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。     

13Cr系列不锈钢在模拟井下介质中的CO2腐蚀研究

根据某油田不同井况条件,配制不同井下模拟溶液,用高温高压釜研究了4种不同成分的13Cr马氏体不锈钢在不同温度、Cl^-浓度和CO₂分压下的腐蚀行为,对腐蚀性能进行了评价,用SEM,EDS,XRD和XPS等方法对腐蚀产物的形貌与成分进行了观察分析。结果表明,随着温度的升高及Cl^-浓度和CO₂分压的增大,13Cr系列不锈钢的腐蚀速率均相应增大,腐蚀速率由高到低的排序为13Cr-0>13Cr-1>M13Cr>S13Cr;其腐蚀产物膜的形貌与结构也有明显差异。     

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。     

3Cr钢和13Cr钢在高矿化度CO2环境中的腐蚀行为

为了预测油井管钢在高矿化度、含CO2的储层环境中可能发生的腐蚀,为该储层推荐在开发周期内安全经济的材质,采用高温高压反应釜研究了3Cr钢和13Cr钢在模拟储层环境中的腐蚀行为,利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能量色散X射线能谱(EDS)分析了3Cr钢和13Cr钢的腐蚀产物膜特征.从腐蚀速率、清理腐蚀产物后试样的表观特征、腐蚀产物的表面形貌、横截面腐蚀试样形貌和腐蚀产物化学成分方面探讨了3Cr钢和13Cr钢在CO2环境中的腐蚀特征随温度和含水率的变化规律及反应时间对其的影响.结果表明,3Cr钢在CO2分压为0.2 MPa,Cl-含量139 552mg/L的环境中会发生极严重腐蚀,且试样表面产物膜在微观上分布不均匀,存在局部不完整;13Cr钢发生轻度腐蚀,在所测试样中未观测到点蚀,即3Cr钢不适用于该高矿化度CO2环境而13Cr钢能够满足要求.     

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。     

温度对Cr13不锈钢在含CO_2溶液中电化学腐蚀的影响

利用高温高压电化学测试技术,研究了温度对Cr13不锈钢CO2腐蚀机理的影响.研究表明:90～120℃温度范围内,Cr13不锈钢以点蚀为主,电极反应由活化控制;随着温度的升高,点蚀敏感性逐渐降低,150℃时发生全面腐蚀,而电极反应主要受扩散控制.     

2Cr13不锈钢在含乙酸的CO2饱和的NaCl溶液中的腐蚀行为

采用极化曲线、电化学阻抗谱等电化学测试方法,和扫描电镜（SEM）、X射线能谱（EDS）、X射线衍射（XRD）等物理检测方法,研究了乙酸（HAc）对2Cr13不锈钢在60℃下CO₂饱和的3%NaCl溶液中腐蚀行为的影响,并讨论了腐蚀机理。研究表明,HAc能够直接在电极表面还原,并能促进腐蚀产物FeCO₃的形成和溶解,HAc的存在同时加速了金属上的阴极反应和阳极反应,极大促进了2Cr13不锈钢的局部腐蚀和全面腐蚀的发生。     

增强型13Cr钢抗CO2腐蚀套管的研制

简述了石油天然气开采环境中CO2腐蚀的特点,介绍了攀钢集团成都钢铁有限责任公司利用自身设备优势开发增强型13Cr钢抗CO2腐蚀套管的设计思路和开发过程。四川省石油管理局进行的抗腐蚀评价试验表明:新研发钢管在不同CO2腐蚀环境中,尤其是在环境温度较高且含少量H2S的条件下,其力学性能良好,抗腐蚀性能稳定可靠。     

铁基非晶合金和13Cr不锈钢在超临界CO2环境的腐蚀行为

非晶合金由于其独特的结构、优异的耐磨耐蚀性能在海洋及CO₂地质封存领域展现出广阔的应用前景,有望成为超临界CO₂环境下钢构件的耐蚀涂层材料,但关于非晶合金在该环境下的腐蚀行为鲜有报道。利用高温高压反应釜对SAM2X5铁基非晶合金与13Cr马氏体不锈钢在温度80℃,压力10 MPa的模拟环境下进行腐蚀行为对比研究。通过XRD、DSC、CLSM、SEM、XPS以及电化学Mott-Schottky测试等方法对两种材料的微观结构、腐蚀形貌以及表面膜成分及结构进行表征与分析。研究结果表明：在高温高压的超临界CO₂环境下进行168 h腐蚀试验后,13Cr不锈钢表面发生严重的点蚀,而铁基非晶合金表面无点蚀发生;非晶合金表面膜除Fe和Cr外,富含大量的Si元素,会促进形成稳定致密的钝化膜;13Cr不锈钢表面膜为p型半导体,非晶合金表面膜为n型半导体,13Cr不锈钢钝化膜载流子密度远高于铁基非晶合金。证实了在该环境下铁基非晶合金的耐蚀性能远优于13Cr不锈钢。     

超级13Cr不锈钢在超深超高压高温油气井中的腐蚀行为研究

通过模拟油田超深超高压高温油气井腐蚀环境,研究超级13Cr马氏体不锈钢管材抗均匀腐蚀、点蚀及电偶腐蚀性能。结果表明:随着Cl-浓度的增加,超级13Cr马氏体不锈钢的均匀腐蚀速率在气相腐蚀环境中逐渐增大,在液相中变化不大,且气相的均匀腐蚀速率要大于液相的腐蚀速率。但不论在液相还是在气相腐蚀条件下,均匀腐蚀速率均远小于0.1 mm/a,局部腐蚀严重。在温度为150℃的气相环境中,超级13Cr钢的最大局部腐蚀速率可达2.1379 mm/a,其7天实验的最大局部腐蚀坑深度可达41μm。在电偶腐蚀试验中,不论是小试样模拟试验还是实物试验,P110作为阳极,腐蚀加剧,腐蚀速率增大,在电偶处发生明显局部腐蚀。超级13Cr马氏体不锈钢作为阴极被保护,腐蚀减缓,腐蚀速率减小。     

Effect of temperature on anodic behavior of 13Cr martensitic steel in CO2 environment

The corrosion behavior of 13Cr martensitic stainless steel in a CO₂ environment in a stimulated oilfield was studied with potentiodynamic polarization and the impedance spectra technique. The results showed that the microstructure of the surface scale clearly changed with temperature. This decreased the sensitivity of pitting corrosion and increased the tendency toward general (or uniform) corrosion. The capacitance, the charge transfer resistance, and the polarization resistance of the corrosion product scale decrease with increasing temperature from 90 to 120 °C, and thus the corrosion is a thermal activation controlled process. Charge transfer through the scale is difficult and the corrosion is controlled by a diffusion process at a temperature of 150 °C. Resistance charge transfer through the corrosion product layer is higher than that in the passive film.     

普通13Cr钢在高温高压下的抗CO2腐蚀性能

针对普通13Cr钢的CO2抗腐蚀性能,模拟大庆油田井下的腐蚀环境,通过高温高压釜进行了13Cr钢的腐蚀试验.采用SEM、EDS和XPS测试手段分析研究所获得C02腐蚀产物膜的形貌和化学组成.结果表明,在所试验的三个温度下,13Cr钢液相、气相的腐蚀类型都主要为均匀腐蚀.其腐蚀膜的主要成分是晶态FeCO3和非晶态的Cr(OH)3,还含有少量的Fe或Cr的氧化物、碳化物和单质Fe等.在85℃和110℃下,13Cr钢的液相腐蚀速率属于中度腐蚀,基体表面形成了一层深褐色腐蚀膜层且表面平整均匀、晶粒细小、膜层较薄.在170℃下,其腐蚀速率靠近严重腐蚀的下限,接近中度腐蚀的上限.气相腐蚀与液相腐蚀腐蚀过程相似,属于中度腐蚀,腐蚀产物膜表面则为较大颗粒的晶粒,但很不规则.     

普通13Cr钢在高温高压下的抗CO2腐蚀性能

针对普通13Cr钢的CO2腐蚀性能,在模拟大庆油田井下的腐蚀环境,通过高温高压釜进行了13Cr钢的腐蚀试验,采用SEM、EDS和XPS测试手段分析研究所获得CO2腐蚀产物膜的形貌和化学组成。结果表明,在所试验的三个温度下,13Cr钢液相、气相的腐蚀类型都主要为均匀腐蚀。13Cr钢的腐蚀膜主要成分是晶态FeCO3和非晶态的Cr（OH）3,还含有少量的Fe或Cr的氧化物、碳化物和单质Fe等。在85℃和110℃下,13Cr钢的液相腐蚀速率属于中度腐蚀,基体表面形成了一层深褐色腐蚀膜层且表面平整均匀,晶粒细小,膜层较薄;在170℃下其腐蚀速率靠近严重腐蚀的下限,接近中度腐蚀的上限;气相腐蚀与液相腐蚀腐蚀过程相似,属于中度腐蚀,腐蚀产物膜表面则为较大颗粒的晶粒,但很不规则。     

高温高压环境下13Cr不锈钢的腐蚀性能

采用高温高压釜研究了110钢级13Cr不锈钢在模拟油气田腐蚀环境气、液相条件下的腐蚀行为,利用SEM、XRD及EDS等对表面腐蚀产物形貌及成分进行了分析。结果表明,气、液两相环境下,13Cr材料腐蚀速率均随温度的升高而在150℃左右达到最大值,且气相腐蚀速率均大于液相。液相环境中13Cr钢主要发生均匀腐蚀,局部腐蚀较为轻微,气相则主要发生点蚀;气、液两相条件下材料的点蚀速率均大于均匀腐蚀速率。13Cr不锈钢在两相条件下的腐蚀产物膜的主要成分为Fe-Cr化合物;元素Cr主要以Cr2O3的形式存在于腐蚀产物膜中。     

超临界CO2/原油/盐水环境中J55碳钢腐蚀机制研究

目的 研究超临界CO2/原油/盐水环境下J55碳钢的腐蚀机制.方法 利用高温高压反应釜模拟CO2压力为9 MPa、温度为65℃的超临界CO2/原油/盐水腐蚀环境,分别测定不同含水率下J55碳钢的平均腐蚀速率,通过扫描电镜和能谱仪观察分析腐蚀产物膜的微观形貌及元素组成,并测量最大腐蚀深度和计算点蚀系数.建立超临界CO2/原油/盐水环境中J55碳钢腐蚀模型,并阐述其腐蚀机制.结果 J55碳钢在超临界CO2/原油/盐水环境中的平均腐蚀速率随着含水率的升高而增大,含水率<50％时,腐蚀产物较少,最大腐蚀深度和点蚀系数较小,腐蚀形态为均匀腐蚀.随着含水率的增加,腐蚀产物增加,最大腐蚀深度和点蚀系数迅速增加,腐蚀形态变为局部腐蚀.结论 J55碳钢在超临界CO2/原油/盐水环境中的腐蚀速率远低于在超临界CO2/盐水环境中,原油的缓蚀作用明显.原油的存在改变了J55碳钢的腐蚀形态.     

13Cr不锈钢腐蚀性能的研究现状与进展

针对13Cr不锈钢油套管材料在油田各种环境下所面临的腐蚀问题,介绍了其腐蚀性能研究现状,分析了在高温高压环境及酸化环境下的腐蚀行为,简要说明了13Cr不锈钢几种常见的局部腐蚀类型,并提出了今后13Cr不锈钢及其腐蚀行为研究的重要方面,以期为油田油套管选材提供重要参考。