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。     

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。     

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.     

油气输运条件下X56钢的CO2腐蚀行为研究

油气输运管线工作于苛刻的腐蚀环境中,容易造成严重的破坏.利用SEM,EDS,XPS,XRD,EIS等现代分析技术,在油气输运条件下(温度30～80℃、PCO2 为0.5～2.0 MPa、流速1.4m/s),对油气输运管常用材料X56钢进行了测试分析.失重试验证明:X56钢的腐蚀速率随温度的升高而升高,表现为指数关系;随CO2分压增大而加大,表现为线性关系.SEM,EDS,XPS,XRD分析表明:腐蚀产物晶体主要是由反铁磁性物质FeCO3及(Fe,Ca……)CO3复相物组成,表现为台地浸蚀及孔穴腐蚀,腐蚀产物膜由3层构成.极化曲线表明:在PCO2=0.5 MPa、30～90℃条件下,随温度升高,X56钢的自腐蚀电位Ecorr变负,Icorr升高;温度80℃、PCO2=0.5～2.0 MPa时,自腐蚀电位Ecorr随PCO2的增加而变正,自腐蚀电流Icorr明显增大,且阴极极化及阳极极化有明显的弱极化Tafel区.电化学交流阻抗试验表明,由于腐蚀产物膜的存在,低频区出现了半无限扩散的的Warburg阻抗特征,高频端出现了容抗弧,反应受扩散控制.     

J55钢CO2腐蚀产物膜形貌结构研究

在高温高压静态釜中进行了J55油套管钢的CO2腐蚀模拟试验,并对其腐蚀试样进行了磨损试验,得到腐蚀膜不同厚度的层面.用X射线衍射仪(XRD)和电子散射能谱仪(EDS)分析了膜的化学组成;用扫描电镜(SEM)分析了腐蚀产物膜的不同层面形貌、断面形貌以及厚度或表面晶粒大小与温度或CO2分压之间的关系.结果显示,在模拟试验条件下,J55钢所得到深褐色的腐蚀膜断面形貌为双层结构,表层为粗大而较规则的晶粒,内层膜为类似泥浆状的细小晶粒薄层;膜的主要成分为FeCO3,温度>180℃的腐蚀膜也未检测到各种铁的氧化物,在内层膜中检测出少量的Fe3C.膜厚和晶粒大小随着温度变化的极大值均在120℃处,极小值在160℃处,但两者曲线稍有不同.CO2分压对膜厚和晶粒大小的影响较复杂,在CO2分压为6.89MPa时,膜厚和晶粒均达到极大值;另一个极大值晶粒在3.45MPa,膜厚在2.41MPa;在两极大值之间,出现一极小值,晶粒在4.13MPa,膜厚在3.45MPa;在临界压力以上,晶粒大小或膜厚均急剧减小.     

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.     

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.     

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.     

腐蚀时间对N80钢在0.5 MPa CO2模拟油田水下腐蚀行为的影响

目前,关于腐蚀时间对N80油套管钢在CO2环境下的腐蚀行为的影响研究较少.利用SEM、XRD、EDS和电化学测试分析方法,研究了腐蚀时间对N80钢在70℃、0.5 MPa CO2的模拟油田水中的腐蚀行为的影响.结果 表明:腐蚀时间通过影响腐蚀产物膜的成分、厚度和致密性从而影响其腐蚀行为.在腐蚀起初的24h,试样表面仅产...     

海上W油田P110保温油管腐蚀行为的试验研究

目前对P110保温油管在高含CO2气体分压的井筒中的腐蚀情况研究较少;主要考虑CO2分压与温度影响,较少考虑腐蚀介质含水率的影响;腐蚀试验周期一般在120 h以内,较短的试验周期容易造成腐蚀速率测试结果偏高,且目前较少有P110钢腐蚀速率的预测模型.为此,模拟油田腐蚀环境,通过高温高压反应釜动态旋转挂片法进行腐蚀试验,借助SEM形貌观察及XRD物相分析等手段研究了温度、CO2分压、腐蚀介质流速、含水率等因素对P110保温油管腐蚀行为的影响.结果 表明:低温务件下腐蚀产物结构松散,容易脱落,对基体保护效果较差,以全面腐蚀为主;80℃时腐蚀产物膜较厚,含有较多的孔洞与缝隙,局部腐蚀作用明显;高温条件下产物膜由较规则的晶粒组成,致密均匀,对基体有较好的保护作用,为全面轻度腐蚀.腐蚀速率随温度升高先增加后减小,80℃时腐蚀速率出现极值4.73 mm/a;随CO2分压的升高呈线性关系增加;随着腐蚀介质流速的增加指数关系增大;随腐蚀介质含水率的升高呈平方关系增大.基于试验结果,建立了多因素腐蚀速率预测模型,可为工程上P110保温油管腐蚀速率预测提供参考.     

高温高压酸性气井油套管钢在超临界CO_2环境下的腐蚀行为

高温高压酸性气井腐蚀环境恶劣,油套管腐蚀、变形、破损等事故频繁发生,严重影响气井安全生产。为了解掌握油套管钢的腐蚀类型、严重程度及耐蚀性能,利用高温高压反应釜在模拟井底实际工况条件下研究了J55、N80、P110、13Cr、S13Cr 5种油套管材质的抗CO_2腐蚀性能,运用失重法、扫描电镜(SEM)和能谱分析等技术,重点分析了腐蚀速率、腐蚀产物膜形貌和腐蚀产物膜成分。结果表明:在本试验测试范围内,J55、N80、P110钢在90℃时腐蚀速率为最大,然后随温度升高而降低,属于极严重腐蚀;13Cr、S13Cr钢的腐蚀速率随温度的升高不断增大,在150℃达到最大值;5种材料的平均腐蚀速率随CO_2分压的增大呈先上升后下降的趋势;碳钢材质腐蚀类型主要为均匀腐蚀+局部腐蚀,含Cr钢材质腐蚀类型主要为均匀腐蚀;碳钢CO_2腐蚀产物膜主要成分为FeCO_3,同时夹杂有少量的Fe_3C和铁的氧化物或铁单质;13Cr和S13Cr钢CO_2腐蚀产物膜的主要成分为晶态FeCO_3和非晶态的Cr(OH)_3,此外,还含有少量的Fe或Cr的氧化物、碳化物和单质Fe等。     

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。     

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。     

Q235碳钢在不同浓度和温度的十二硫醇中的腐蚀行为

目前,研究金属材料在十二硫醇中腐蚀行为的报道较少。将Q235碳钢挂片于不同浓度和温度的十二硫醇中进行腐蚀,并计算腐蚀速率;采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和X射线光电子能谱仪(XPS)对Q235碳钢表面腐蚀形貌和成分进行了观察和分析,并研究了腐蚀机制。结果表明:Q235碳钢在十二硫醇中的腐蚀速率和腐蚀机制与十二硫醇在Q235碳钢表面的吸附和覆盖状况密切相关,当十二硫醇的浓度从低到高变化时,其在Q235碳钢表面的吸附量和覆盖度也表现出从低到高的特征,Q235碳钢从局部腐蚀转变为均匀腐蚀;Q235碳钢在十二硫醇中的腐蚀速率随着温度的升高而逐渐增大,且两者之间基本满足线性关系;Q235碳钢表面腐蚀产物呈多裂纹的疏松结构,主要物相成分为Fe_2O_3、Fe_3O_4、FeS和FeS_2。     

涡街流量计在四氧化二氮加注系统中的腐蚀产物分析

航天发射场加注库房数字式涡街流量计在四氧化二氮加注系统中长期使用,会致使其表面形成一定的腐蚀产物,改变其精度与准确性,进而影响加注量.为探讨其腐蚀产物的成分及形成机理,采用FEI场发射电子扫描电镜(SEM)、能谱分析仪(EDAX)和X射线光电子能谱仪(XPS)分别对腐蚀产物的表面形貌、组成含量及其存在形态进行了表征.结...     

预涂覆碱金属硫酸盐的HR3C在含SO_2气氛中的热腐蚀行为

为了探讨HR3C耐SO_2腐蚀机制,应用XRD,SEM(EDS)和EMPA等分析方法对预涂覆碱金属硫酸盐的HR3C在不同温度与含量SO_2气氛中腐蚀行为进行研究。结果表明:腐蚀动力学曲线呈现“抛物线”趋势;腐蚀产物主要由(Fe,Cr)氧化物、少量尖晶石结构的复杂氧化物以及(Fe,Ni)硫化物组成;SO_2浓度的提高导致氧化膜明显增厚,劣化氧化膜与基体的结合;此外,腐蚀影响区的孔隙率增加,且在氧化物-腐蚀影响区界面处生成硫化物带。分析认为HR3C在SO_2气氛中的腐蚀是由合金元素的氧化与硫化所致;而且,金属氧化物的硫酸盐化与三元共晶复合盐的形成以及合金元素Fe在熔盐中的溶解也对HR3C合金腐蚀产生作用。     

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。