耐腐蚀性,其表面膜层具有钝化特性,温度对其腐蚀有一定程度的影响,随溶液温度的升高,钝化膜层对基体的保护作用降低,其抗腐蚀性能降低,发生腐蚀的倾向性增大,当溶液温度高于60℃时尤为显著。超级13Cr在不同温度NaCl溶液中由点蚀引发了局部腐蚀,进而导致了全面腐蚀的发生,其腐蚀产物均由Fe和Cr的氧化物组成,且表面的腐蚀产物疏松不致密。     

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。     

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。     

高温高压条件下13Cr钢的乙酸腐蚀

研究了13Cr钢在高温高压环境中的乙酸腐蚀行为。13Cr钢腐蚀速率随乙酸浓度增加而增大。不含乙酸时,基体铬发生溶解并在表面形成Cr(OH)3钝化膜,溶液中侵蚀性离子(Cl-)的存在是发生点蚀的重要原因。加入乙酸后,乙酸电离H+使得溶液酸性增强,钝化膜稳定性降低。H+和Cl-更容易通过钝化膜与基体接触,促进局部酸性增强以及侵蚀性离子浓度增加,加快点蚀的发生和发展过程。随着乙酸浓度增加,酸性增强越明显,对点蚀的促进作用越强,腐蚀速率增加。     

CO2-H2S-Cl-共存的地层水环境中Cr含量对钢的腐蚀产物膜特性的影响

采用带有电磁驱动轴的高温高压釜,通过失重法评价了L80、L80Cr13、22Cr、25Cr钢在含CO₂、H₂S、Cl^-的地层水中的腐蚀速率,采用SEM、EDS及XRD对其表面腐蚀产物膜进行了分析,利用AFM分析腐蚀后材料表面的粗糙度,使用CLSM分析腐蚀后材料表面的点蚀情况。结果表明,在CO₂分压为0.12 MPa、H₂S分压为0.003 MPa,Cl^-浓度为150.8 g/L,温度为80℃的地层水中,试样转速为100 r/min的条件下,4种钢材均匀腐蚀速率由大到小排序为L80Cr13>L80>22Cr>25Cr。L80Cr13钢表面的腐蚀产物膜主要是由Cr₂O₃与Cr(OH)₃组成,该腐蚀产物膜在Cl^-的作用下局部地方破损;L80Cr13钢发生了明显的点蚀,最大点蚀深度为11.037μm。L80钢表面的腐蚀产物膜主要是由Fe S以及疏松的FeCO<...     

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.     

含砂流动海水中Q235钢冲刷腐蚀行为研究

目的 研究Q235钢在不同流速和不同含砂量环境下的冲刷腐蚀行为。方法 采用旋转冲刷腐蚀试验装置,利用电化学测试手段、表面显微分析以及失重测量等方法分析流速以及含砂量对冲刷腐蚀行为的影响。结果 试样表面主要以腐蚀坑和划痕为主,随流速的增加,试样表面腐蚀坑数目增多,砂粒摩擦造成试样表面有明显划痕。含砂量较小时,试样表面腐蚀坑较大,且比较分散;随着含砂量增加,试样表面腐蚀坑增多,但是腐蚀坑直径减小。随流速的增加,试样表面腐蚀产物膜变得更加致密。随含砂量的增加,试样表面的腐蚀产物膜变厚,出现更加稳定的Fe2O3。海水流速和含砂量均较小时,Q235冲刷腐蚀电化学表征为单层结构腐蚀产物层。随流速和含砂量的增加,电化学表征转变为双层结构的腐蚀产物层,砂粒无法直接作用于基体表面。冲刷流速从1 m/s增加到5 m/s时,冲刷腐蚀速率由0.0113 mm/a增加到0.0309 mm/a,Q235钢最大腐蚀坑深度由34.47 μm增大到281.94 μm。含砂量从0.15%增加到1%时,冲刷腐蚀速率从0.0113 mm/a变为0.0107 mm/a,最大腐蚀坑深度由34.47 μm变化为16.41 μm。结论 Q235钢的腐蚀速率及腐蚀坑深对冲刷流速较为敏感,而对含砂量变化敏感性较小。     

海水流速对经抛光和钝化表面处理的2205不锈钢点蚀的影响

采用动电位极化曲线、电化学阻抗谱以及Mott-Schottky曲线等电化学测试方法研究了2205不锈钢管路材料在流动海水中的耐点蚀性能,并对测试后的试样进行了腐蚀形貌观察。结果表明,抛光状态和钝化状态下,试样表面均出现了明显的点蚀形貌,点蚀电位在0.9～1.2 V之间。在静态环境中材料的耐点蚀性要强于流动海水中;随着流速上升,材料的耐点蚀性并未发生明显变化,但表面钝化膜在流动海水中失去了再钝化能力。2205不锈钢表面钝化膜呈现n型和p型两种半导体特征,说明不锈钢表面钝化膜呈现双层结构,主要由外层Fe的氧化物和内层Cr的氧化物组成。钝化处理后试样的耐点蚀性能有所上升,但钝化膜的半导体性质未发生明显变化。海水冲刷使得不锈钢耐点蚀性能下降,不同表面处理的2205不锈钢在海水冲刷下表面钝化膜特性差异导致不锈钢点蚀敏感性不同。     

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。     

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。     

氯离子对9Cr马氏体钢静态腐蚀和应力腐蚀行为的影响

目的研究9Cr马氏体钢在非服役条件下的腐蚀行为。方法运用传统电化学测试和微区扫描振动电极(SVET)技术研究材料的静态腐蚀行为,采用慢应变速率动态拉伸腐蚀试验与传统电化学测试技术相结合的方法研究材料的应力腐蚀行为。结果获得常温下氯离子对马氏体钢静态腐蚀行为的影响规律,以及慢拉伸过程中材料表面钝化膜生成和破裂过程。结论马氏体钢在氯化钠溶液中的腐蚀为阳极溶解型,且随着氯离子浓度的上升,局部腐蚀电流密度增大。常温下材料在含氯离子环境中发生弹性变形时,表面生成的钝化膜使材料的抗腐蚀性能升高。当材料进入塑性变形阶段后,由于金属表面缺陷的增多、颈缩区体积的收缩,以及钝化膜与基体金属塑性变形能力的差异,钝化膜逐渐溶解并发生破裂。     

油气田腐蚀环境中N80钢和3Cr钢的腐蚀行为

采用失重法、X射线衍射法、扫描电镜观察及能谱分析等方法比较研究了N80钢和3Cr钢在模拟胜利油田某油井腐蚀环境中的腐蚀行为。结果表明:在试验条件下,N80钢和3Cr钢的腐蚀速率随腐蚀时间的延长均呈现先急剧降低后缓慢降低的趋势,N80钢的腐蚀速率明显高于3Cr钢的;腐蚀360h后,N80钢表面形成的腐蚀产物膜呈双层结构,XRD测试结果表明两层产物膜均由FeCO_3构成,后期沉淀形成的外层膜较为疏松,原位形成的内层膜致密完整,计算得到双层产物膜的平均密度为1.54g/cm~3;3Cr钢表面形成的腐蚀产物膜为致密完整的单层膜结构,由FeCO_3和Cr(OH)_3构成,产物膜平均密度为2.571g/cm~3。3Cr钢表面形成的腐蚀产物膜的保护性远远优于N80钢表面形成的腐蚀产物膜的。     

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。     

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。     

超级13Cr钢在高温高压下的抗CO2腐蚀性能

在模拟某油田腐蚀环境中,通过高温高压CO2腐蚀试验,采用SEM、EDS和XPS测试手段分析,研究温度变化对超级13Cr马氏体不锈钢的腐蚀行为的影响。研究结果表明,随着温度的升高：超级13Cr马氏体不锈钢的均匀腐蚀速率呈微上升的趋势,气相环境中试样的均匀腐蚀速率大于液相,但均远小于0．1mm／a,局部腐蚀严重。在温度为150℃的气相环境中,超级13Cr钢最大局部腐蚀速率可达2．1379mm／a,其7天实验的最大局部腐蚀坑深度可达41μm。XPS检测结果显示,超级13Cr钢表面钝化膜主要成分是非晶态的Cr2O3。     

单相流冲刷条件下一种低合金高强钢的腐蚀行为研究

通过腐蚀失重、电化学阻抗谱、动电位极化曲线等测试方法,结合腐蚀形貌宏观/微观表征及Raman光谱等手段,系统研究了一种新研制低合金高强钢在单相流冲刷条件下的腐蚀行为。结果表明,低合金高强钢在单相流冲刷条件下的腐蚀失重是静态浸泡条件下的10倍以上;静态浸泡和动态冲刷条件下,低合金高强钢的腐蚀失效均可分为3个不同的阶段,在静态浸泡条件下的性能恶化主要体现在第2和第3阶段,而在动态冲刷条件下耐蚀性能会在第一阶段迅速降低。单向流冲刷阻碍了稳定性腐蚀产物α-FeOOH的生成,从而加速O₂、Cl^-等的传质以及破坏钝化膜和腐蚀产物膜完整性,最终导致加速腐蚀。