温度对CO2/盐水中碳钢腐蚀形貌的影响及其描述方法研究

目的研究CO_2/盐水环境下,温度对J55碳钢腐蚀的影响以及腐蚀形貌的描述方法。方法利用高温高压反应釜模拟9 MPa、不同温度下的CO_2/盐水腐蚀环境,分别测定50、65、80℃下J55碳钢的平均腐蚀速率。利用全自动三维显微成像系统对腐蚀后的试片表面进行大面积图像扫描、提取和分析,表征不同温度下的腐蚀形貌特征。同时,在不同温度和压力的条件下,在CO_2/盐水环境中对J55碳钢进行腐蚀试验,验证腐蚀形貌的分布规律。结果随着温度的升高,CO_2/盐水对J55碳钢的平均腐蚀速率先减小后增大,65℃时,平均腐蚀速率为2.1871 mm/a。在明场、放大倍数为200倍、重合度为10%的9视域拼接条件下采集试片表面腐蚀形貌,采集图像面积占整个试片的12.28%。试片表面腐蚀深度分布符合Gauss分布,相关系数为0.9790,参数xc与平均腐蚀速率随温度的变化趋势一致,参数w能反映腐蚀形貌类型。不同温度和压力下,CO_2/盐水环境对J55碳钢腐蚀试验的结果相同。结论随着温度的升高,CO_2/盐水环境对J55碳钢的腐蚀形态由点蚀逐渐转变为均匀腐蚀。试片表面腐蚀深度分布符合Gauss分布,且参数能反映CO_2/盐水环境对J55碳钢的腐蚀规律。该腐蚀形貌描述方法可有效避免腐蚀形貌描述中的主观性和随机性。     

超临界CO_2/油/水系统中油气管材钢的腐蚀机制

利用高温高压CO2模拟实验及SEM,EDS,XRD等分析技术,研究了超临界CO2/油/水系统中J55钢的腐蚀速率、腐蚀形态和腐蚀产物膜的结构特征,建立了不同含水率下的腐蚀模型,并阐述其腐蚀机制.结果表明:含水率低于30%时,原油浸润整个金属表面,J55钢发生均匀腐蚀,处于耐蚀状态;含水率在30%~75%之间时,腐蚀速率近似线性增长,原油吸附不均匀性及在腐蚀膜沉积部位水优先润湿导致局部孔蚀;含水率高于75%以后,水相浸润整个金属表面,原油的缓蚀作用被屏蔽,腐蚀膜局部破坏引发台地腐蚀,腐蚀速率急剧增加.含水率达到100%时,超临界CO2溶于水形成的强腐蚀环境导致整个金属表面的均匀腐蚀.原油能够削弱超临界腐蚀介质对腐蚀膜的溶解,改变腐蚀膜晶粒尺寸、堆积形态及化学组成,提高腐蚀膜的保护性能.     

模拟油田CO2驱采出环境下管柱腐蚀规律研究

目的明确长庆油田CO_2驱采出环境下腐蚀影响因素对碳钢油管柱腐蚀性能的影响规律,结合腐蚀环境优化匹配合适的防腐措施。方法通过失重法,利用高温高压釜模拟油田环境,得到材料的腐蚀速率,并结合扫描电子显微镜或背散射电子能谱,对试验后腐蚀产物膜形貌和腐蚀膜层横截面微观形貌进行分析。结果在模拟油田CO_2驱采出环境井筒温度为80℃的条件下,当p(CO_2)在0～5 MPa范围逐渐增大时,N80/J55管材无明显点蚀现象,且平均腐蚀速率呈直线增大趋势,最大腐蚀速率达到5.87 mm/a;当试验体系逐渐进入超临界CO_2环境(即p(CO_2)≥7MPa)时,N80/J55管材的平均腐蚀速率先减小后逐渐增大;当p(CO_2)=10 MPa时,管材的最大腐蚀速率达到6.74 mm/a。XRD物相分析得出,腐蚀产物膜主要由碳酸亚铁组成。试验溶液中加入200 mg/L的改性TG512缓蚀剂,可有效缓解管材腐蚀。当试验溶液介质含油率≥70%时,N80/J55管材的平均腐蚀速率≤0.022mm/a,且平均腐蚀速率逐渐趋于平缓。结论在模拟油田CO_2驱采出液含油率70%的环境下,N80/J55油管均为严重腐蚀,必须采取有效防腐措施才能使用。改性TG512高效缓蚀剂可有效减缓管材的腐蚀,缓蚀率达98.2%,满足油田需求。控制采出液中含水率低于30%,将会减缓井筒的腐蚀。     

L80油管钢在CO2/H2S环境中的腐蚀行为

目的：研究L80油管在CO2/H2S环境中的腐蚀行为。方法利用扫描电镜（SEM）、EDAX能谱分析L80油管内壁腐蚀产物形貌特征和化学组成,采用高温高压反应釜,以实际油水分离的水样为腐蚀介质进行模拟实验,研究原油含水率、CO2/H2S 分压和温度对 L80油管腐蚀速率的影响规律。结果在CO2/H2S环境中,L80油管内壁呈现明显的局部腐蚀特征,部分表面点蚀坑深度超过100μm,形成FeS、FeCO3等腐蚀产物。随着含水率的增加,L80油管腐蚀速率逐渐增大,含水率为30%时的腐蚀速率为0.0377 mm/a,含水率为100%时的腐蚀速率为0.0952 mm/a。CO2分压不变时,随着 H2S分压的增加,L80钢的腐蚀速率增大,H2S分压为0.04 MPa时的腐蚀速率为0.0377 mm/a,H2S分压为0.3 MPa时的腐蚀速率为0.0952 mm/a;H2S分压不变时,随着CO2分压的增大,L80钢腐蚀速率变化不明显且腐蚀速率较小。随着温度的升高,腐蚀速率先以较大幅度增大,再以较小幅度减小,从40℃增加至100℃时,腐蚀速率由0.0083 mm/a升至0.1264 mm/a,100℃左右时的腐蚀速率最大,120℃对应的腐蚀速率为0.106 mm/a。结论 L80油管在CO2/H2S环境中以均匀腐蚀和局部点蚀为主。L80油管腐蚀速率对H2S分压比CO2分压更敏感,CO2分压增大促使具有良好保护性的FeCO3保护膜的形成,降低了腐蚀速率。温度升高至一定范围,导致碳酸盐等难溶性盐溶解度降低,并覆盖在钢表面形成保护层,从而使腐蚀速率下降。     

原油含水率对油气管材超临界CO_2腐蚀行为的影响

模拟高温高压CO2腐蚀实验,通过失重法,结合扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)和X射线衍射(XRD)等分析技术,研究了原油含水率对N80油套管钢和D级抽油杆(25Cr Mn VA)钢的超临界CO2腐蚀形态、腐蚀速率和腐蚀产物膜特征的影响规律。结果表明:在超临界CO2腐蚀环境中,材质对腐蚀速率具有重要影响。平均腐蚀速率转变的临界含水率,N80钢为75%,25Cr Mn VA钢为50%。腐蚀形态由全面腐蚀向局部腐蚀转变的临界含水率为50%,含水率在50%~75%范围内发生点蚀,含水率高于75%,主要发生台地腐蚀。     

集输管线钢在CO_2/油/水多相流环境中的腐蚀行为

设计正交试验,采用失重法在高温高压反应釜中研究X65钢在CO_2/油/水多相流环境中的腐蚀行为。结果表明:原油含水率为集输管线钢CO_2腐蚀的主控因素,对腐蚀速率的影响显著;X65钢腐蚀产物膜晶粒呈胞状颗粒堆积,堆积不紧密且存在空隙,与基体结合松散,对基体保护作用弱,试样表面呈现均匀腐蚀形态,局部存在点蚀坑,X65钢抗CO_2腐蚀性能较差;原油低含水率与高含水率时X65钢表面腐蚀膜的组成基本相同,都主要是FeCO_3和Fe。     

X60管线钢在湿气和溶液介质中的H2S/CO2腐蚀行为

利用高温高压反应釜模拟高含硫气田H2S/CO2共存环境,分别在流动湿气和溶液介质中进行API-X60腐蚀实验,探讨了高H2S分压对腐蚀行为的影响.X60管线钢的腐蚀速率在湿气介质中随H2S分压升高而增加,在溶液介质中则先升高后降低,腐蚀形态均由全面腐蚀趋于局部腐蚀,腐蚀产物以硫铁化合物(FexSy)为主.H2S分压为2.0 MPa条件下,溶液介质中形成的腐蚀产物中富S相比例明显增加,HS-和Cl-穿过膜层缺陷引发点蚀,多孔且不连续的富S膜层进一步促进点蚀发展.     

CO2压力对金属腐蚀产物膜形貌结构的影响

在高温高压静态釜中对3种油套钢N80、P110和J55的CO2腐蚀进行了模拟腐蚀试验．通过扫描电子显微镜(SEM)对比分析了腐蚀产物膜的厚度和表面平均晶粒大小随CO2压力的变化规律．结果显示，在试验条件下，3种材料所得到的腐蚀产物膜的纵向形貌为双层结构，其膜厚随着CO2分压变化情况比较相近，在CO2分压为6.89MPa时，膜厚均达到最大，在超临界压力以上急剧减小；膜表面平均晶粒大小随CO2压力的变化都出现了两个峰值和一个低谷，并且在超临界压力以上随着压力增加均急剧减小，而峰值或低谷所对应的CO2压力和晶粒大小，3种材料存在明显的差异．     

H2S/CO2 CORROSION OF X60 PIPELINE STEEL IN WET GAS AND SOLUTION

利用高温高压反应釜模拟高含硫气田H2S/CO2共存环境, 分别在流动湿气和溶液介质中进行API-X60腐蚀实验, 探讨了高H2S分压对腐蚀行为的影响. X60管线钢的腐蚀速率在湿气介质中随H2S分压升高而增加, 在溶液介质中则先升高后降低, 腐蚀形态均由全面腐蚀趋于局部腐蚀, 腐蚀产物以硫铁化合物(FexSy)为主. H2S分压为2.0 MPa条件下, 溶液介质中形成的腐蚀产物中富S相比例明显增加, HS-和Cl-穿过膜层缺陷引发点蚀, 多孔且不连续的富S膜层进一步促进点蚀发展.     

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。     

C02/H2S对油气管材的腐蚀规律及研究进展

综述了CO2、H2S在单独作用和共存条件下对油气管材的腐蚀机理及影响因素，提出了针对CO2／H2S腐蚀开发经济型油管的设想。     

抗硫碳钢在CO2/H2S条件下腐蚀产物膜特性及对腐蚀的影响

利用自制的高温高压釜,通过失重法、ESEM和EDS等分析技术研究了抗硫碳钢在高温高压CO2/H2S溶液中腐蚀产物膜特性及对腐蚀的影响.结果表明:抗硫碳钢在120℃不同介质条件下腐蚀产物膜的特性对材料的腐蚀有着决定性的作用,分别在CO2,H2S,CO2/H2S条件下,产物膜变得致密,晶柱变细,以无序状堆积,这种致密的腐蚀产物膜具有很好的保护性,降低了碳钢的腐蚀;当加入0.5%HAC时,腐蚀速率明显增大,从其表面膜的组成可以看出,Fe的硫化物含量有所减少,而表面膜中Cr、W的含量增加,使表面膜的骨架更加致密,但是,pH值的降低,加速了膜的溶解,在一定程度上使腐蚀速率比3%NaCl H2S 0.45MPaCO2增加;腐蚀产物膜结构、性质和组成对腐蚀速率有着重要的影响.     

CO2/H2S对油气管材的腐蚀规律

本文综述了CO2、H2S对油气管材的腐蚀机理及影响因素,提出了开发经济型油管的设想.     

耐CO2腐蚀注采管柱评价与选用

CO2腐蚀是油田开发过程中的一个严重问题。采用高温高压釜模拟高含CO2环境,采用失重法研究了13Cr油管试片、镀钨合金试片的防腐蚀性能,并和N80油管试片进行了比较,分析了现场应用效果。结果表明,在富CO2环境下,13Cr油管和镀钨合金管柱的腐蚀速率远小于N80,可作为CO2驱注采防腐蚀管柱。     

X65钢海底管道在CO2/H2S腐蚀环境下的适用性

利用高温高压反应釜模拟试验和电化学测试,研究了X65钢海底管道在CO2/H2S环境下的耐蚀性。结果表明,不加缓蚀剂条件下,X65钢在总压为0.25MPa时的平均腐蚀速率及局部腐蚀风险与总压为0.7MPa时相比,均显著降低。添加100mg/L的缓蚀剂,X65钢的腐蚀速率显著降低,缓蚀效果较好;电化学测试与模拟试验结果一致。降压至0.25MPa分离出部分腐蚀性气体后再输送可大大降低内腐蚀风险,结合缓蚀剂措施,该腐蚀环境下可选择X65钢海底管道输送油气。     

钢的高温高压CO2腐蚀产物膜研究进展

综述了近期国内外在CO2腐蚀产物膜方面的研究进展.其中重点阐述了钢在高温高压CO2环境中腐蚀产物膜的形成机理、主要影响因素、结构沉积过程,力学性能及电化学行为等,并讨论了有关CO2腐蚀产物膜方面的研究方向与内容.     

CO2气体保护焊在钢管拱桥上的应用

介绍了CO2气体保护焊在钢管混凝土拱桥上钢管环缝焊接应用的优势,用实例说明了采用CO2气体保护焊后,生产效率有了明显的提高,同时降低了工人的劳动强度.该工艺完全可以替代焊条电弧焊.采用该工艺能有效地缩短工程制造的周期,大大降低工程制造的成本.     

CO2局部腐蚀测试及评价方法研究

局部腐蚀测试及评价方法一直是困扰腐蚀界的一大难题.本文针对CO2局部腐蚀的特征,研发了一种测量CO2局部腐蚀蚀孔大小的测试装置.它能准确测定蚀孔的有关几何参数,定量评定局部腐蚀的破坏程度;并且根据CO2局部腐蚀的特征,建立一种评定CO2局部腐蚀的方法,分别采用平均最深腐蚀孔深度和计算腐蚀孔体积的方法对CO2腐蚀的3种局部腐蚀形态进行评价;通过对CO2点蚀的测量及评价,验证了局部腐蚀测试装置的有效性和评价方法的准确性.     

X70钢在饱和CO2的HAc-NaAc溶液中的腐蚀行为

用动电位极化曲线和交流阻抗法研究X70钢在饱和CO2的HAc-NaAc溶液中的腐蚀行为。结果表明:酸性溶液中存在CO2时,溶液中H 浓度增大,同时存在可还原的H2CO3、HCO3-,可加快X70钢的腐蚀。X70钢在HAc-NaAc溶液中活性溶解时生成的中间产物为Fe(OH)ads;在饱和CO2的HAc-NaAc溶液中,活性溶解时生成的中间产物仍为Fe(OH)ads。     

电弧辅助活性TIG焊接法

提出了电弧辅助活性TIG焊(arc assisted activating TIG welding,简称AA-TIG焊)的概念,并以SUS304不锈钢作为母材,研究了AA-TIG焊接法的主要工艺参数对焊缝熔深熔宽的影响。结果表明,在相同的焊接工艺参数下,与传统TIG焊相比,AA-TIG焊缝熔深能增加一倍以上,同时熔宽明显收缩。采用AA-TIG焊可不开坡口一次焊透8mm厚不锈钢板,焊接效率明显提高。辅助电弧工艺参数和正常TIG焊工艺参数都对AA-TIG焊焊缝熔深熔宽有一定影响。