X65钢CO2腐蚀产物膜形成机理

用X-射线衍射（XRD）和扫描电子显微分析（SEM）技术研究了X65钢在模拟油田CO：腐蚀环境下腐蚀产物膜的形成与生长过程。结果表明：腐蚀产物膜分为三层，表层由FeCO3等轴晶粒构成；中间层由棒状晶粒构成，且充满孔洞；最内层由致密的FeCO3晶粒构成。三层膜的形成机理为最初的腐蚀过程是钢基体溶解，继而形成Fe3C架构，并在其表面沉积FeCO3晶粒，CO32^-和HCO3^-向内扩散与钢基体直接反应形成中间层和最内层。     

钙离子对NC-55E钢CO2腐蚀产物膜性能的影响

通过线性极化、电化学阻抗谱测试和SEM观察,研究了80℃条件下Ca2+浓度对NC 55E套管钢CO2腐蚀产物膜的形成过程及其保护性能的影响.结果表明,随Ca2+浓度增加,Rp和根据阻抗谱拟合所得的Rf的最大值逐渐增大;在4%的CaCl2溶液中生成的腐蚀产物膜相对更具有保护性;从4%CaCl2腐蚀产物膜的表面和截面形貌可以看出,在浸泡40 h左右,腐蚀产物膜保护性能最好,61 h时,腐蚀产物膜开始发生局部腐蚀而发生破坏;在相同的Cl-浓度条件下,Ca2+的加入降低了金属的腐蚀速率,可以延长腐蚀产物膜的破坏时间,延缓腐蚀的发生.     

温度对管线钢CO2腐蚀产物膜结构的影响

本文主要研究了温度对X65管线钢腐蚀产物膜结构的影响规律。试验结果表明，腐蚀温度提高以后，管线钢表面CO2腐蚀产物膜的晶体形态没有发生明显变化，但是腐蚀产物膜的厚度则变小；同时腐蚀产物膜的硬度和弹性膜量都降低，这主要是因为Ca元素在FeCO3晶体中的含量增加，弱化了FeCO3的晶体结构。     

流动状态下X65管线钢CO2腐蚀产物膜结构和力学性能的评价

针对油气行业常用的X65管线钢,研究了含CO₂腐蚀介质中钢表面形成的腐蚀产物膜结构和力学性能的特征以及介质流动造成的影响。结果表明,静态条件下形成的腐蚀产物膜的主要成分为(Fe,Ca,Mg)CO₃,动态条件下的主要成分为(Fe,Ca)CO₃;介质的流动能够促进腐蚀产物膜的形成,但对膜的硬度以及杨氏模量影响不大;腐蚀产物膜的断裂韧性随着流速的增大先下降后上升,流动状态下内层腐蚀产物膜的致密性较好,膜与基体的结合强度较高。     

直流杂散电流对X65钢腐蚀行为的影响

采用电化学方法对不同直流干扰下X65钢的自腐蚀电位、极化曲线和电化学阻抗谱进行了测试,研究了直流杂散电流对X65钢腐蚀行为的影响。结果表明:当直流干扰小于0.5A时,X65钢会发生钝化,腐蚀速率降低;当直流干扰大于0.5A时,保护膜被溶解,腐蚀转向活性溶解过程,X65钢腐蚀加剧。     

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.     

温度对X65和3%Cr管线钢CO2腐蚀行为的影响

利用高温高压反应釜对X65及新研制开发抗CO2腐蚀的含3%Cr低合金管线钢在不同温度下的CO2腐蚀行为进行研究。结果表明,X65管线钢腐蚀速率随温度升高呈先增大后减小的规律,在80℃附近达极大值,含3%Cr低合金管线钢的腐蚀速率随温度升高呈单调增加趋势。X65管线钢腐蚀产物膜以FeCO3晶体堆垛为主要特征,含3%Cr低合金管线钢腐蚀产物膜主要由FeCO3和Cr(OH)3组成,随温度升高腐蚀产物中的Cr含量显著提高,Fe含量明显下降。含3%Cr低合金管线钢表面形成的富Cr腐蚀产物膜结构致密无孔洞,显著降低均匀腐蚀速率和有效抑制局部腐蚀发生。     

pH值对X80管线钢土壤腐蚀行为的影响

利用电化学阻抗谱(EIS)技术及Mott-Schottky测试方法研究了pH值对X80管线钢土壤腐蚀行为的影响.结果表明:X80管线钢在土壤环境中会形成一层保护性好的钝化膜,其中,钝化膜的膜电阻、离子的传递电阻及扩散电阻随着介质pH值的增加而增大,表明钝化膜对基体的保护作用随介质pH值的增加而增强.Mott-Schottky分析表明,钝化膜呈现n型半导体特性,随着介质pH值的增加膜内的施主密度增加,平带电位与介质pH值具有良好的线性关系,其拟和斜率约为74.14mV/pH.     

氮元素对2Cr13不锈钢CO2腐蚀产物膜结构和电化学性能的影响

利用高温高压釜进行2Cr13不锈钢的高温高压CO2腐蚀实验,用扫描电镜（SEM）和X射线光电子谱（XPS）分析腐蚀产物膜的形貌和成分,电化学交流阻抗谱测试腐蚀产物膜对2Cr13不锈钢电极过程影响,失重法评价两种2Cr13不锈钢CO2均匀腐蚀速率．结果表明：含氮钢的腐蚀产物膜结构比较疏松,腐蚀膜中的Cr2O3被CrN和Na3CrO4部分替代,并且含有较多的Fe3O4和α—FeOOH,其膜的电阻值比不含氮的2Cr13钢的小,腐蚀速率较大．     

温度对X52管线钢C02腐蚀电化学行为影响

利用动电位极化和电化学阻抗谱技术,研究了温度（30℃,50℃,70℃）对X52管线钢在饱和CO2的NaCl溶液中腐蚀过程的影响。由实验结果得出温度升高促进腐蚀反应的阳极过程和阴极过程,使X52管线钢腐蚀速率增大而且温度对阴极过程的促进作用大于阳极,使Ecorr正向移动;同时温度升高增大了腐蚀产物的形成速率,使其在电极表面析出并以膜层的形式存在,但温度的改变并没有改变X52管线钢在此环境下的腐蚀机理。     

X65钢在模拟集输管道环境中的腐蚀行为

通过腐蚀失重、SEM、XRD等方法,研究了X65钢在模拟集输管道CO_2/油/水环境中的腐蚀特性。结果表明:X65钢腐蚀速率随流速和CO_2分压升高均呈现先增大后减小的趋势,存在临界流速和临界压力;低于临界值,基体表面上生成的腐蚀产物疏松多孔、不稳定,高于临界值后形成的产物膜致密、附着力较强,具有一定保护作用;流速增大超过1m/s会使油膜比较均匀地吸附在试样表面,减少了腐蚀反应活性点,一定程度上保护了基体不被腐蚀,腐蚀速率下降;随CO_2分压增大,CO_2在原油内的溶解度增加使原油黏度下降,流动性变好,与基体接触和吸附的概率增加,对X65钢的缓蚀作用增强,也会使腐蚀速率下降。     

X65管线钢在模拟土壤中的腐蚀行为

以华南某地酸性土壤为参考土壤体系,采用硅藻土模拟土壤实验室加速腐蚀法,应用X射线衍射仪、扫描电镜、电化学工作站等系统研究了X65管线钢在模拟土壤腐蚀环境介质中埋地腐蚀不同周期的腐蚀行为。结果表明:在该模拟土壤环境中X65管线钢表面腐蚀形貌由不均匀的点蚀发展为较为均匀的全面腐蚀,电化学极化曲线表现为阳极活化控制,自腐蚀电位出现正移,腐蚀产物主要由α-FeOOH、Fe_3O_4、Fe_2O_3等组成。     

加载波形对X65钢腐蚀疲劳裂纹萌生及扩展的影响

采用疲劳实验研究了不同加载波形下X65钢在空气和海水中的疲劳行为。结合SEM结果,对疲劳断口和次生裂纹进行了观察。结果表明,在空气和海水中,正锯齿波加载下X65钢的疲劳寿命最大,三角波次之,正弦波最短。与在空气中相比,X65钢在海水中的疲劳寿命显著降低。正弦波与三角波加载时应力上升时间较短,有利于位错开动,加快裂纹萌生。其中正弦波在σ_max的保载时间最长,有利于位错滑移形成,疲劳裂纹扩展速度最快。在海水环境中,Cl^-促进了X65钢表面点蚀萌生,成为腐蚀疲劳裂纹源。当裂纹形成后,电解质进入裂纹间隙,在交变应力作用下裂纹反复张开与闭合,导致裂纹快速扩展。在海水中,当加载波形为正锯齿波时,X65钢的腐蚀疲劳裂纹的扩展机制为阳极溶解,而当加载波形为正弦波和三角波时,X65钢的腐蚀疲劳的扩展机制均为氢脆+阳极溶解混合机制,其中加载正弦波时腐蚀疲劳开裂敏感性最大。     

X65和X80管线钢在大港模拟土壤溶液中的阴极保护参数研究

目的为管道安全运行提供支撑。方法通过搭建室内实验系统,基于极化曲线法和电化学阻抗谱法(Electrochemical Impedance Spectroscopy,EIS),对X65和X80管线钢在大港模拟土壤溶液中的阴极保护参数进行系统的实验及理论研究。结果通过分析X65和X80管线钢的极化曲线,发现在大港模拟土壤溶液中,X65管线钢的阴极保护电位范围为-400~-1200 mV,而X80管线钢的阴极保护电位范围为-400~-1150 mV。基于X65和X80管线钢的EIS结果,通过研究电荷转移电阻Rt随阴极极化电位Ee,c的变化趋势,进一步探明在大港模拟土壤溶液中,X65管线钢的析氢电位为-970 mV,最佳保护电位为-850 mV,而X80管线钢的析氢电位为-960 mV,最佳保护电位为-800 mV,从而明确了在大港模拟土壤溶液中,X65管线钢析氢电位小于X80管线钢的析氢电位。结论探明了X65和X80管线钢在大港模拟土壤溶液中的阴极保护参数,发现X65管线钢的析氢电位及最佳保护电位均小于X80管线钢,为X65和X80管线钢的阴极保护提供了一定理论依据。     

含硫原油对X65钢管道顶部腐蚀实验研究

利用高温腐蚀试验箱,模拟输油管道的腐蚀环境,研究X65钢管道在含硫原油中的腐蚀行为。利用扫描电子显微镜 (SEM)、能谱分析 (EDS) 和X射线衍射 (XRD) 等分析技术,对比分析不同腐蚀时间、温度下样品腐蚀产物的组织形态与成分,研究腐蚀时间及原油温度对X65钢管的腐蚀影响规律。结果表明,随着腐蚀时间的延长,试样腐蚀速率先增大后减小,最后趋于某一定值;温度对试样腐蚀速率影响较明显,由于重力作用腐蚀产物呈下坠状附着在试样表面,腐蚀形态为全面腐蚀。在低温时腐蚀产物主要成分为铁的氧化物,在温度较高时腐蚀产物中出现Fe₂S等具有保护性的腐蚀产物。     

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。     

氯离子和直流电流密度对X65钢的腐蚀研究

目的通过浸泡实验和腐蚀图像表征方法研究氯离子和直流杂散电流共同作用下X65钢的腐蚀特征。方法通过浸泡实验,在不同氯离子浓度和直流电流密度的共同作用下,通过失重法计算X65钢的均匀腐蚀速率。通过三维显微镜对浸泡后的腐蚀形貌进行观察,确定其主要腐蚀形态和发展规律。结果在不同的氯离子浓度下,X65钢的均匀腐蚀速率基本不变,误差主要来自于腐蚀产物清洗不彻底和环氧树脂吸水的差异性。而腐蚀速率与直流电流密度成正比,氯离子主要作用是使试片形成不同的局部腐蚀特征,破坏了试片表面的均匀腐蚀,而加剧了局部腐蚀,但对整体的腐蚀速率基本没有影响。结论引起管道腐蚀失重的主要因素为流出管道的直流电流密度,而与所处环境无关。低氯离子浓度是导致局部腐蚀的主要原因,随着氯离子浓度的增大,腐蚀逐渐向均匀腐蚀转变。直流电流密度造成的腐蚀以均匀腐蚀为主。     

硫酸根浓度对X70钢在卵石黄泥土中腐蚀行为的影响

利用极化曲线法、电化学阻抗法和扫描电镜研究了硫酸根浓度对X70钢在卵石黄泥土中腐蚀行为的影响。结果表明,在不同硫酸根浓度的卵石黄泥土中,随着硫酸根浓度的增大,X70钢的自腐蚀电位负移,自腐蚀电流密度增大。交流阻抗谱表现为叠加的双容抗弧,弧半径随硫酸根浓度的增大而减小。X70钢在加入0.5%硫酸根的土壤中发生较严重的坑点腐蚀。