温度对718镍基合金在高酸性环境下耐腐蚀性能的影响

718镍基合金是高酸性油气井中常用的金属材料,但目前对其腐蚀机理和影响因素的研究较少。利用高温高压反应釜进行腐蚀模拟,采用失重法、扫描电镜(SEM)等手段研究了温度对718镍基合金在高含H_2S/CO_2环境下腐蚀行为的影响。结果表明:在CO_2分压3.5 MPa、H_2S分压3.5 MPa、Cl~-含量150 000 mg/L的模拟环境下,718镍基合金在150,175,205℃下均呈现全面腐蚀,未出现点蚀和局部腐蚀。但随温度升高,镍基合金718的均匀腐蚀速率逐渐增加,材料表面钝化膜出现硫化,并逐渐向腐蚀产物膜转变,质地由致密变得疏松。     

温度对镍基合金718在高含H_2S/CO_2环境下应力腐蚀行为的影响

镍基合金718是一种高酸性油气井中常用的金属材料,但对其应力腐蚀开裂敏感性及其影响因素的研究较少。利用高温高压反应釜进行应力腐蚀开裂模拟试验,结合扫描电子显微镜(SEM)和能谱仪(EDS)等分析手段研究了温度对718镍基合金在高含H_2S/CO_2环境下应力腐蚀行为的影响。结果表明:在CO_2分压3.5 MPa、H_2S分压3.5 MPa、Cl~-含量150 000 mg/L的模拟环境下,镍基合金718在150,175,205℃下均未发现点蚀和裂纹,应力腐蚀开裂敏感性较低;但随温度升高,镍基合金718的C环应力腐蚀试样表面的钝化膜出现明显的硫化和颗粒状的腐蚀产物,并逐步团聚形成点蚀源。     

元素S对镍基合金718在含H2S和CO2盐溶液中腐蚀行为的影响

目前就元素S对高酸性油气井中常用的金属材料镍基合金718腐蚀行为影响的研究较少。在模拟高温、高含H2S/CO2和高Cl-浓度的腐蚀环境中,通过高温高压腐蚀模拟试验,结合失重测量、扫描电子显微镜(SEM)和X射线能谱分析(EDS)等技术手段研究了元素S对镍基合金718腐蚀行为的影响。试验表明:在205℃,CO2分压3.5 MPa、H2S分压3.5 MPa、Cl-浓度200 g/L环境下,1 g/L元素S的加入加剧了镍基合金718的腐蚀,增加了应力腐蚀开裂的敏感性。点蚀主要源于Cl-参与的歧化反应,而均匀腐蚀是高温下的单质S直接或间接与金属发生反应导致的。开裂的成因是单质S的加入加速了点蚀坑的形成和发展,导致多个点蚀坑连通构成长条状的腐蚀坑,最终形成裂纹导致开裂。     

P110钢在元素硫沉积环境中的腐蚀过程探讨

实验模拟了普光气田元素硫沉积环境,利用SEM、EDS等技术研究了腐蚀产物膜的截面元素分布及腐蚀产物膜的形貌和成分,分析了P110钢在该环境中的腐蚀过程。结果表明:P110钢首先发生氧化腐蚀,进而发生硫化腐蚀。由于含硫离子对P110钢腐蚀电位的影响,Cl-表现出较强的侵蚀性,它借助硫化物膜向腐蚀产物膜的内层扩散,并在基体界面发生点蚀。同时,S2-通过腐蚀产物膜向内扩散,在氧化物膜与硫化物膜之间形成新的硫化物膜。     

镍基合金825在模拟油气井含CO_2环境中的耐蚀性研究

针对深层油气井开采过程中的CO_2腐蚀问题,采用高温高压釜模拟腐蚀试验和动电位极化曲线、电化学阻抗谱(EIS)等测试手段研究了镍基合金825在苛刻CO_2环境中的腐蚀行为。试验结果表明:镍基合金825在210℃、CO_2分压4.4 MPa的腐蚀环境中,腐蚀速率为0.015 7 mm/a,均匀腐蚀很轻微,表现出良好的抗均匀腐蚀性能;镍基合金825的阳极极化曲线呈现出明显的钝化区,且在120℃、CO_2分压为3.5 MPa条件下存在二次钝化现象;随着温度升高,CO_2分压增大,自腐蚀电位负移,腐蚀驱动力变大; EIS表明电化学阻抗谱有明显的容抗弧特征,电荷转移电阻呈减小的趋势,而钝化膜电容呈减少趋势,电化学腐蚀动力学阻滞性能减弱,降低了镍基合金825在模拟工况中的耐蚀性。     

燃煤电厂锅炉防护用新型高铬镍基合金涂层抗氧化、硫化及热腐蚀性能和机理研究

在锅炉防护用涂层材料的研制及其抗高温腐蚀性能和机理的研究方面作了一些探索性的工作。在国内首次设计并研制成功铬含量在40wt％以上的新型高铬镍基合金,并将其制备成可供电弧喷涂用的丝材。 采用电弧喷涂技术制备出新型高铬镍基合金涂层。对其抗高温氧化、抗H_2S、SO_2腐蚀以及抗热腐蚀的性能和机理进行了系统研究,得到如下结论:(1)在大气环境下,较高的Cr含量使涂层发生了选择氧化,在表面形成了连续的Cr_2O_3氧化膜,它对元素的扩散可起到有效的抑制作用。(2)在SO_2/O_2(1:4)气氛下,涂层表现出优秀的抗硫氧化物腐蚀性能。发现Cr在涂层中所起的作用为:①形成Cr_2O_3保护层以抑制元素的扩散;②捕获Ni_3S_2中的S,从而减少了低熔点共晶体Ni-Ni_3S_2的出现。(3)在H_2S(10％)气氛下,涂层表现出优异的抗硫化腐蚀性能。发现Cr元素对镍基合金抗高温硫化性能的提高是通过在腐蚀产物内层形成富铬区(Cr以硫化物的形式存在)来实现的,该富铬层的存在应能起到抑制涂层未腐蚀部分金属元素向外扩散和腐蚀介质向内侵入的作用。(4)在Na_2SO_4/K_2SO_4(7:3)盐膜作用下,涂层表现出优异的抗热腐蚀性能。较高的Cr含量使得该高铬镍基合金涂层位于表面Ni的硫化物下面的部分发生了选择氧化,形成了连续的Cr_2O_3氧化膜,从而有效地     

酸性X气田生产井环空套管腐蚀规律研究

酸性X气田生产过程中多口井出现了环空带压和环空气/液样含H₂S和硫化物的现象,油层套管中110SS抗硫材质面临严重的腐蚀风险。为了获取真实井筒环境下抗硫套管的腐蚀规律,在高温高压反应釜中采用腐蚀挂片的方法开展了110SS抗硫套管在气相和受污染环空保护液中的腐蚀评价实验,以及抗硫套管与镍基合金套管连接处在受污染环空保护液中的电偶腐蚀评价实验,并利用金相显微镜、扫描电镜和能谱对试样腐蚀表面和腐蚀产物进行了观察分析。实验结果表明：抗硫套管在液相中的腐蚀速率很低,温度对腐蚀速率没有明显的影响;当温度高于100℃时,抗硫套管在气相中的腐蚀变得非常严重,腐蚀速率高达0.947 3 mm/a;抗硫套管和镍基合金套管连接处在液相中发生了严重的电偶腐蚀,抗硫套管试样表面出现较大的腐蚀坑,腐蚀速率大于工程设计允许的0.076 mm/a。获得的真实井筒环境下的抗硫套管腐蚀规律将为后期制定防腐控制措施、预测套管剩余强度以及评价井筒安全提供准确的参考依据。     

LY6铝合金的局部腐蚀行为研究

探讨LY6合金的局部腐蚀行为对扩大其应用范围意义重大,采用加速腐蚀试验和微观腐蚀形貌观察等方法,研究了经自然时效处理的LY6铝合金在含Cl-的典型环境中的点蚀、晶间腐蚀、应力腐蚀断裂和剥蚀等局部腐蚀行为,并讨论了它们的机理和相互关系.在试验环境下,LY6铝合金对点蚀、晶间腐蚀、剥蚀和应力腐蚀断裂都存在敏感性,合金中S相(Al2CuMg)、θ相(CuAl2)及MnAl6等第二相的存在是发生上述局部腐蚀的根本原因.研究表明,合金的剥蚀是一个从点蚀发展到晶间腐蚀,然后在应力协同作用下发生破坏的过程.恒载荷应力腐蚀拉伸法和断口形貌观察发现,LY6铝合金应力腐蚀断裂是由于阳极溶解作用的结果.     

元素硫沉积环境中P110钢腐蚀特征的对比

通过模拟普光气田元素硫沉积环境,应用腐蚀失重法探讨了油套管用P110钢在不同温度、不同酸性条件硫沉积环境中的腐蚀失重规律,并辅以扫描电镜、能谱等技术研究了腐蚀产物膜的形貌、成分及结构。结果表明：P110钢在元素硫沉积的各环境条件中腐蚀速率极高;同时,由于两相中P110钢的腐蚀机理存在差异,在相同温度、相同酸性条件中硫相...     

X65钢在高温高压CO2酸性溶液中的腐蚀行为

利用高温高压釜,通过失重法、SEM、XRD以及电子探针微观结构分析等方法,研究了X65钢在四种不同高温条件下及1 MPa分压的饱和CO2的NACE酸性溶液中的腐蚀行为。结果表明:(1)在所研究的温度范围内,X65钢在CO2腐蚀介质中表现出高的腐蚀速率;随着温度的升高,腐蚀速率呈先下降再升高的趋势,90℃时最小;(2)表面生成了FeCO3为主的腐蚀产物膜;(3)CO2腐蚀的作用形成了钢表面点蚀、坑蚀、台地腐蚀特征;(4)Cl-为点蚀的"激发剂",并且在点蚀坑内富集,导致局部Cl-浓度差不同,促进点蚀发生;(5)CO2腐蚀是各种因素相互作用的结果。     

熔盐堆用镍基合金在熔融氟盐中的腐蚀研究进展

熔盐堆(Molten salt reactor,MSR)是第四代先进核反应堆中唯一的液态燃料反应堆,因在热转化效率、中子经济性、固有安全性、在线燃料循环、核废料处理等方面具有无可比拟的优势而备受国内外研究者的关注。熔盐的选择对MSR的运行安全及效率至关重要。熔融氟化盐如LiF-BeF2(FLiBe)、LiF-NaF-KF(FLiNaK)等具有较小的热中子吸收截面、高热导率、高比热容、良好的流动性、低的蒸气压(高温时)、良好的高温稳定性等一系列优异的热物化性能,被公认为MSR最理想的冷却剂和核燃料载体。目前,国内外均选用镍基合金作为MSR的主要结构材料。然而,超强高温腐蚀性熔融氟盐的存在对镍基合金提出了苛刻的要求。目前,国内外学者们对熔盐堆用镍基合金在熔融氟盐中腐蚀行为的研究主要集中在两个方面:一是镍基合金在熔融氟盐中热腐蚀行为的影响因素及微观机制,二是提高镍基合金的耐高温熔盐腐蚀性能。一般认为,镍基合金在熔融氟盐中的腐蚀机制主要包括以下四种:本质腐蚀、氧化性杂质引起的腐蚀、温差驱动的腐蚀和异种材料引起的腐蚀。因此,合金自身和熔盐腐蚀环境是影响镍基合金在氟盐中热腐蚀行为的两大主要因素。在合金自身方面,主要为合金元素(Ni、Cr、Mo、Fe、Si等)及含量、合金显微组织(晶界特征、组织缺陷等)的影响;在熔盐腐蚀环境方面,主要为熔盐组分、熔盐中的杂质及腐蚀产物、熔盐温度、坩埚材质、核裂变产物等的影响。目前,提高镍基合金耐熔盐腐蚀性能的主要途径有:在镍基合金方面,包括有微合金化(添加Ti、RE等)、晶界工程处理、陶瓷相增强复合材料技术;在熔盐方面,包括熔盐纯化、添加单质金属(如Zr、Be、Li等)降低熔盐的氧化还原势等。此外,采用电镀法、激光熔覆法、化学气相沉积法、等离子喷涂法等表面改性技术在镍基合金上制备金属涂层(Ni、Co、Mo、NiCoCrAlY等)和陶瓷涂层(氮化物如AlN、碳化物如SiC)。本文重点综述了镍基合金在熔融氟盐中热腐蚀行为的主要影响因素及微观机制,以及国内外研究者在提高镍基合金耐高温熔盐腐蚀性能方面的研究进展。针对当前已开发的镍基合金与强腐蚀性的熔融氟盐相容性亟待解决的一些关键基础问题,提出了未来镍基合金在熔融氟盐工程应用中的主要技术方向和发展趋势,为耐高温氟盐腐蚀材料的研究和开发提供重要思路。     

模拟下古气藏工况下抗硫油管钢的CO_2/H_2S腐蚀行为

为了更好地理解抗硫油管钢在含硫气田中的腐蚀行为和机理,利用高温高压反应釜装置,结合SEM和XRD分析方法,对N80S和P110S抗硫油钢管在模拟下古气藏环境中CO_2,H_2S共存时的腐蚀行为进行了研究,计算了不同CO_2和H_2S分压比时的腐蚀速率,分析了腐蚀产物特征和成分,探讨了其腐蚀机理。结果表明:2种抗硫油管钢随H_2S含量的增大,腐蚀速率先增大后减小;H_2S微量时抗硫油管钢表面形成了Fe CO3和Fe S等腐蚀物,未见明显的腐蚀坑,随H_2S含量的增大,表面的腐蚀产物为铁的硫化物且存在明显的局部腐蚀。     

空调制冷铜管腐蚀失效分析

制冷空调换热器铜管在经过一段时间使用后发生点蚀并引起泄漏。对铜管内外壁腐蚀局部区域使用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)进行表面形貌观察,并借助能谱仪(EDS)进行元素成分分析。发现在铜管内壁发生腐蚀的局部区域存在一定量的Cl元素,而在铜管外壁却没有发现Cl元素。由于中央空调循环冷却水使用未处理的生水,而自来水中含有的Cl元素常会引起点蚀发生。Cl~-会破坏氧化物保护层形成易溶于水且不稳定的氯化物,氯化物分解提高局部酸性值,加快金属腐蚀。同时Cu~+、Cu~(2+)通过扩散发生复杂的自催化反应,导致铜管发生点蚀。     

煤焦油馏分塔的腐蚀原因分析及评价

对煤焦油馏分塔的使用现状进行了调查,并借助金相显微镜、能谱仪、耦合等离子发射光谱仪、X射线衍射仪等手段从煤焦油馏分塔的材质、腐蚀介质、腐蚀产物等角度讨论了其腐蚀的原因;利用塔板在一定时间内的尺寸变化测定了其均匀腐蚀速度.结果表明,该塔的内件材质是奥氏体型不锈钢316L,基体分布着少量铁素体,介质中存在着大量的硫离子及氯离子,使316L具有很大的孔蚀倾向;腐蚀产物中存在着大量的硫元素,并以Fe7S8形式存在;4 mm的塔板约2 a可被均匀腐蚀掉,但孔蚀的发生将使塔板的腐蚀破坏时间远低于2 a;316L不宜作为煤焦油馏分塔的材料使用.     

硫酸盐还原菌对海泥中Q235钢腐蚀界面的影响

从钢基体与腐蚀产物界面的角度,深入研究了海泥中硫酸盐还原菌对Q235钢的腐蚀行为的影响.结果表明,最初的腐蚀产物为铁的(水合)氧化物,在硫酸盐还原菌代谢活动的影响下,腐蚀产物逐渐向贫硫,以及富硫的铁硫化物转化.后者的晶体缺陷较多且结构疏松,不能阻挡Fe2 的扩散和侵蚀性离子的渗入,导致腐蚀加速.微生物的代谢产物以及腐蚀产物的转变为点蚀的形成和扩展提供了条件,其点蚀的位置一般发生在晶界和珠光体区,并沿晶界或珠光体扩展.     

含钼镍基焊缝金属在硝酸溶液中的腐蚀行为

研究了三种不同Mo含量的镍基焊缝熔敷金属在强氧化性介质(65%硝酸溶液)中的腐蚀行为。结果表明,熔敷金属在硝酸溶液中浸泡后发生了晶间腐蚀、点蚀以及枝晶间腐蚀等局部腐蚀。由于Mo元素促进了大尺寸Laves相在熔敷金属枝晶间的析出,在Laves相与基体之间产生了较大的电化学差异,导致Laves相在氧化性介质中腐蚀溶解,增大了熔敷金属的点蚀敏感性。在620℃焊后的去应力退火过程中,在焊缝中发生元素再分配,Mo元素降低了枝晶间Ni、Cr元素的贫化。由于枝晶间Ni、Cr元素的贫化是引起熔敷金属枝晶间腐蚀的重要因素,Mo元素降低了焊缝熔敷金属在硝酸溶液中枝晶间腐蚀敏感性。     

20/316L双金属管的腐蚀失效原因分析

随着20/316L双金属管在油气生产中的推广应用,关于内衬316L不锈钢的腐蚀失效问题日益突出,尤其是条件苛刻的酸性集输环境下,目前相关研究不多.利用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)等测试手段对20/316L双金属管在含H2S-Cl-的酸性集输环境中出现的腐蚀失效问题进行了系统分析,探讨了腐蚀失效的原因.结果表明:20/316L双金属管腐蚀类型为局部腐蚀,主要分布于内衬管316L的底部.腐蚀失效的主要原因是腐蚀介质中存在高浓度的H2S与Cl-,共同促进了钝化膜的破裂与点蚀的发展.当存在较高浓度的H2S与Cl-时,钝化膜薄弱处与电位较低的非金属夹杂物处易发生钝化膜的破裂与金属基体的快速溶解而成为点蚀源,形成点蚀.     

几种合金在超临界水氧化苯酚中的腐蚀

使用连续式超临界水氧化装置，测定了三种不锈钢（1Cr18Ni9Ti,316,Sanicro28)和一种镍基合金（Ni825)在超临界条件（400－420℃，25MPa)下和亚临界条件（330－335℃,25MPa）下分解苯酚时的腐蚀失重，用光学显微镜和扫描电子显微镜观测腐蚀试样的显微形貌，用X射线能谱分析（EDAX）分析腐蚀后合金试样表面组成，结果表明，4种合金在超临界和亚临界水氧化条件下的均匀腐蚀速度很小，1Cr18Ni9Ti和316不锈钢有孔蚀倾向，Sanicro28和Ni825呈现较好的耐生，试验后的合金表面腐蚀层分外表层（腐蚀产物层）和内表层（除去腐蚀表层后的内氧化层），外表层的Fe含量比内表层高，内表层的Cr和Ni含量比外表层高。     

Incoloy 825/L360复合管焊接接头耐蚀性研究

目的研究Incoloy 825/L360复合管焊后的焊缝耐蚀性能。方法以Incoloy 825/L360复合管为研究对象,选用Inconel625焊材进行了镍基合金焊缝的焊接,并对焊缝和Incoloy 825母材在质量分数为3.5%的NaCl溶液、6%的FeCl_3溶液中进行电化学试验,并对其耐蚀性进行了对比分析。结果在质量分数为3.5%的NaCl溶液中,不同温度下母材自腐蚀电位均高于焊缝,自腐蚀电流密度均小于焊缝,随着温度的升高,母材的自腐蚀电位和焊缝的自腐蚀电流密度均增加,母材的自腐蚀电流密度变化不明显;在质量分数为6%的FeCl_3溶液中,母材与焊缝的自腐蚀电位整体较高,母材的自腐蚀电流密度高于焊缝,不同温度下焊缝极化曲线均存在明显的钝化平台。结论 Incoloy 825母材和焊缝在两种溶液中的耐蚀性存在一定差异;在质量分数为3.5%的NaCl溶液中,母材腐蚀对温度不敏感,焊缝的腐蚀敏感倾向性随着温度的升高而增大,腐蚀敏感性高于母材;在质量分数为6%的FeCl_3溶液中,不同温度下的焊缝极化曲线均存在明显的钝化平台,腐蚀敏感性低于母材。     

超级13Cr马氏体不锈钢在单质硫环境中的腐蚀行为

采用单质硫悬浮实验法,利用失重法、扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱(EDS)、X射线衍射(XRD)和pH计等分析手段,研究了单质硫沉积对国产超级13Cr马氏体不锈钢在模拟高温高压环境中腐蚀行为的影响,分析了腐蚀产物的表面形貌、元素组成及其含量、组分以及单质硫对高浓度NaCl溶液酸化程度的影响。结果表明:国产超级13Cr马氏体不锈钢的耐蚀性能因单质硫的添加而降低,其均匀腐蚀速率随着单质硫含量的增大而增大,并且在90℃取得最大值,但均小于0.0125mm/a;单质硫的添加改变了腐蚀产物膜的组分,硫化物的含量随单质硫含量的增大而增大;单质硫/金属界面处的pH值因单质硫与水发生歧化反应而降低,进而降低了超级13Cr马氏体不锈钢的耐蚀性能,Cl-与单质硫协同作用进一步加剧其腐蚀。