含H2S环境中马氏体不锈钢的应力腐蚀敏感性

在模拟油田CO2/H2S共存环境中,利用高温高压模拟试验、四点弯曲应力加载方法及扫描电子显微镜分析评价了13Cr不锈钢在模拟油田环境中应力和缝隙协同作用下的应力腐蚀敏感性.结果表明:在CO2和H2 S环境中无应力条件下,13Cr不锈钢均有稳定的阳极钝化区,但环境中出现H2 S后,其自腐蚀电位明显降低,腐蚀速率相对增大,...     

防喷器用718合金在CO_2、H_2S/CO_2环境中的腐蚀行为研究

通过腐蚀失重、应力腐蚀开裂(SCC)性能评价实验以及电化学测试研究了镍基合金718在模拟苛刻H2S/CO2环境和CO2环境中的腐蚀行为。结果表明:在模拟高温高压H2S/CO2腐蚀环境中,镍基合金718具有极其优越的抗均匀腐蚀、局部腐蚀和SCC性能;在饱和CO2腐蚀体系中,718合金的阳极极化曲线存在明显的钝化区,加入H2S后,极化电阻减小,钝化膜的保护作用减弱;镍基合金718在饱和CO2溶液体系中均具有较好的钝化和再钝化能力,且在50℃时,其点蚀电位最高,滞后环最小,耐缝隙腐蚀性能良好。     

高含H_2S/CO_2环境中P110钢应力腐蚀

用恒载荷拉伸法,结合腐蚀电化学测试技术和断口扫描电镜(SEM)分析技术,研究了P110钢在H_2S/CO_2NACE标准溶液中的硫化物应力腐蚀(SSCC)行为。结果表明,随着溶液中的H_2S含量增高,P110钢的自腐蚀电位(E_(corr))急剧下降,至极小值后缓慢升高,约5 h后达到稳定值直至断裂,试样呈解理状脆性断口;随溶液中通入CO_2量的增大,P110钢的自腐蚀电位(E_(corr))稍有增高,自腐蚀电流(I_(corr))减小,试样断裂时间延长,断口由脆性解理向韧窝状韧性转化。这种现象的产生与H_2S/CO_2在钢表面的竞争吸附及P110钢在应力腐蚀环境中表面膜的拉伸破裂与再生有关。     

H_2S/CO_2腐蚀环境中镍基合金825表面钝化膜的电化学特性

在模拟高温高压H_2S/CO_2气田腐蚀环境中对镍基合金825表面钝化膜进行腐蚀试验,利用电化学方法测量其极化曲线、电化学阻抗谱(EIS)和Mott-Schottky曲线(M-S曲线),研究了温度和H_2S/CO_2分压比对其表面钝化膜电化学特性的影响。结果表明:温度和H_2S/CO_2分压比对镍基合金825表面钝化膜的电化学行为影响规律相同,温度升高或H_2S/CO_2分压比增大时,双电层电容和钝化膜电容均增大,电荷转移电阻和钝化膜电阻减小,载流子浓度增大,说明温度升高和H_2S/CO_2分压比增大时,钝化膜的致密性降低,容易遭到破坏,厚度减薄,对基体的保护性降低。     

苛刻环境中钛合金石油管材的抗腐蚀性能研究

通过高温高压腐蚀速率和应力腐蚀开裂(SCC)性能评价试验,辅以原位电化学测试分析,研究TC4钛合金石油管材在苛刻CO_2环境中的腐蚀行为和耐蚀机理。结果表明:TC4钛合金在高温高压CO_2腐蚀环境中具有极其优越的抗均匀腐蚀、局部腐蚀和SCC性能,在高达220℃的温度条件下均匀腐蚀速率仅为0.0012 mm/a。TC4钛合金在CO_2环境中的阳极极化曲线均有明显钝化区,腐蚀反应为阳极过程控制;随温度升高,TC4钛合金的自腐蚀电位降低,极化电阻减小,电化学腐蚀的热力学驱动力增大,而动力学阻滞性能减弱,腐蚀速率增大;但在高温CO_2腐蚀环境中,TC4钛合金的保护电位和点蚀电位较高,仍具有良好的钝化和再钝化能力,其在180℃时的极化电阻高达2328.2?·cm~2,具有良好的抗CO_2腐蚀性能。     

H_2S/CO_2环境中Cl~-浓度对镍基合金718耐腐蚀性能的影响

在模拟高温、高压、高H_2S/CO_2分压的腐蚀环境中,通过高温高压腐蚀模拟实验,结合失重测量、扫描电子显微镜(SEM)和能谱分析(EDS)等技术手段研究了不同Cl~-浓度对镍基合金718腐蚀行为的影响。结果表明:在205℃,CO_2分压3.5 MPa、H_2S分压3.5 MPa的腐蚀环境下,随着Cl~-浓度的增加,腐蚀速率呈现增加趋势,镍基合金718的点蚀敏感性显著增加。当Cl~-浓度达到180 g/L时,镍基合金718表面开始出现点蚀。点蚀起源于表面钝化膜的硫化破坏,Cl~-浓度达到临界值后穿透钝化膜,导致点蚀的产生。虽然在Cl~-浓度达到200 g/L时仍然没有出现应力腐蚀开裂现象,但当Cl~-浓度达到180 g/L时开始出现点蚀,并在应力的作用下点蚀呈现为垂直于应力方向的沟槽状,长时间的服役可能存在应力腐蚀开裂的风险。     

高温高Cl-含量环境中H2S/CO2分压对超级双相不锈钢UNS S32750点蚀行为的影响

在高温、高Cl~-含量及不同H_2S/CO_2分压条件下对超级双相钢UNS S32750进行了腐蚀浸泡试验,并采用失重法、激光共聚焦显微镜、X-射线光电子能谱(XPS)分析了超级双相不锈钢UNS S32750的均匀腐蚀速率、点蚀形貌和表面钝化膜组成。结果表明:在试验条件下当H_2S/CO_2分压不大于30kPa/150kPa时,超级双相不锈钢UNS S32750具有良好的耐均匀腐蚀和点蚀性能;但当H_2S/CO_2分压为100kPa/500kPa时,H_2S造成了钝化膜的局部破坏,引发阳极性溶解,使超级双相不锈钢UNS S32750发生点蚀;钝化膜主要由FeS_2、NiO、NiS、Cr_2O_3及Fe(OH)_2组成。     

TP110TS和P110钢在CO_2注入井环空环境中应力腐蚀行为比较

利用U形弯试样浸泡实验和电化学测试技术研究了两种油套管钢在CO_2注入井环空环境中的应力腐蚀开裂行为。结果表明,TP110TS钢和P110钢在注入井环空环境(大量CO_2-微量H_2S)下存在一定的应力腐蚀敏感性,其应力腐蚀机制为阳极溶解和氢脆协同作用机制。在CO_2-H_2S环境下,咪唑啉类缓蚀剂的浓度对TP110TS和P110油套管钢的应力腐蚀产生不同的影响,添加足量的缓蚀剂对P110钢的应力腐蚀行为产生较好的抑制效果;但当添加量不足时,缓蚀剂会增加P110钢发生应力腐蚀的倾向性。而TP110TS钢的应力腐蚀敏感性随着缓蚀剂浓度的增加而减小,相对更适用于添加缓蚀剂的CO_2-H_2S环境。     

碳酸钠浓度对X70钢腐蚀行为的影响

用塔菲尔极化曲线法、阳极动电位扫描法和交流阻抗法研究了X70钢在不同浓度Na_2CO_3溶液中的腐蚀行为,结果表明,随着Na_2CO_3浓度的增加,腐蚀速率先减小后增大,自腐蚀电位先正移后负移。当Na_2CO_3浓度较低时,交流阻抗谱表现为一个容抗弧和一个感抗弧。而当Na_2CO_3浓度增大到0．1mo1/L时,X70钢开始钝化,交流阻抗谱表现为一个容抗弧。当浓度继续增大时,钝化性能下降。     

苛刻工况条件下钛合金管材的腐蚀电化学特性研究

通过室内模拟腐蚀失重试验以及高温高压原位电化学测试分析,研究了TC4钛合金在苛刻腐蚀环境中的电化学特性。结果表明:在模拟含CO_2和H_2S地层水腐蚀环境中,TC4钛合金具有极其优越的抗均匀腐蚀及点蚀性。在180℃时均匀腐蚀速率仅为0.0008 mm/a。TC4钛合金的阳极极化曲线均存在明显钝化区,钝化膜起到良好的保护作用,腐蚀速率仍保持在较低水平;极化电阻随温度的升高而减小,抗腐蚀性有所减弱。但在高达180℃时其钝化膜仍具有良好的热力学稳定性,表现出了较好的抗CO_2和H_2S腐蚀性;钛合金钝化膜的半导体类型为n型,具有阳离子选择性,可排斥Cl~-等侵蚀性离子对钝化膜的侵蚀,有很强的耐蚀性。     

含CO_2/H_2S高温高压油井腐蚀控制技术

本课题通过对含CO_2/H_2S油井腐蚀规律研究,针对油井腐蚀的实际情况,采取了缓蚀剂和油管牺牲阳极防腐技术实施腐蚀控制,研究优选出适合含CO_2/H_2S油井的缓蚀剂和阳极材料,进行了油井缓蚀剂加药和牺牲阳极保护现场应用,实施后有效控制了油井腐蚀,延长了检泵周期。     

四丙氟橡胶在含H_2S和CO_2酸性环境中的耐蚀性

在含H_2S和CO_2酸性环境中采用高温高压浸泡腐蚀试验对四丙氟橡胶进行老化处理,考察了温度、H_2S和CO_2含量及环境压力对其耐蚀性的影响。结果表明:影响四丙氟橡胶耐蚀性的最主要因素是腐蚀环境的温度,而H_2S,CO_2含量和环境压力变化对材料性能的影响不大;随温度的升高,材料的力学性能下降,拉伸强度保持率大于69%;四丙氟橡胶具有良好的耐H_2S和CO_2腐蚀性能,在150℃,H_2S分压1.0 MPa,CO_2分压1.5 MPa条件下,其耐蚀性与全氟醚橡胶的相当,以该四丙氟橡胶为材料的封隔器胶筒的密封能力能够达到50 MPa。     

FV（520）B不锈钢在CO2/H2S共存条件下的腐蚀行为

目的研究长输管线压缩机叶片材料FV(520)B不锈钢在高含H_2S、H_2O、CO_2条件下的腐蚀行为。方法利用高温高压反应釜模拟特定工况,在H_2S分压为0.9 MPa、CO_2分压为0.6 MPa、温度为150℃的条件下于5 g/L的氯化钠溶液中制备硫化腐蚀层,利用XPS、SEM、XRD等手段对腐蚀层的成分及结构进行分析。结果 FV(520)B不锈钢的腐蚀速率逐渐降低,试样表面粗糙度先增大后下降,腐蚀产物主要为FeCO_3、Fe_3O_4、FeS、FeS_2、S、Cr_2S_3、Cr_2O_3和Cr(OH)_3。结论在腐蚀前期,FeS的形成速率大于FeS_2、S,腐蚀产物颗粒不断长大。形成完整的Cr_2O_3、Cr(OH)_3保护膜后,腐蚀得到抑制,此时腐蚀反应主要为FeS_2、S的生成,试样表面腐蚀产物颗粒尺寸变小,试样表面粗糙度降低。     

激光冲击处理对X70管线钢焊接接头H_2S应力腐蚀影响

采用慢应变速率法(SSRT)进行了X70管线钢焊接接头在H2S介质中应力腐蚀试验,研究了H2S对X70管线钢焊接接头应力腐蚀开裂(SSCC)的敏感性,分析了激光冲击处理对X70管线钢焊接接头抗H2S应力腐蚀开裂SSCC行为的影响。结果表明,经激光冲击处理后X70管线钢焊接接头表面产生了晶粒细化和残余压应力,提高了管线钢焊接接头在NACE饱和H_2S溶液中抗应力腐蚀性能;原始状态试样在NACE饱和H_2S溶液中慢拉伸试验平均应力腐蚀敏感性指数>25%,有明显的应力腐蚀倾向;经激光冲击处理后试样在NACE饱和H_2S溶液中平均应力腐蚀敏感性指数为19.05%,应力腐蚀倾向不明显,因此,激光冲击处理有效地提高了X70管线钢焊接接头的抗应力腐蚀性能。     

金属管道在CO_2/H_2S环境中的腐蚀行为

金属管道因油气输送介质中含有CO_2与H_2S而遭受严重腐蚀,尤其是点蚀,导致其过早失效、油气水泄漏,增加了安全隐患与环境污染风险。对金属管道在含CO_2、H_2S环境中的腐蚀行为进行概述,论述了CO_2与H_2S共存体系中竞争协同效应与二者分压比的划分,探讨了CO_2、H_2S以及CO_2/H_2S腐蚀机理、腐蚀产物类型以及环境对管道腐蚀速率的影响。结果表明,温度、CO_2分压、H_2S分压以及Cl-浓度均对金属管道的腐蚀产生较大的影响,而CO_2/H_2S分压比对CO_2/H_2S腐蚀起决定性作用。最后,对金属管道的CO_2/H_2S腐蚀研究进行展望,以期为油气输送管道的防护措施制定提供参考。     

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。     

L360钢在H_2S/CO_2共存体系中的腐蚀行为及腐蚀预测模型

以H_2S分压、CO_2分压、温度和流速为变量,采用高温高压反应釜模拟了L360天然气管道的腐蚀过程。进行了9组正交试验,采用SEM、EDS、XRD表征腐蚀产物。结果表明:当CO_2/H_2S分压比为33～300时,腐蚀产物主要为FeS,反应由H_2S主导且以均匀腐蚀为主,各影响因素排序为H_2S分压温度流速CO_2分压。建立了H_2S/CO_2分压比为33～300的腐蚀预测模型,考虑上述4个因素的影响,并采用MATLAB多元线性回归求得各参数值,验证可知建立的腐蚀预测模型精确度较好。     

825合金在高温高压H_2S/CO_2环境中的应力腐蚀研究

825合金在高温高压H2S/CO2腐蚀介质中,经过了720 h的应力腐蚀。试验结果表明:其腐蚀层增厚仅几十微米,试样未产生开裂现象,其耐SSCC性能优异。825合金可自钝化,钝化膜由Cr2O3和Ni O组成,钝化膜的破坏是由于Cl-等复杂介质的联合作用。腐蚀层主要由氧化物和硫化物组成,由于试验温度较低(170℃),反应较为缓慢,腐蚀层很薄,对其力学性能影响很小。     

CO_2分压力对2205双相不锈钢在酸性油气田中腐蚀行为的影响

采用交流阻抗谱、动电位极化和SEM、EDS研究了CO_2分压力对2205双相不锈钢(DSS)在酸性油气田环境下腐蚀行为的影响。结果表明,2205 DSS在酸性油田模拟溶液中腐蚀形貌为点蚀,点蚀位置存在夹杂物CaO-SiO_2-MnO,导致钝化膜结构不稳定。2205 DDS在酸性油田模拟溶液中,在浸泡初期,随CO_2分压的增加,FeCO_3沉积率增加,电极表面腐蚀产物膜逐渐完整,导致腐蚀速率先增后降。随着浸泡时间的延长,2205 DSS表面的钝化膜被酸性介质溶解,保护性下降,腐蚀速率增加。当浸泡至30 d时,随CO_2分压的增加,侵蚀较为容易地穿过产物膜到达基体表面,导致材料在成膜较好的情况下平均腐蚀速率增加。     

H2S 分压对 13Cr 不锈钢在 CO2注气井环空环境中应力腐蚀行为的影响简

利用高压下的电化学实验及U型弯浸泡实验结合微观分析手段,研究了13Cr不锈钢在不同H2S分压下CO2注气井环空环境模拟液中的电化学特征及应力腐蚀规律。结果表明:油套管钢的刺漏现象以及环境中硫酸盐还原菌的存在使得环空环境成为复杂的高压H2S-CO2-Cl-环境,13Cr不锈钢在该种环境下具有明显的应力腐蚀敏感性。随着H2S分压的升高,13Cr不锈钢击破电位下降,应力腐蚀敏感性增强,这主要因为H2S分压的增大对不锈钢表面膜(钝化膜及腐蚀产物膜)的破坏作用加强。当H2S分压达到0.20 MPa时,13Cr不锈钢发生明显的应力腐蚀,断口表现为由沿晶应力腐蚀裂纹(IGSCC)和穿晶应力腐蚀裂纹(TGSCC)组成的混合断口,应力腐蚀受阳极溶解和氢致开裂共同控制。