模拟塔里木油田环境5Cr套管用钢的H_2S/CO_2腐蚀行为

运用腐蚀失重和电化学测量技术,研究5Cr套管用钢在模拟塔里木油田环境的H2S/CO2腐蚀行为。结果表明:在模拟CO2腐蚀环境中,由于Cr元素在腐蚀产物膜中的富集显著改善了膜的保护性,5Cr钢表现出良好的抗CO2均匀腐蚀和局部腐蚀能力;在模拟CO2/H2S腐蚀条件下,H2S腐蚀占主导作用,其均匀腐蚀速率远小于单独CO2腐蚀环境中的均匀腐蚀速率;5Cr钢H2S腐蚀的阳极极化曲线存在较为明显的钝化区,交流阻抗图谱(EIS)拟合的H2S腐蚀极化电阻远大于CO2腐蚀极化电阻。     

13Cr油套管钢CO2腐蚀产物膜的能谱分析

利用高温高压釜,模拟油田腐蚀环境条件,采用13Cr油套管钢制备了CO2腐蚀产物膜,借助电子扫描显微镜（SEM）观察了腐蚀膜的表面和横截面形貌,通过X射线能量散射分析（EDAX）、X射线衍射（XRD）和X射线光电子光谱（XPS）等方法测定和分析了腐蚀产物膜的组成,以推测13Cr钢的CO2腐蚀机制。结果表明,13Cr钢在试验条件下以均匀腐蚀形成的CO2腐蚀产物膜具有双层结构;该腐蚀产物膜主要含有Fe、Cr、C和O四种元素;表层主要是粗大松散的FeCO3晶体颗粒堆积而成,内层是细小致密的晶态FeCO3和非晶态的Cr（OH）。微粒构成;内层膜较好的致密性和离子透过选择性是13Cr钢具有较好耐CO2腐蚀性能的主要原因。     

低Cr钢在H_2S/CO_2环境中的腐蚀行为研究

运用腐蚀失重和电化学测量技术,研究普通低Cr油套管用钢在模拟塔里木油田环境的H2S/CO2腐蚀行为.结果表明:在模拟CO2腐蚀环境中,Cr元素在腐蚀产物膜中的富集显著改善了膜的保护性,低Cr钢表现出良好的抗CO2均匀腐蚀和局部腐蚀能力;在模拟CO2/H2S腐蚀条件下,H2S腐蚀占主导作用,其均匀腐蚀速率远小于单独CO2腐蚀环境中的均匀腐蚀速率;低Cr材料H2S腐蚀的阳极极化曲线存在较为明显的钝化区,交流阻抗图谱(EIS)拟合的H2S腐蚀极化电阻远大于CO2腐蚀极化电阻.     

Cr对Q125级套管钢组织性能及CO2/H2S腐蚀行为的影响

为了明确Cr元素对深井、超深井用Q125级套管钢性能的影响,本文设计了4种不同Cr含量的石油套管钢,研究了Cr含量对试验钢组织、力学性能以及CO₂／H₂S腐蚀行为的影响．试验结果表明:Cr质量分数在0.4％～3％变化时,试验钢的屈服强度、抗拉强度随着Cr含量的增加而增大,但横向、纵向冲击功及延伸率则呈现先增大后减小的趋势,当Cr质量分数为1％时,冲击功和延伸率达到最大值;在CO₂／H₂S共存环境下,4种试验钢腐蚀产物膜均分为两层,内层以FeCO₃为主,外层则是FeS和FeS1-x为主,而Cr主要在腐蚀产物膜的内层富集,且随着基体中Cr含量的增加腐蚀产物内层膜的Cr含量也随之增加;Cr的富集增加了腐蚀产物的致密性,进而提高了阻碍基体表面与液体之间离子扩散的能力,使得钢的腐蚀性能得到提高．     

CO2腐蚀产物膜的微观形貌和结构特征

研究了碳钢、低Cr钢在不同条件下形成CO2腐蚀产物膜的微观形貌、成分和结构特征.结果表明,N80(碳钢)、1Cr-L80形成的腐蚀产物膜主要由FeCO3晶体堆垛而成,而3Cr-L80、5Cr-L80的表层则形成大面积的含Cr化合物,主要为Cr(OH)3和Cr2O3.这些Cr的化合物脱水后比较疏松,容易形成龟裂.在静态条件下,碳钢和含Cr钢的腐蚀产物膜均具有分层结构,碳钢外层与内层腐蚀产物膜的成分变化不大,主要为Fe、Ca碳酸复盐.含Cr钢的内层腐蚀产物膜中出现Cr元素的富集,外层主要为Fe、Ca碳酸复盐.随着Cr含量的增加,材料的腐蚀产物膜向非晶态转变.在静态条件下,低Cr钢比碳钢的腐蚀速率稍大;在动态(1.5 m/s)条件下,含Cr钢的腐蚀速率明显低于碳钢,而且腐蚀速率随着Cr含量的增加而下降.     

X52钢在H2S/CO2饱和5%NaCl溶液中的腐蚀行为研究

通过动电位扫描、交流阻抗、失重法等试验方法和SEM、EDS、XRD等表面分析技术对APIX52钢在35℃的H2S/CO2饱和5%Nacl溶液中的腐蚀行为进行了研究.结果表明,在本试验条件下,APIX52钢以H2S腐蚀为主,随着时间的延长,X52钢的腐蚀速率逐渐减小,最后趋于一稳定值;腐蚀产物膜为双层结构,膜外层较为致密,富含元素Fe和S,膜内层比较疏松,富含元素Fe和O.这种双层结构与腐蚀产物膜的离子选择性有关.     

含H2S/CO2腐蚀环境下80S和80S-3Cr抗硫油管材料的性能研究

天然气开发生产中常有H2S、CO2共存,引起生产油管严重腐蚀,为了研究H2S/CO2腐蚀环境中不同含硫量对80S和80S-3Cr 2种抗硫油管材料抗腐蚀性能的影响,通过动电位极化扫描和电化学交流阻抗测试研究了2种材料的电化学腐蚀行为.研究结果表明:(1)2种材料的极化曲线均随含硫量增大向X轴负向移动,阴极反应由活化和扩散作用联合控制,当Na2S·9H2O浓度达到1.0％时极化曲线的阳极分支出现了钝化区;(2)2种材料的腐蚀电位Ecorr均随含硫浓度增大而负向增大,其腐蚀电流密度Jcorr减小,各相应条件下80S-3Cr的Jcorr相比80S更小;(3)含硫条件下Nyquist谱具有中高频区容抗弧和低频区Warburg阻抗的2个时间常数,且Warburg阻抗特征随含硫浓度增大而更明显;(4)随含硫浓度增大,电荷传递电阻Rt不断增大,而Warburg阻抗Zw减小;(5)基体表面先形成的腐蚀产物中的S元素含量更高,80S-3Cr的腐蚀产物与80S相比S元素含量更低.综合可知:H2S、CO2共存腐蚀环境中在金属表面优先形成了具有保护性的硫化铁类产物,抑制了金属材料的腐蚀,同时80S-3Cr材料与80S材料相比具有更好的抗H2S/CO2腐蚀性能.     

管线钢在湿气介质中的H_2S/CO_2腐蚀行为研究

利用高温高压反应釜模拟高含硫气田H2S/CO2共存环境,在流动湿H2S/CO2介质中进行腐蚀实验,辅以SEM,EDS和XRD,探讨了湿气介质中高H2S分压对API-X52和API-X60管线钢H2S/CO2腐蚀行为的影响。两种钢在湿气介质中的腐蚀速率均随H2S分压的升高而增加,X60腐蚀速率略高于X52,随着H2S分压由0.15MPa增至2.0MPa,腐蚀形态由全面腐蚀趋向局部腐蚀,腐蚀过程由H2S控制,腐蚀产物以四方晶系的FeS1-x(Mackinawite)为主。X60钢表面出现氢鼓泡,内部发生氢致开裂。     

抗CO2腐蚀低Cr管线钢组织和性能研究

在管线钢中添加1%~5%(质量分数,下同)Cr可提高其抗CO2腐蚀能力,本工作重点研究了Cr含量对低Cr管线钢组织、力学性能、耐蚀性能及焊接性能的影响.结果表明:3%~5%Cr元素的添加可使钢的组织由铁素体加少量珠光体变为以贝氏体为主.1%以上Cr的加入即可提高钢的硬度、强度,同时保持良好的韧性.由于富Cr保护性腐蚀产物膜的形成,3%~5%Cr的添加可显著降低CO2全面腐蚀速率,并抑制局部腐蚀的发生.含1%~5%Cr的合金钢焊接接头具有较好的综合力学性能,但5%Cr钢焊接接头热影响区硬度偏高.     

低Cr耐蚀管材的国内外研究进展

低Cr耐蚀管材在冶炼过程中加入少量的Cr和微量合金元素,在成本增加很少的情况下具有良好的抗CO2及H2S腐蚀性能.综述了国内外低Cr耐蚀油套管、集输管线材料的研究现状,详细介绍了低Cr钢抗CO2/H2S均匀腐蚀、局部腐蚀和硫化物应力腐蚀开裂(SSC)的性能及影响因素,同时介绍了低Cr钢对缓蚀剂缓蚀效率的影响及使用的经济性,指出了国内研制开发的低Cr耐蚀管材与国外的差距及需要采取的措施,并展望了其在国内油气田的应用前景及发展方向.     

CO2分压对20#钢在CO2/H2O气液两相塞状流中腐蚀行为的影响

利用失重法、SEM、EDS、XRD和 XPS等分析方法在自主设计的动态腐蚀实验装置上研究了 CO2分压对20#钢在CO2/H2O 气液两相塞状流中腐蚀行为的影响,对腐蚀试样进行了腐蚀速率分析、腐蚀形貌特征观察以及腐蚀产物成分与膜层结构特征分析.结果表明:随CO2分压的增加腐蚀速率增加,0.04 MPa、0.28 MPa下分别达到腐蚀速率最小值(1.1609 mm/a)和最大值(1.8988 mm/a);上管壁腐蚀产物随着CO2分压的增加最终形成颗粒较大的节瘤状产物,下管壁腐蚀产物由球形颗粒形成初始致密的单层膜逐渐转变为由致密的内层膜和具有网状连通裂纹的片状疏松外层膜构成;经 EDS元素分析可知上下壁面的腐蚀产物均由Fe、C、O 三种元素构成,XPS分峰图谱显示C 1 s、O 1 s和Fe 2 p均出现了三个拟合峰位,结合XRD分析可知腐蚀产物的主要组成相有 Fe3C、FeCO3、Fe2O3、Fe3O4、FeOOH.     

Cr含量和组织对含1%Cr管线钢焊接接头抗CO2腐蚀性能影响

采用高温高压反应釜和电化学技术对含1%(质量分数)Cr管线钢焊接接头的CO2腐蚀行为进行研究,目的在于揭示Cr含量和组织对焊接接头抗CO2性能的影响.结果表明,Cr含量较高的焊缝区,腐蚀产物膜出现Cr元素富集,膜较其他区域更厚更致密,抗CO2腐蚀性能更佳.而Cr含量相同、组织不同的热影响区和母材,腐蚀产物膜特征相似.对于含1%Cr管线钢焊接接头,抗CO2腐蚀性能起主要作用的是Cr含量而非组织.电化学测试表明,在CO2腐蚀介质中焊接接头的母材区域易作为阳极首先发生腐蚀,焊缝和热影响区作为阴极得到保护.     

P110钢CO2腐蚀产物膜的XPS分析

为了确定CO2腐蚀产物膜的组成及不同层次结构中成分和含量的差异,采用P110钢在高温高压腐蚀静态釜中制备CO2腐蚀产物膜,利用扫描电子显微镜(SEM)观察了腐蚀产物膜的表面和断面形貌,借助X射线衍射(XRD)的辅助,通过X射线光电子能谱(XPS)分析和研究了两层结构膜的化学组成差异.结果表明,腐蚀产物膜断面呈现双层结构;膜层的主要成分是FeCO3,还有少量的CaCO3和铁的氧化物,但内层CaCO3较多且夹杂着Fe3C和单质铁,外层氧化物稍多;通过内外层Ca2+含量差异推断内层腐蚀膜优先形成.     

TP110SS和P110钢在酸性NaCl溶液中的腐蚀行为

高含硫化氢和二氧化碳气井生产过程中油套管的腐蚀严重影响油气井安全生产.采用挂片试验和电化学技术研究了TP110SS和P110钢分别在H2S、CO2,H2S+ CO2饱和的5％NaCl溶液中的腐蚀行为,并采用扫描电镜观察腐蚀形貌.结果表明:2种钢在H2S饱和的5％NaCl溶液中的腐蚀最为严重,在CO2饱和时的腐蚀速率最低,在H2S及H2S +CO2饱和时的腐蚀以H2S腐蚀为主,且属典型的阳极溶解型腐蚀;2种钢在H2S饱和条件下的腐蚀产物比CO2饱和条件下的腐蚀产物膜更为蓬松、多孔,与基体的结合度也较差,易脱落,局部腐蚀形貌显著.     

高温高压下超级13Cr不锈钢抗CO2腐蚀性能

为了推进超级13Cr不锈钢在油气田中的应用,用高温高压釜系统模拟了油气田腐蚀环境,研究了超级13Cr不锈钢在动静态环境中高温高压下的CO2腐蚀行为,利用扫描电镜、能谱仪和X射线衍射仪等对超级130r不锈钢表面腐蚀产物的形貌及成分进行了分析。结果表明：动态腐蚀时超级13Cr不锈钢的腐蚀速率随温度的升高而增大,150℃时最大,此后腐蚀速率随温度的升高而下降;静态腐蚀速率随温度的升高呈上升趋势;动态腐蚀速率高于静态的,动静态平均腐蚀速率均较小,属于轻度或中度腐蚀,在油气田的安全使用范围之内;动静态腐蚀时超级13Cr不锈钢表面均生成均匀、致密的钝化膜层,表现为均匀腐蚀,腐蚀产物成分为不锈钢基本成分,未发现CO2腐蚀产物,超级13Cr不锈钢具有良好的抗高温高压CO2腐蚀性能。     

模拟油田H2S/CO2环境中N80钢的腐蚀及影响因素研究

模拟实际含H2S／CO2高温高压井下多相腐蚀环境，研究了不同腐蚀影响因素对N80钢的作用规律。结果表明：在所研究的参数范围内，材料表现出较高的均匀腐蚀速率，且伴有不同程度的局部腐蚀。当其他条件保持相同时，随H2S含量的增加，材料的腐蚀速率先增加后降低；当介质中CO2含量增加时，腐蚀速率则呈单调增大趋势；Ca^2 、Mg^2 的影响与CO2类似，而Cl^-的影响则与H2S具有基本相似的规律。在H2S／CO2混合介质中，N80钢的腐蚀行为受各因素的交互影响，且影响程度不同，各因素作用由大到小依次是：H2S含量、Ca^2 、Mg^2 含量、Cl^-浓度和CO2含量。     

稀土合金钢09Cr2AlMoRE的耐CO_2腐蚀性评价

为了评价新型材料09Cr2AlMoRE的CO2腐蚀性能,采用高温高压釜模拟该材料的油田CO2腐蚀环境,考察和分析了其CO2腐蚀速率、腐蚀形貌和腐蚀产物膜的化学成分。结果表明,在CO2腐蚀环境中09Cr2AlMoRE主要发生均匀腐蚀,平均腐蚀速率在0.3~1.5mm/a;其腐蚀产物膜主要成分为FeCO3,不同温度下成分略有差异。     

稀土合金钢09Cr2AlMoRE的耐CO2腐蚀性评价

为了评价新型材料09Cr2AlMoRE的CO2腐蚀性能,采用高温高压釜模拟该材料的油田CO2腐蚀环境,考察和分析了其CO2腐蚀速率、腐蚀形貌和腐蚀产物膜的化学成分.结果表明,在CO2腐蚀环境中09Cr2AlMoRE主要发生均匀腐蚀,平均腐蚀速率在0.3～1.5mm/a;其腐蚀产物膜主要成分为FeCO3,不同温度下成分略有差异.     

Cr和Ni对低碳合金钢微观结构和耐蚀性的影响

为探究Cr和Ni含量对低碳合金钢组织和性能的叠加促进效应，通过SEM、XRD、硬度测试、电化学测试、浸泡试验及XPS测试等方法研究了Cr和Ni含量对低碳合金钢微观结构及其在模拟海水(3.5%NaCl溶液)中耐蚀性的影响。结果表明：同时增加Cr和Ni含量能显著促进钢中形成更多尺寸细小的碳化物Cr₃C₂,进而促进晶粒尺寸减小、马氏体组织细化及增加硬度；同时增加钢中Cr和Ni的含量对钢在模拟海水环境中热力学稳定性、动力学稳定性、抵抗腐蚀损伤能力的提升均大于单独增加Cr或Ni含量的情况；增加钢中Cr的含量能提高NiFe₂O₄、FeO在腐蚀产物中的占比，增加钢中Ni的含量能提高腐蚀产物中FeCr₂O₄、FeO的占比，且同时增加钢中的Cr和Ni含量对提高NiFe₂O₄、FeCr₂O₄、FeO等占比的促进效果高于单独增加Cr或Ni含量的情况；NiFe₂O     

温度对管线钢H2S/CO2腐蚀行为的影响

利用高温高压反应釜模拟高含硫气田H2S/CO2共存环境,在流动溶液介质中进行腐蚀实验,辅以SEM和XRD,探讨了温度对API-X60管线钢H2S/CO2腐蚀行为的影响.结果表明:随温度的升高X60钢的腐蚀速率先升高后降低,腐蚀形态由局部腐蚀趋于全面腐蚀,高温区有点蚀倾向.低温区形成的腐蚀产物以马基诺矿型晶体(FeS1-...