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CO_2分压对20#钢在CO_2/H_2O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CO_2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(1.160 9 mm/a)和最大值(1.898 8mm/a);上管壁腐蚀产物随着CO_2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 1s、O 1s和Fe 2p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Fe_3C、FeCO_3、Fe_2O_3、Fe_3O_4、FeOOH。     

气相压力对CO2/H2O气液两相泡状流中20#钢初期腐蚀行为的影响

在气液两相流条件下,为研究CO₂压力对20#钢初期腐蚀行为的影响,采用气液两相流的动态腐蚀平台,通过失重法、SEM、EDS、XRD等系统研究了20#钢在不同CO₂压力下的腐蚀速率、腐蚀形貌及产物。结果表明：在不同腐蚀时间下,腐蚀速率均随CO₂压力的增大呈先减小后增大的趋势,在CO₂压力为0.1 MPa时出现最小值,同一CO₂压力下腐蚀速率偏差随着时间的延长明显降低,表面腐蚀产物的致密度随着CO₂压力的增加而提高,不同CO₂压力下管壁表面腐蚀后的形貌呈现两种不同的特征,即粗糙区和相对平滑区,两种特征区内均包括相对均匀产物与突起产物,均匀产物中C和O的含量均低于突起产物,两种产物中C和O的含量随CO₂压力的升高而升高,表面腐蚀产物的主要构成相为FeCO₃、γ-FeOOH、Fe₃O₄。     

油管钢在CO2/H2S介质中的腐蚀行为

采用高温高压釜试验,辅以失重法、X射线衍射、扫描电镜和电子能谱分析,对90 ℃时油管钢P110在模拟油井采出液中的CO2/H2S腐蚀行为进行了研究.结果表明,在本试验条件下,油管钢P110的腐蚀速率高达5.126 0 mm/a,腐蚀类型以H2S腐蚀(坑蚀)为主,腐蚀产物主要为硫化物.     

20钢在集输系统中不同CO_2分压下的腐蚀行为

采用包括挂片失重、动电位极化扫描与交流阻抗(EIS)以及常规材料表征手段研究了20#钢在模拟现场含CO_2集输系统腐蚀环境中的腐蚀行为。结果表明:20#钢腐蚀速率随CO_2分压增加呈先增大后减小的趋势;腐蚀产物主要是FeCO_3晶体;腐蚀产物膜的状态和基体的腐蚀类型随环境中CO_2分压的不同而发生变化:当CO_2分压为0时,不能形成腐蚀产物膜,腐蚀为均匀腐蚀;CO_2分压为0.15MPa时,产物膜较为完整,腐蚀为均匀腐蚀;CO_2分压为0.30MPa时,20#钢基体表面没有产物膜覆盖且表现为典型的点蚀特征。FeCO_3所组成的腐蚀产物膜阴离子的选择透过性使产物膜对机体没有保护作用,反而会加速腐蚀。极化曲线显示,20#钢在含CO_2集输系统中的腐蚀主要以阳极溶解为主;交流阻抗数据表明20#钢的CO_2腐蚀有三个时间常数,中频感抗弧与中间产物的溶解吸收有关,低频容抗弧与腐蚀产物膜覆盖区的活化溶解有关。     

添加Cr元素对P110钢CO2腐蚀行为的影响

在模拟油田CO2腐蚀环境下,进行Cr元素对P110钢耐腐蚀性能影响的实验.结果表明,Cr的加入没有改变温度对P110钢腐蚀特性的影响,两种钢的腐蚀速率都在90℃左右都达到最大值;温度对腐蚀具有双重作用,造成在温度小于90℃时表面形成的膜较疏松,保护性差,而温度大于90℃时,形成的膜和基体接触较为牢固,保护性强;钢中Cr元素的加入能有效地防止局部腐蚀的发生.     

流速对P110钢腐蚀行为的影响

在模拟腐蚀环境中研究流速对P110钢CO2腐蚀行为的影响,并用SEM技术分析在不同流速条件下材料表面腐蚀产物膜的厚度和形貌的变化.结果表明:随流速增大,P110钢的平均腐蚀速率在1.5m/s时达到峰值.流速增大有利于腐蚀性组元的物质和电荷传递促进腐蚀,但是也会引起腐蚀产物膜形貌和结构的变化,从而对物质和电荷传递过程构成阻碍.     

CO2和H2S腐蚀环境中X65钢的气液界面腐蚀行为

X65碳钢广泛应用于海底集输管道。在集输工艺中,天然气介质复杂,常含有H₂S和CO₂等腐蚀性气体。由于采用湿气输送,形成凝析水造成管道常出现严重的腐蚀穿孔事故。通过高温高压反应釜试验,分析气相、液相以及气液界面腐蚀机理,为X65钢湿气集输管线的腐蚀防控措施制定提供依据。采用X65钢,分别在CO₂,H₂S,Cl^-存在的工况下进行高温高压反应釜试验,每组试验进行7 d的气液界面腐蚀,并结合扫描电镜（SEM）和X射线衍射（XRD）表面分析技术分析腐蚀产物特性。结果表明：随着CO₂和H₂S的注入,在气相、液相以及气液界面3个区域中,局部腐蚀速率均呈现上升趋势。在CO₂和H₂S存在时,液相腐蚀速率>气相腐蚀速率>界面腐蚀速率。在气液界面存在的条件下,X65钢在界面以下形成阳极,界面以上形成阴极,因此液相局部腐蚀速率更快。     

模拟油田环境中P110钢的CO2腐蚀行为

运用腐蚀失重和电化学测量技术,研究模拟油田环境中P110油井管用钢的CO2腐蚀行为.研究结果表明:随着试验时间的延长及腐蚀产物膜的形成,平均腐蚀速率逐渐降低,在试验时间达到72h后,腐蚀速率降低的趋势变缓,腐蚀产物膜下出现典型的局部腐蚀形貌;试样的自腐蚀电位Ecorr升高,腐蚀电流icorr减小,腐蚀速率降低.P110钢的阴极Tafel区出现明显的扩散特征;在反应初始阶段EIS具有两个时间常数,随着腐蚀的进行,腐蚀产物膜越来越厚,越来越致密,EIS的低频端出现Warburg阻抗与容抗的叠加,自腐蚀电位下的电极反应属于混合控制.     

H2S/CO2分压比和浸泡时间对P110SS钢腐蚀产物膜结构和性能的影响

为了给抗硫套钢管的安全服役提供重要的理论依据,采用高温高压釜、SEM、EDS、XRD、极化曲线、电化学阻抗研究了90℃的H₂S/CO₂环境中P110SS钢腐蚀产物膜的生长机理,采用阴极极化的电化学阻抗和氢渗透曲线研究了H₂S/CO₂分压比对腐蚀产物膜保护性的影响。结果表明:在分压比为1∶0、1∶3、1∶7的腐蚀环境中形成的均是Fe S_1-x腐蚀产物,经过5 h的腐蚀后,保护性最好,浸泡时间达到18 h时,其保护性最差,当浸泡时间达到72 h后,保护性提高。当浸泡时间为72 h时,随着CO₂分压的增加,Fe S_1-x腐蚀产物膜的保护性和抑制氢渗透的能力均逐渐增强。在分压比为0∶1的腐蚀环境中形成的是Fe CO₃腐蚀产物膜,其保护性和抑制氢渗透的能力均随浸泡时间的增加而急剧增大,并且当浸泡时间均为72 h时,以上性能均高于Fe S_1-x腐蚀产物膜。     

低压下用CO H_2气体制备人造金刚石的相图计算

用非平衡热力学耦合模型计算了低压下由CO＋H2气体制备人造金刚石的相图．这些相图与经典的平衡热力学理论计算的相图不同，都有一个金刚石生长区．金刚石生长区的存在是实现用CO＋H2气体制备人造金刚石的热力学基础．本文认为相图中的金刚石生长区是体系中超平衡氢原子和超平衡氧原子对金刚石相和石墨相不同作用的结果．不同压力下相图中金刚石生长区的范围稍有不同，压力降低时，金刚石生长区将向低CO浓度的方向移动．本文还将计算的结果与报道的实验结果进行了对比分析，两者基本相符．     

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-...     

CO2/O2环境下L320钢在不同流速下的腐蚀行为研究

为了确定L320钢在CO₂/O₂环境中不同流速下的腐蚀行为,通过多相流瞬态模拟仿真软件,模拟目标管道的流动状态,确定室内模拟试验的流速范围,选择L320钢进行CO₂/O₂共存体系下不同流速的高温高压动态反应釜试验,采用扫描电镜、X射线衍射仪对腐蚀产物进行微观形貌表征和成分分析。结果表明:温度和压力随着里程的增加呈现下降的趋势;管道气体流速和壁面剪切力随着里程的增加呈现逐渐上升的趋势。基于Pearson相关系数法,确定了流速是影响腐蚀速率的主控因素。随着流速的增加,L320在CO₂/O₂共存条件下的均匀腐蚀速率逐渐增大。CO₂/O₂共存体系的腐蚀产物为Fe 2 O₃、FeOOH、Fe(OH)3、Fe 3 O 4、FeCO₃等。研究结论可为不同流速下的L320钢在CO₂/O₂共存环境中的防护提供借鉴。     

H2O/CO2 co-electrolysis in solid oxide electrolysis cells

A solid oxide electrolysis cell (SOEC) is an environmental-friendly device which can convert electric energy into chemical energy with high efficiency. In this paper,the progress on structure and operational principle of an SOEC for co-electrolyzing H2O and CO2 to generate syngas was reviewed. The recent development of high temperature H2O/CO2 co-electrolysis from solid oxide single electrolysis cell was introduced. Also investigated was H2O/CO2 co-electrolysis research using hydrogen electrode-supported nickel (Ni)-yttria-stabilized zirconia (YSZ)/YSZ/Sr-doped LaMnO3 (LSM)-YSZ cells in our group. With 50 % H2O,15.6 % H2 and 34.4 % CO2 inlet gas to Ni-YSZ electrode,polarization curves (I-U curves) and electrochemical impedance spectra (EIS) were measured at 800 ℃ and 900 ℃. Long-term durability of electrolysis was carried out with the same inlet gas at 900 ℃ and 0.2 A/cm2. In addition,the improvement of structure and development of novel materials for increasing the electrolysis efficiency of SOECs were put forward as well.     

Characterization of pH in liquid mixtures of methanol/H2O/CO2

The presence of H2O and CO2 in enhanced-fluidity liquids changes the pH in these mixtures due to the formation of carbonic acid. The acid-base equilibria in enhanced-fluidity liquids will also be affected by the reduction in the dielectric constant with the addition of CO2. The pH of enhanced-fluidity liquid mixtures at room temperature was determined from the UV/visible absorption spectra of several pH indicators. pH values of methanol/H2O/CO2 mixtures with CO2 proportions as high as 19.2 mol% are reported. The effect of adding buffer to methanol/H2O/CO2 mixtures on pH was also studied. It was also shown that pressure variation did not significantly influence the pH of enhanced-fluidity liquids.     

O_2/CO_2共存环境下缓蚀剂抑制碳钢腐蚀的机理研究

利用旋转圆盘电极(RDE)研究O_2/CO_2共存环境下,碳钢管线在不同浓度缓蚀剂中的腐蚀电化学行为。通过与CO_2环境中进行对比,研究得到O_2对缓蚀剂抑制碳钢CO_2腐蚀的影响。采用极化曲线测试不同浓度缓蚀剂下的缓蚀效率及阴、阳极行为,利用交流阻抗技术(EIS)监测缓蚀剂的吸附行为及腐蚀过程,并通过EIS拟合出的数据计算并绘制吸附等温线,利用扫描电镜观察含氧条件下的腐蚀形貌,利用XRD分析腐蚀产物膜的成分。结果表明:O_2导致缓蚀剂分子吸附能力减弱,在碳钢表面的吸附量减少,吸附膜覆盖度变小,缓蚀效率明显降低。同时,在有O_2环境下,腐蚀产物主要为疏松多孔的Fe_2O_3和FeO(OH)。由于含氧条件下腐蚀速率增大,腐蚀产物膜生成速率加快,导致缓蚀剂吸附能力进一步减弱,缓蚀剂有效作用时间变短。     

H2S／CO2环境中碳钢的腐蚀电化学行为研究

采用电化学测试方法,结合SEM、EDS等分析技术,研究了在H2S／CO2环境中服役和未服役的碳钢弯管的电化学行为。结果表明：在H2S／CO2环境中服役后的弯管耐H2S／CO2腐蚀性能降低。在CO2体系中,电化学阻抗谱由高频容抗弧和低频感抗弧组成,金属表面局部覆盖疏松多孔且保护性差的FeCO3膜。当腐蚀体系中存在H2S时,低频感抗弧消失,金属表面形成均匀致密的FeS膜,可以显著降低弯管的腐蚀速率。     

压力型雾化喷嘴射流喷雾气-液两相流数值模拟

为了研究喷雾压力和环境气流速度对射流喷雾的雾化效果及喷雾雾场的均匀性的影响,基于流体力学理论,建立压力型喷嘴喷雾的数值计算模型,利用计算流体动力学软件Fluent对喷雾雾场进行气-液两相流数值模拟研究,并通过大量的数据统计定量分析雾滴粒径的分布情况。结果表明:在喷射压力一定时,风速越大雾滴飘移能力越强,风速过大或过小都将严重影响雾化雾场的均匀性;在一定范围内喷射压力越大,雾化效果越好,所形成的雾滴平均粒径越小。