超级13Cr不锈钢腐蚀行为研究进展

综述了超级13Cr不锈钢的腐蚀行为,分析了酸化液、温度、CO2分压、Cl-浓度、流速、乙酸和H2S分压等因素对超级13Cr不锈钢腐蚀行为的影响,同时对其腐蚀产物膜特征、耐点蚀性能、应力腐蚀开裂等方面进行了综述。     

高CO2分压环境超级13Cr的腐蚀行为

目的：研究超级13Cr 钢在高CO2分压条件下的腐蚀行为并评价其耐腐蚀能力,为存在类似工况的气田选材提供参考。方法模拟东方气田腐蚀环境（141℃,CO2分压27.9 MPa）,通过高温高压腐蚀挂片实验和电化学实验对超级13Cr开展腐蚀行为研究。结果在东方气田高CO2分压腐蚀环境下,挂片腐蚀试验表明,超级13Cr的腐蚀形式为全面腐蚀,其均匀腐蚀速率为3×10-3 mm/a;电化学分析表明,13Cr不锈钢的自腐蚀电位（-0.785 V）和点蚀电位（-0.301 V）较超级13Cr不锈钢的（-0.580 V,-0.139 V）有明显负移,而自腐蚀电流密度和维钝电流密度明显更大。结论高CO2分压条件下,超级13Cr可满足气田油套管使用要求,超级13Cr不锈钢的耐蚀性能和抗点蚀敏感性均强于13Cr不锈钢。     

不同状态310S奥氏体不锈钢在H2S/CO2环境中的应力腐蚀行为

目的探究不同状态310S奥氏体不锈钢在H2S/CO2环境中的应力腐蚀行为。方法研究三种不同状态310S奥氏体不锈钢在湿H2S环境中的应力腐蚀行为和电化学测试,并探究影响310S应力腐蚀开裂的因素及其机理。结果经过冷变形处理后,310S奥氏体不锈钢的抗应力腐蚀性能有所提升,而900℃时效处理会使310S钢材更易遭受应力腐蚀的影响。此外,施加载荷会使材料的耐蚀性变差。在SSRT实验中,固溶处理后的试样应力腐蚀敏感性为88.1%,时效处理后则升高至91.5%,冷轧后则降低至85.3%。另外还观察到,裂纹通常起源于试样表面局部腐蚀处。通过准原位充氢-TEM实验发现,氢原子扩散进基体后,会促进位错运动,导致位错更易发生塞积,从而引发应力集中。结论冷轧态310S具有最好的耐蚀性能,其次为固溶态,时效态310S的耐蚀性能最低。在湿H2S环境下,冷轧态310S的应力腐蚀敏感性最低,时效处理则会提高试样的应力腐蚀敏感性。H原子进入到310S内部会促进位错的运动、增殖与塞积,导致应力集中,从而降低局部的耐蚀性能。     

温度对Cr13不锈钢CO2腐蚀行为的影响

模拟高温高压腐蚀环境,通过扫描电镜和能谱分析,研究不同温度下的Cr13不锈钢的耐CO2腐蚀性能。结果表明,随着温度升高,Cr13不锈钢CO2腐蚀速率在150℃达到最大以后下降;温度的变化也导致表面腐蚀产物成分和结构的变化,影响腐蚀产物对金属基体的保护效果。     

H2S分压对双相不锈钢应力腐蚀开裂行为的影响

利用高温高压反应釜进行腐蚀模拟实验,辅以失重法、SEM和EDS,对H2S/CO2共存环境下,H2S/CO2分压比一定时,H2S分压对2205双相不锈钢应力腐蚀开裂行为的影响进行了研究。结果表明,60℃的工况条件下,在H2S分压较低时,2205双相不锈钢钝化膜趋于完整致密,随着H2S分压进一步升高,钝化膜出现破损。2205双相不锈钢硫化物应力腐蚀开裂的敏感性较高,裂纹多为沿晶扩展。     

模拟塔里木油田环境中低Cr钢的H2S/CO2腐蚀行为

通过高温高压腐蚀试验,运用SEM、XRD、EDS等分析技术.研究了普通P110与3Cr110钢在模拟塔里木油田现场环境中的CO2/H2S腐蚀特征.结果表明:在模拟CO2腐蚀环境中,这两种材料的腐蚀产物为FeCO3,3Cr110表现出良好的抗CO2均匀腐蚀及局部腐蚀能力,其平均腐蚀速率显著小于普通P110;模拟CO2/H2S腐蚀条件下,两种材料的均匀腐蚀速率远小于单独CO2腐蚀环境下的均匀腐蚀速率,表面腐蚀产物为FeS,H2S腐蚀占主导作用,Cr元素在低Cr钢腐蚀产物膜中的富集,其腐蚀产物Cr(OH)3改善了腐蚀产物膜的稳定性,显著提高了低Cr钢的抗均匀腐蚀及局部腐蚀能力.     

超临界CO2环境13Cr材质腐蚀行为研究

目的：我国南海西部东方气田高温高压,气层温度高达141℃,CO2体积分数高达50%,CO2分压值高达27.9 MPa,井下CO2处于超临界状态,通过模拟井下环境腐蚀实验为该气田选择合适的井下防腐材质。方法室内模拟地层水离子组成与含量,利用高温高压 FCZ 磁力驱动反应釜,选取中国产和日本原产的13Cr钢在东方气田超临界CO2环境进行防腐实验研究,腐蚀前对两种不同产地的金属材料进行化学成分与金相组织对比,腐蚀后对实验样品进行微观观察。结果模拟实际气田井下超临界CO2条件实验结果表明,无论是液相还是气相状态,13Cr马氏体不锈钢均未发生点蚀现象,且均匀腐蚀速率低于0.0013 mm/a,腐蚀产物晶粒均匀,结构致密。结论证实了两种不同产地的13Cr钢在东方气田井下超临界状态下的耐蚀性能相当。考虑高压气井气体流速及地层出砂的影响,探讨了13Cr马氏体不锈钢在超临界 CO2气井中的使用条件,为减少流速与出砂对腐蚀产物膜的破坏,应在实际生产中合理限制产能以降低流速,采取必要的防砂措施减小对油管壁冲刷。     

CO2分压对碳钢海底管道CO2/H2S腐蚀的影响

目的：研究 CO2分压对 CO2/H2S腐蚀的影响规律,为海底管道材料的选择提供参考依据。方法采用高温高压反应釜进行腐蚀模拟实验,对腐蚀前后的试样进行称量,计算腐蚀速率。通过SEM观察腐蚀产物膜形貌,通过 XRD 分析腐蚀产物膜成分。结果当 CO2/H2S 分压比较高（1200）时, CO2分压为0.3、0.5、1.0 MPa对应的腐蚀速率分别为1.87、3.22、5.35 mm/a,随着CO2分压升高,腐蚀速率几乎呈线性增大趋势。当CO2/H2S分压比较低（200）时,CO2分压为0.3、0.5、1.0 MPa对应的腐蚀速率分别为3.47、3.64、3.71 mm/a,CO2分压变化对腐蚀速率的影响并不显著。当CO2/H2S分压比较高（1200）时,腐蚀产物以FeCO3为主,腐蚀受CO2控制;此时低CO2分压下的腐蚀产物膜较完整致密,高CO2分压下的腐蚀产物膜局部容易破裂,对基体保护性下降,因此腐蚀速率随CO2分压升高而增大。当CO2/H2S分压比较低（200）时,腐蚀产物以FeS为主,腐蚀受H2S控制;此时在不同CO2分压条件下,腐蚀产物均较完整致密,因此腐蚀速率相对较低,并未随着CO2分压升高显著增大。结论 CO2分压对CO2/H2S腐蚀速率的影响与CO2/H2S分压比密切相关,海底管道材料选择不仅要考虑CO2分压的影响,还要考虑CO2/H2S分压比的影响。     

超级13Cr不锈钢在气液两相环境下的腐蚀行为研究

采用高温高压釜试验系统,研究了超级13Cr不锈钢在气液两相环境中的腐蚀行为。结果表明,气相时超级13Cr钢的腐蚀速率在150℃时达到最大,液相时在130℃附近时即达到最大,且气相腐蚀速率大于液相;两相环境中超级13Cr均发生了不同程度的点蚀,气相环境中的点蚀较液相严重,气相环境下水膜与材料表面气/液交界形成浓差腐蚀电池是局部腐蚀发生的主要原因。     

低H2S、高CO2分压条件下双相不锈钢应力腐蚀敏感性研究

目的针对IS15156标准中对双相不锈钢使用条件的限制,研究双相不锈钢2205在不同温度、不同低H_2S分压条件下的开裂敏感性。方法通过模拟我国西部酸性油田低H_2S、高CO_2工况环境,利用高温高压设备,进行了三点弯曲试验,结合失重法测试腐蚀速率,并使用SEM和EDS进行微观形貌观察和腐蚀产物分析。结果双相不锈钢2205的腐蚀速率较低,未超过0.014 mm/a,且硫化氢分压对腐蚀的影响较小,但发现了由氧化铝等夹杂导致的点蚀。双相不锈钢2205在低硫化氢分压的中温(100℃)区发生应力腐蚀开裂,同时发生了选择性腐蚀,铁素体相优先于奥氏体相腐蚀,其他温度条件下仅发现点蚀。硫化氢分压升高时,开裂敏感性有一定程度的降低。结论双相不锈钢2205在低硫化氢分压条件下的开裂类型为氢脆型应力腐蚀开裂。氧化物夹杂诱发点蚀,氢在应力集中区域聚集,发生氢脆。当硫化氢分压从6 k Pa增加到165 k Pa时,局部腐蚀敏感性的增加使氢脆得到缓解,开裂敏感性降低。双相不锈钢2205无法在低硫化氢的中温井口环境中使用,标准中以H_2S分压作为使用限制并不十分完善。     

H_2S浓度和pH值对X65海管钢焊接接头腐蚀行为的影响

采用高压釜模拟海底集输环境,通过电化学测试技术、浸泡实验、SEM和XRD技术研究了H2S浓度和pH值对X65钢焊接接头腐蚀行为的影响。结果表明,X65钢焊接接头中热影响区的开路电位最负,焊缝最正,母材介于两者之间,腐蚀电流密度从大到小的顺序为:热影响区母材焊缝;焊接接头平均腐蚀速率在0.1~0.25 mm/a之间,硫化物浓度增加、pH值降低均可导致腐蚀速率增加;X65钢海管焊接接头在模拟现场工况条件下以均匀腐蚀为主,焊缝区腐蚀程度低于热影响区。     

过量CO2气氛环境下青铜表面生成孔雀石锈蚀产物的模拟研究简

利用一种新型的盐溶液-蒸汽模拟技术,在过量CO2的气氛环境中模拟生成孔雀石等锈蚀产物,并利用光学显微镜、扫描电子显微镜、能谱仪、X射线衍射仪、Raman光谱仪等表征仪器,系统表征了锈蚀产物的微观组织和化学成分等。研究分析了在不同过量CO2的气氛环境下,青铜表面生成锈蚀产物的特征及其生长机理,为古代青铜器的保护提供了科学依据。     

2205双相不锈钢在酸性H2S环境下的应力腐蚀行为及开裂机理研究

_{摘要:采用C型环实验研究了2205双相不锈钢在饱和H2S环境下的应力腐蚀行为及开裂机理。研究结果表明,2205双相不锈钢在NACE标准A溶液中有良好的抗应力腐蚀能力。通过OM}、_{SEM、EDS及电化学手段分析得出2205双相不锈钢的应力腐蚀开裂经历了表面点蚀,蚀坑形成,H2S解离,H原子吸附并从蚀坑位置扩散进入金属基体,在金属基体中聚集,通过氢致开裂机制导致裂纹萌生,并逐渐扩展。}     

H2S/CO2环境中L360钢点蚀行为研究

利用静态挂片失重法研究了含H₂S/CO₂模拟油田水溶液中, 温度及Cl^-浓度对L360管线钢点蚀的影响, 并利用Gumbel第一类近似函数分析了最深蚀孔概率. 结果表明, 在40℃~70℃之间, Cl^-浓度为10 g/L条件下, 点蚀的严重程度随温度增高而增大. 恒定温度下, Cl^-浓度对点蚀发生也有明显的影响, 当Cl^-在10×15 g/L范围时, 腐蚀试样发生明显的点蚀; 当Cl^-浓度大于20 g/L时, 试样主要发生均匀腐蚀, 随着Cl^-浓度的增大, 腐蚀产物膜变得更加疏松, 保护性能下降, 均匀腐蚀速率增大. 最深点蚀分布服从Gumbel第一类近似函数.     

天然气管线钢CO2腐蚀研究进展

天然气管线面临日益严重的CO₂腐蚀问题。针对管线内特定的腐蚀环境,总结了当前CO₂腐蚀在反应机理、影响因素以及腐蚀控制方面的研究进展,最后展望CO₂腐蚀研究今后的发展方向。     

不同温度下超级13Cr在Cl~-/CO_2环境中的腐蚀行为

模拟油田现场Cl~-/CO_2腐蚀环境,对超级13Cr不锈钢在不同温度下的耐均匀腐蚀及点蚀的性能进行了研究。利用金相、扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)及X射线衍射(XRD)等方法对试样进行了分析。结果表明,温度升高,超级13Cr均匀腐蚀速率增大,温度升高到150℃时,均匀腐蚀由轻微腐蚀转变成中度腐蚀。在Cl~-/CO_2腐蚀环境中,超级13Cr不锈钢极易发生点蚀,且温度升高,点蚀程度先加重后减弱,在120℃时,点蚀坑数量最多,尺寸最大,点蚀最严重。XRD结果显示,所有温度条件下材料均无CO_2腐蚀产物FeCO_3产生,超级13Cr不锈钢依靠表面形成的钝化膜抵抗CO_2腐蚀。     

模拟油田工况条件低Cr钢抗H2S应力腐蚀开裂行为研究

    运用四点弯曲试验方法,参照NACE 0177-2005标准研究了低Cr钢在模拟塔里木油田工况条件下的抗H₂S应力腐蚀开裂（SSC）行为.结果表明：经720小时试验后,0.5 Cr试样表面未发现宏观及微观裂纹,表现出良好的抗SSC能力,而普通3 Cr、5 Cr试样表面均发现宏观及微观裂纹,没有通过抗SSC性能检测;应从成分设计及适当的热处理等方面着手,获得理想的显微组织,来提高3 Cr、5 Cr钢的抗SSC性能.     

Effect of Cl~- Concentration on the SCC Behavior of 13Cr Stainless Steel in High-Pressure CO_2 Environment

An effect of Cl-concentration on the stress corrosion cracking(SCC) behavior of 13 Cr stainless steel was investigated by employing electrochemical measurements and the slow strain rate tensile tests.These tests were conducted in various solutions with different concentrations of NaCl at 90℃under 3 MPa CO_2 with 3 MPa N_2.The results indicate that the passive film of the specimen formed in the 10% NaCl solution has the best protective effect on the matrix.The SCC susceptibility does not increase with increasing the chloride ion concentration,the lowest SCC susceptibility occurs when the NaCl concentration is 10%,and the specimens show higher SCC susceptibility in the 5% NaCl and 20% NaCl solutions.