含Cr低合金钢的CO2腐蚀产物膜形成及机理研究进展

针对含Cr低合金钢石油专用管的CO₂腐蚀产物膜,介绍了CO₂腐蚀产物膜的形成机理,总结了含Cr低合金钢的CO₂腐蚀产物膜的影响因素,其中包括Cr含量、温度、CO₂分压、pH值、腐蚀时间、Cl^-浓度、流速等对其腐蚀产物膜的影响,并对腐蚀产物膜的结构与成分进行总结,归类了缓蚀剂对含Cr低合金钢石油专用管的保护办法,以期为今后含Cr低合金钢的CO₂腐蚀产物膜的研究提供借鉴。     

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.     

覆有短期腐蚀产物膜的X80钢的电化学行为

将X80钢放入酸性鹰潭土壤模拟溶液中浸泡30 d使其表面形成短期腐蚀产物膜,采用SEM,EDS和XRD对腐蚀产物膜的表面形貌、元素和物相组成进行测试与分析,通过极化曲线和电化学阻抗方法考察腐蚀产物膜对X80钢电化学腐蚀行为的影响。结果表明：与X80裸钢相比,腐蚀产物膜作用下的X80钢的自腐蚀电位更负,自腐蚀电流密度更大。这是因为产物膜主要由Fe₃O₄和β-FeOOH组成,短期形成的Fe₃O₄产物膜存在很多微小孔洞和微裂纹等缺陷,为溶液中侵蚀性Cl^-的吸附和滞留提供了潜在场所,同时也增大了基体和腐蚀介质反应的有效面积;而产物膜中的β-FeOOH抗Cl^-侵蚀作用很弱,且参与了阴极还原反应。这些因素的综合作用导致覆有短期腐蚀产物膜的X80钢在酸性土壤模拟溶液中表现出更大的腐蚀速率。     

CO2腐蚀的产物膜及膜中物质交换通道的形成

用SEM分析CO2腐蚀过程中腐蚀产物膜及膜中物质交换通道的形成。在CO2腐蚀过程中形成的腐蚀产物FeCO3膜分为结构和成分各不相同的三层，且膜内有众多通道，造成腐蚀介质穿透膜进入金属表面腐蚀金属。宏观和微观通道形成的原因包括膜形成过程中的缺陷、膜在腐蚀介质中的溶解、应力造成的腐蚀产物膜的破裂等，正是由于膜中大量通道的存在造成材料严重的局部腐蚀。     

油气开发过程中CO2腐蚀产物膜的研究进展

综述了国内外油气井开发过程中油套管钢CO2腐蚀产物膜的研究现状，包括：PCO2≤2MPa条件下膜的形成机理、组织结构、力学性能、离子选择渗透性及破损条件；同时指出在油气开发过程中CO2腐蚀产物膜的研究方向。     

不同温度下H2S/CO2腐蚀产物膜对T95套管腐蚀行为的影响

目的探究不同温度下H_2S/CO_2腐蚀产物膜对T95钢腐蚀行为的影响。方法将T95油管钢切割成15 mm×10 mm×3 mm的规格,表面经抛光打磨后,利用千分尺测量具体尺寸,用AR2140电子天平称量。试片分别垂直置于上支架与下支架,下支架平稳放入釜底,而后加入模拟地层水,确保实验介质浸没下支架试样而不与上部挂片试样接触。在气密性良好的基础上连续2 h通入N_2除氧,而后顺序通入H_2S、CO_2和N_2,并升温升压至实验要求。72 h后将试样从气、液相中取出,分别取样采用电子显微镜观察腐蚀产物膜的微观形态,并利用X射线能谱仪分析腐蚀产物膜的成分,并计算去除腐蚀产物后试样在气相/液相中的腐蚀速率。结果 T95试件在H_2S/CO_2的液相环境中的腐蚀速率整体比气相环境大,这可能是因为液相腐蚀产物膜较气相腐蚀产物膜疏松。温度对H_2S/CO_2腐蚀产物膜的形成具有重要影响,随着温度的升高,H_2S/CO_2腐蚀产物膜逐渐变厚,但成膜效果变差,高温下的腐蚀产物膜具有一定保护作用而使得腐蚀速率增大的幅度变缓。T95钢腐蚀产物膜的主要成分是FexSy系列化合物和FeCO_3,同时还形成Cr(OH)_3和Cr_2O_3非晶态产物,这些产物起到了阻隔阴离子穿透腐蚀产物膜的作用,使与金属基体界面接触的阴离子溶度降低,抑制了金属基体的阳极反应而减小腐蚀速率。而形成的腐蚀产物膜,造成界面反应的时间常数和Rt值明显增大,一定程度上阻碍腐蚀的继续发展。结论温度对H_2S/CO_2腐蚀产物膜的形成具有重要影响,H_2S/CO_2腐蚀产物膜随着温度的升高逐渐变厚,但成膜效果变差,温度大于120℃时,腐蚀产物膜具有一定的保护作用而使得腐蚀速率增大的幅度变缓。     

温度对油管钢CO2腐蚀产物膜的影响

利用静态高压釜对二种油管钢N80、P110和J55进行了CO2腐蚀试验,通过扫描电镜(SEM)对比分析了腐蚀产物膜厚度和表面晶粒尺寸随温度的变化。结果表明,在试验条件下,三种钢的腐蚀产物膜厚度随温度变化情况相近,最大值均在120℃,最小值对应温度则不同;表面晶粒尺寸出现了一峰一谷,峰值均在120℃,谷值对应温度却小同。     

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。     

N80钢CO2腐蚀产物膜研究

在模拟油田CO2腐蚀环境下，用XRD、EDS和SEM研究了N80钢腐蚀产物膜的形成与发展情况。结果表明，在本试验条件下N80钢CO2腐蚀产物膜对基体具有一定的保护作用，可以降低腐蚀速率。腐蚀产物膜分3层，讨论了3层膜的结构特征与形成机理。初步研究了腐蚀产物膜的破坏特征。腐蚀产物膜的晶体类型是（Fe,Ca)CO3复盐。     

高含H2S/CO2环境中套管钢腐蚀行为与腐蚀产物膜关系

研究了在高含H1S/CO2环境中腐蚀产物膜在套管钢腐蚀过程中作用.通过模拟某气田井下腐蚀环境,采用失重腐蚀方法研究了NT80ss和L80钢钢在1.5MPu、30～120℃环境中腐蚀规律,并采用电化学交流阻抗(EIS)技术和扫描电镜(SEM)分析了腐蚀产物膜和腐蚀行为的关系.结果表明:60℃为NT80ss和L80钢腐蚀的临界温度,低于60℃时.随温度增加,腐蚀速率降低,高于60℃时,腐蚀速率随温度增加而增大;与其它温度相比,在60℃环境中NT80ss和L80钢腐蚀产物膜的阻抗能力最强、膜的致密性最好,相应腐蚀速率最低.     

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。     

高温CO2腐蚀产物膜的结构特征与磨损性能

在高温高压静态釜的模拟油田采出液中用N80钢制取了CO2腐蚀产物膜，用扫描电镜测定了膜表面晶粒大小和厚度并分别观察了腐蚀膜磨损前后的形貌特征，利用自制的磨损装置对比分析了在水，砂两相介质中膜的磨损性能与成膜温度、膜层形貌和结构、流速及砂粒度之间的关系。结果表明，腐蚀膜的断面形貌呈双层结构；膜表面晶粒大小和厚度随着温度而变化，膜初速磨损量和总磨损量随着成膜温度的变化分别与表面晶粒大小和膜厚相对应；内层膜的耐磨性能比表层的要好，靠近基体表面，耐磨性能提高；砂粒度越大或转速越高，膜的磨损量越多。     

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。     

70Cu—30Ni合金海水腐蚀产物膜形成过程

本文研究了７０Ｃｕ－３０Ｎｉ合金海水暴露不同时间腐蚀产物膜特征和成分变化。研究表明，该合金腐蚀产物膜内存在的一个富Ｎｉ区随着暴露时间延长而变宽且Ｎｉ的富集程度增加，富Ｎｉ腐蚀产物膜充当阳极，从而保护基体，长期暴露所形成的腐蚀产物膜出现裂纹或沟，这是由于膜下基体在这些位置存在结构或成分的变化使膜的生长速度减慢或者内应力导致膜的破裂，随着外层膜的溶角与脱落，原裂纹或沟成为凸出条纹，凸出条纹中Ｎｉ与Ｃｕ     

N80油套管钢CO2腐蚀产物膜特征

在模拟的油田高温高压现场环境下研究了普通N80级油套管钢和含4％－5％Cr的N80油套管钢CO2腐蚀产物膜结构和离子选择性特征。结果表明，普通N80油套管钢形成的FeCO3腐蚀产物膜具有阴离子选择透过性，这种特征对基体保护性较差，且容易诱发点蚀：含4％－5％Cr的N80油套管钢形成的Cr(OH)3非晶态腐蚀产物膜具有阳离子选择透过性，它不仅可以显著降低腐蚀速率，而且可以抑制点蚀的发生。     

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．     

时间、pH和Cl~-对既成膜管线钢腐蚀电化学行为的影响

采用极化曲线和EIS技术研究了时间、pH和Cl-对既成膜管线钢X65和X70腐蚀电化学行为的影响。结果表明,两种既成膜管线钢的电化学阻抗谱均由高频容抗和低频感抗组成,含两个时间常数;各条件下形成的既成膜覆盖度较高但致密性不好,发生进一步活性溶解有限;时间、pH和Cl-对腐蚀电化学行为的影响与既成膜的特性密切相关,当成膜充分且无内应力破裂时,既成膜X70钢比X65更难发生进一步腐蚀,且对Cl-浓度变化不敏感。     

690合金在含Pb高温高压水中的腐蚀产物膜

将690合金样品在高压釜内进行4400 h含高温高压水腐蚀试验,采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射分析(XRD)、俄歇电子能谱(AES)和拉曼光谱(Raman)等研究690合金在含Pb高温高压水中形成的腐蚀产物膜,研究690合金在含Pb溶液中腐蚀产物膜的生长规模。结果表明:690合金在晶界处腐蚀较快,腐蚀形貌呈晶格网状;腐蚀产物膜中含有Pb呈外层富镍内层富铬的双层结构;腐蚀产物膜主要由Cr、NiFe、NiO等氧化物和Ni相组成;Pb掺杂于腐蚀产物膜,降低了腐蚀产物膜的保护性,增加了690合金的腐蚀速度。     

2205双相不锈钢腐蚀行为的影响因素

综述了2205双相不锈钢在应用过程中常见的腐蚀影响因素,包括热处理工艺、活性阴离子和缓蚀剂离子等。重点阐述了这些因素对材料微观组织、力学性能及电化学腐蚀行为的作用规律,最后讨论了其在应用中存在的问题,并对未来的发展做了一些展望。     

温度对油管钢CO2腐蚀行为的影响

利用高温高压反应釜进行腐蚀模拟试验,采用失重法、SEM和XRD等手段研究了温度对N80钢在4MPaCO2分压下CO2腐蚀行为的影响。试验结果表明:N80钢在4 MPa CO2分压下腐蚀较为严重。在温度较低时,腐蚀产物晶粒粗大且堆垛比较疏松,对基体保护性较差;随温度升高,腐蚀产物膜变得致密稳定,腐蚀速率显著降低,腐蚀特征由局部腐蚀转变为全面腐蚀。