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。     

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.     

模拟塔里木油田环境中低Cr钢的H_2S/CO_2腐蚀行为

通过高温高压腐蚀试验,运用SEM、XRD、EDS等分析技术.研究了普通P110与3Cr110钢在模拟塔里木油田现场环境中的CO2/H2S腐蚀特征.结果表明:在模拟CO2腐蚀环境中,这两种材料的腐蚀产物为FeCO3,3Cr110表现出良好的抗CO2均匀腐蚀及局部腐蚀能力,其平均腐蚀速率显著小于普通P110;模拟CO2/H2S腐蚀条件下,两种材料的均匀腐蚀速率远小于单独CO2腐蚀环境下的均匀腐蚀速率,表面腐蚀产物为FeS,H2S腐蚀占主导作用,Cr元素在低Cr钢腐蚀产物膜中的富集,其腐蚀产物Cr(OH)3改善了腐蚀产物膜的稳定性,显著提高了低Cr钢的抗均匀腐蚀及局部腐蚀能力.     

高温高压环境下压力管道用钢的二氧化碳腐蚀行为研究

研究了高温高压环境下Cr合金管线钢的CO2腐蚀过程。结果表明,因点蚀源受到富Cr产物膜的抑制不能立即扩展,试样出现钝化现象。腐蚀过程中,腐蚀产物膜的密度先升高后减低。腐蚀167 h后由于含Cr化合物充满了腐蚀产物膜并且FeCO3颗粒逐渐长大,使得腐蚀产物膜再次变得致密。     

湿气温度对3Cr管线钢CO2腐蚀行为的影响

利用高温高压冷凝反应釜模拟深海湿气管道的现场环境,研究了湿气温度对3Cr管线钢湿气CO2腐蚀行为的影响;运用扫描电镜(SEM)和能谱(EDS)等分析技术对试样表面腐蚀产物的形貌和成分进行了分析。结果表明,在相同管壁温度(10℃)下,湿气温度在30～90℃内范围变化时,3Cr管线钢的平均腐蚀速率随湿气温度的升高而增大,且都没有发生局部腐蚀。在这些湿气温度条件下,3Cr管线钢的腐蚀产物膜是两层结构,外层膜的主要成分为FeCO3,内层为非晶态的富Cr膜。     

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.     

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。     

3Cr管线钢CO_2腐蚀实验研究

用线性极化法(LPR)研究了3Cr管线钢在高温高压CO_2腐蚀环境下的腐蚀速率,利用电化学阻抗谱(EIS)结合SEM与EDS研究了腐蚀不同时间的腐蚀产物膜.利用EIS监测到腐蚀产物膜中出现二次富Cr程度低的内层膜,并对其进行了分析.结果表明,腐蚀产物膜分为向基体内部原位生长的非晶富Cr层与腐蚀后期在其上沉积的FeCO_3晶粒层两部分,腐蚀膜内含Cr化合物的不断富集和致密度的提高,是腐蚀速率持续下降的主因;含Cr化合物的成膜需要一定的Cr~(3+)浓度;由于3Cr管线钢的点蚀源处的局部腐蚀速率较快,导致Cr~(3+)局部富集成膜,使点蚀源内腐蚀产物膜Cr/Fe比远高于周围,从而抑制了蚀坑的发展.     

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.     

模拟CO2驱环境下3Cr和20#集输管线钢防腐性能对比

利用高压反应釜模拟了陕北某油田CO2驱油环境进行了不同温度和不同CO2分压3Cr和20#集输管线钢的腐蚀行为以及三种缓蚀剂对其缓蚀性能进行了研究,计算并对比了其腐蚀速率及缓蚀效率,分析了腐蚀产物膜表面形貌,对两种材质经济性能进行了对比。结果表明,相同CO2分压下,20#钢55℃时的腐蚀速率明显大于3Cr钢甚至接近3倍,但较低温度30℃时3Cr和20#钢的腐蚀速率较接近;咪唑啉缓蚀剂能较好控制CO2腐蚀;低合金钢3Cr相对于20#钢具有更显著的经济效益。     

高温高压CO_2腐蚀环境中含Cr低合金钢耐蚀机理的研究进展

阐述了含Cr低合金钢耐CO_2腐蚀的机理,并介绍了如何通过极化曲线来确定含Cr低合金钢是否耐蚀的方法,同时也列举了含Cr低合金钢腐蚀产物膜沉积机制的最新进展,并提出了含Cr低合金钢耐蚀机理研究中亟待解决的问题。     

CHARACTERISTICS AND FORMATION MECHANISM OF CORROSION SCALES ON LOW--CHROMIUM X65 STEELS IN CO2 ENVIRONMENT

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FeCO₃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)₃共沉积层膜对低铬钢的抗CO₂腐蚀性能具有关键的影响.     

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。     

13Cr系列不锈钢在模拟井下介质中的CO2腐蚀研究

根据某油田不同井况条件,配制不同井下模拟溶液,用高温高压釜研究了4种不同成分的13Cr马氏体不锈钢在不同温度、Cl^-浓度和CO₂分压下的腐蚀行为,对腐蚀性能进行了评价,用SEM,EDS,XRD和XPS等方法对腐蚀产物的形貌与成分进行了观察分析。结果表明,随着温度的升高及Cl^-浓度和CO₂分压的增大,13Cr系列不锈钢的腐蚀速率均相应增大,腐蚀速率由高到低的排序为13Cr-0>13Cr-1>M13Cr>S13Cr;其腐蚀产物膜的形貌与结构也有明显差异。     

Accelerated corrosion of five commercial steels under a ZnCl2-KCl deposit in a reducing environment typical of waste gasification at 673-773 K

The corrosion of five Fe-Cr commercial steels containing 0-18 wt.% Cr at 673-773 K has been studied in a reducing H₂-HCl-CO₂ atmosphere under a ZnCl₂-KCl deposit typical of waste gasification environments. In comparison with the behavior of the same steels in a similar gas mixture without salt deposit, all steels suffered from accelerated corrosion induced by the salt and formed porous scales with poor adherence to the underlying steels. Some Cl was detected close to the steels/scale interface, indicating that Cl-containing species were able to go through the scale down to the metal matrix. Even though the corrosion rates generally decreased with increasing Cr content, the high-Cr stainless steel SS304 was still unable to provide a good corrosion resistance against the ZnCl₂-KCl deposit. The reaction mechanisms are discussed on the basis of thermodynamic considerations and of the “active oxidation” model.     

The influence of alloying elements on the corrosion behaviour of ferritic steels in simulated combustion atmospheres

The low‐chromium steels (Cr content 0.7–1.4 wt.%) are usually being used in low temperature boiler applications where the environments are not so aggressive as in waste‐fire boilers. To improve their mechanical properties and corrosion resistance several alloying elements have been used. In the present study the new low‐chromium steels modified with Si, Ni and Ce have been investigated. These steels were compared with the common boiler steel – 2.25Cr1M. The multi‐sample exposure tests were made in moist air (8% O₂ + 15% H₂O) with and without 200 ppm SO₂ or 2000 ppm HCl addition at the isothermal temperature of 500°C. Corrosion products were analysed by Scanning Electron Microscope with Energy Dispersive Spectrometer (SEM/EDS) and XRD techniques. The results of the study show that addition of Ni and Si to the steels studied could improve their corrosion resistance, but only in moist air atmospheres. In SO₂‐containing atmospheres the corrosion resistance seems to remain the same, when in HCl‐containing atmospheres Ni and Si additions seem to have a negative effect on the corrosion behaviour. As could by seen from SEM analysis, the scales formed, on the steels with above elements, are more adherent to the metallic core. The cerium was added to the studied materials mainly to improve their mechanical properties. This alloying element seems to increase the corrosion rate of materials, especially in atmospheres containing Cl.     

石油专用管中的带状组织对低温区CO2腐蚀的影响

对带状组织级别不同的两种石油专用油管钢在低温区饱和二氧化碳NACE溶液（5％NaCl＋0．5%CH3COOH）中进行CO2腐蚀实验,并对两种钢的腐蚀速率和腐蚀形态进行了分析对比。结果表明：带状组织级别高的钢,发生局部腐蚀的倾向性大。为了提高石油专用管抗CO2腐蚀性能,应控制带状组织级别。     

Cr对钢耐海水腐蚀性的影响

获得了５种含铬低合金钢在海水中暴露１、２、４、８（７）年的腐蚀数据,讨论Ｃｒ对钢耐海水腐蚀的影响,铬钢的耐海水腐蚀性不仅与Ｃｒ的含量有关,还与其他复合合金元素有关。短期浸泡时,钢的耐海水腐蚀性随铬含量（无其他合金元素复合）增加而提高。长期浸泡,Ｃｒ对钢的耐海水腐蚀性有害,约１％Ｃｒ与Ｍｏ（－Ａｌ）复合对钢的耐海水腐蚀性的影响与Ｃｒ的影响没有左别大于２％Ｃｒ与Ｍｏ（－Ａｌ）复合大幅度提高钢在海水中短期浸泡的耐蚀性,并使耐蚀性逆转时间明显推迟.小于1%Cr与Mn-Cu、Cu-Si-V、Ni-Cu-Si、Ni-Mn等复合对钢的耐海水腐蚀性有害。     

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。