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。     

元素硫对G3合金在H_2S+CO_2饱和氯化物溶液中腐蚀行为的影响（英文）

利用电化学显微镜(SECM)、扫描电子显微镜(SEM)和电化学阻抗谱(EIS)研究了镍基合金G3在室温(25℃)和高温(90℃)含H_2S、CO_2,Cl~-的介质环境中各种硫状态下的腐蚀行为。结果表明,随温度升高,腐蚀变得更加严重,镍基合金G3表面出现轻微的点蚀;阳极极化曲线在室温下具有钝化区,而在90℃的温度下出现活性溶解区,钝化现象消失。物相分析表明,在镍基合金G3上形成的钝化膜主要由Ni、Cr及Fe的氧化物组成,由于S~(2-)侵入薄膜,导致钝化膜溶解,腐蚀产物由NiS、FeS_2组成。G3合金在含硫环境中的耐腐蚀性减弱,与沉积硫、析出硫相比较,悬浮硫状态下,镍基合金G3表面钝化膜最致密,腐蚀最轻微。研究表明,硫是强氧化剂,其存在导致严重的局部腐蚀,元素硫的状态是影响腐蚀产物膜的致密性和生长速率的关键因素,也是影响合金腐蚀速率的关键因素。     

元素硫对H2S + CO2饱和氯溶液中合金G3腐蚀的影响

本研究中利用电化学显微镜（SECM）、扫描电子显微镜（SEM）和电化学阻抗谱（EIS）研究了镍基合金G3在室温（25℃）和高温（90℃）、含H2S、CO2,Cl-介质环境中各种硫状态下的腐蚀行为。结果表明,随温度升高,腐蚀变得更加严重,镍基合金G3表面出现轻微的点蚀;阳极极化曲线在室温下具有钝化区,而在90℃的温度下出现活性溶解区,钝化现象消失。物相分析表明在镍基合金G3上形成钝化膜主要由Ni、Cr及Fe的氧化物组成,由于S2-侵入薄膜导致钝化膜溶解,腐蚀产物由NiS、FeS2组成。G3合金在含硫环境中的耐腐蚀性减弱,相比较沉积硫、析出硫,硫悬浮状态下镍基合金G3表面钝化膜最致密,腐蚀最轻微。研究表明硫是强催化剂,其存在导致严重的局部腐蚀,元素硫的状态是影响腐蚀产物膜的致密性和生长速率的关键因素,也是影响合金腐蚀速率的关键因素。     

镍基合金管材高温高压H2S/CO2环境中局部腐蚀研究

冷加工强化的耐蚀合金管材成功用于酸性天然气气田已有多年的历史,但是,局部活化的点蚀坑以及蚀坑中的应力集中是冷加工强化的耐蚀合金应力腐蚀开裂的重要机制。在高温高压釜中模拟了镍基合金028在高温高压H2S/CO2环境下的腐蚀行为。结果发现,镍基合金028在高温高压H2S/CO2环境中的均匀腐蚀很轻微,但试样表面有点蚀现象发生,有析出物的试样点蚀更为显著。XPS结果显示,腐蚀后,硫元素只在镍基合金表面钝化膜的表层富集,钝化膜以氢氧化物及氧化物为主,对基体有保护作用。对点蚀坑截面的EDS分析结果表明,硫元素在点蚀坑内部富集,从而导致点蚀坑内局部酸化,加速点蚀坑的扩大。     

Cl~-浓度对双相钢和镍基合金腐蚀速率的影响

针对H2S、CO2、Cl-同时存在的高温、高压腐蚀环境,选择22Cr、25Cr双相不锈钢和028铁-镍基合金、G3镍基合金进行对比试验,在其它条件相同的情况下(H2S/CO2分压、温度、液体流动等条件一致,仅Cl-浓度变化),分析Cl-含量对各种耐蚀合金管材发生均匀腐蚀与点蚀的腐蚀速率的影响。结果表明,在温度为160℃,CO2分压为4.13MPa,H2S分压为2.66MPa,流速为3m/s的条件下,随着Cl-浓度增加(25g/L、100g/L、120g/L、250g/L),UNS S32205和UNS S32750两种双相不锈钢的均匀腐蚀速率和局部腐蚀速率增加;028和G3两种镍基合金的均匀腐蚀速率变化不大,且无局部腐蚀发生。UNS S32205、UNS S32750双相不锈钢试样表面钝化膜的主要成分为Cr2O3和/或Cr(OH)3;028和G3镍基合金试样表面钝化膜的主要成分为NiO、Cr2O3和/或Cr(OH)3。     

G3镍基合金油管在油井酸化过程中的腐蚀行为研究

利用高温高压腐蚀模拟实验,研究了G3镍基合金油管在油井酸化过程中的腐蚀行为。采用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、激光共聚焦显微镜和极化曲线等分析了试样在鲜酸和残酸中的腐蚀形貌和腐蚀机理。结果表明:G3镍基合金在模拟酸化液中具有较好的耐腐蚀性能,其主要原因是试样表面的吸附膜覆盖整个面积,使合金表面的能量状态趋于稳定,增加腐蚀活化能;同时该吸附膜阻碍了与腐蚀反应相关的电荷或物质转移,减缓了腐蚀。在模拟鲜酸介质中,G3镍基合金的极化曲线钝化区较窄,点蚀敏感性较强,很易诱发点蚀。随着温度的升高,钝化膜的自我修复能力减弱。     

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。     

铜在含氯薄液膜和杂色曲霉作用下的腐蚀行为

目的 研究纯铜在含氯液膜和霉菌共同作用下的腐蚀行为与机理。方法 将海南文昌采集的一株野生杂色曲霉接种到质量分数分别为0.9%和3.5%的NaCl溶液中制成孢子悬浮液,将孢子悬浮液均匀喷洒到铜试样表面后进行恒温恒湿试验,试验不同周期后采用体视学显微镜、扫描电子显微镜观察铜试样的腐蚀形貌,采用X射线光电子能谱仪分析试验14 d的试样表面和氩离子刻蚀15 s后的成分。结果 纯铜在NaCl薄液膜下的腐蚀产物具有明显的双层结构,内层靠近基体的为致密的Cu2O钝化层,外层为疏松的Cu2(OH)2CO3和Cu2(OH)3Cl组成的Cu(II)碱式盐;无菌时,铜表面出现大量蓝绿色的Cu(II)碱式盐,杂色曲霉存在时,铜表面腐蚀产物主要为红棕色的Cu2O钝化膜,仅有少量Cu(II)碱式盐零星分布在Cu2O膜外层;0.9% NaCl薄液膜与霉菌共同作用时,试样表面腐蚀产物主要为Cu2O,当薄液膜中盐的质量分数升高到3.5%时,霉菌数量减少,Cu(II)碱式盐较0.9% NaCl薄液膜组增多。结论 纯铜的腐蚀产物由内层的Cu2O钝化层、外层的Cu2(OH)2CO3和Cu2(OH)3Cl组成双层结构。杂色曲霉通过呼吸作用影响液膜中的O2浓度进而影响铜的腐蚀产物组成,霉菌存在时腐蚀产物中Cu(II)碱式盐显著减少。含氯液膜与霉菌共同作用时,液膜中的NaCl浓度通过影响杂色曲霉的生长活性而影响腐蚀产物组成。     

20钢在模拟CO_2驱工况环境中的腐蚀行为

采用高温高压釜动态模拟CO_2驱工况环境,使用失重法研究温度和CO_2分压对20钢腐蚀速率的影响,利用离子色谱分析试验前后钙镁离子的含量,并用扫描电镜(SEM)和X-射线衍射仪(XRD)表征腐蚀形貌和产物成分。结果表明:20钢发生了严重CO_2腐蚀,其腐蚀速率随温度升高而增大、随CO_2分压的增大呈现先降低后增大的趋势;CO_2分压促进采出水中钙镁的沉积;腐蚀产物主要是FeCO_3。     

高铬镍基合金熔融硫酸盐热腐蚀过程中内氧化和内硫化行为的研究

通过对镍基合金进行不同温度的恒温熔融硫酸盐热腐蚀试验,对腐蚀产物横断面进行形貌观察及微区成分分析,研究了一种高铬镍基合金在恒温热腐蚀期间腐蚀产物分布特征及内氧化、内硫化行为。结果表明,该高铬镍基合金在900和950℃腐蚀100 h期间,合金氧化和硫化同时发生,且腐蚀产物中出现分层结构,由表及里各层中的主要氧化物分别为:Al2O3和Cr2O3,Al2O3,CrS。该合金在各温度的恒温热腐蚀期间,均发生Al元素的内氧化和Cr元素的内硫化;与外氧化膜相邻的区域为Al元素的内氧化区,远离外氧化膜的基体内部形成Cr元素的内硫化区;随腐蚀温度升高,内氧化区和内硫化区深度增加,内氧化物和内硫化物的尺寸增大。     

低氧分压预处理对镍基合金028耐蚀性的影响

对镍基合金Alloy028在900℃进行低氧分压预处理10h,金相观察和硬度测试结果表明,预处理后析出物减少,组织得到细化,硬度明显提高。SEM、EDS及XRD分析比较试样表面微观形貌与结构特征表明,预处理后钝化膜形成元素Cr在表面发生富集,且部分形成由Cr2O3和NiCr2O4组成的氧化膜。极化曲线测试表明,预处理后合金的自腐蚀电位从-0.37V正移至-0.25V(SCE),腐蚀电流密度比空白试样显著降低。电化学阻抗测试表明,预处理试样的电荷转移电阻比空白试样提高一个数量级,膜电阻提高2倍多。     

镍基合金G3在高含H2S／CO2环境中的腐蚀影响因素研究

针对目前高含H2S和CO2油气田开发中的油套管严重腐蚀问题,通过动电位扫描、扫描电镜(SEM)分析腐蚀产物膜等手段,研究了在高含H2S和CO2腐蚀环境中,CO2、pH值、Cl-等不同因素对镍基合金G3腐蚀行为的影响.结果表明:Cl-不利于G3钝化膜的形成,且使腐蚀加剧;CO2的加入促进了G3的腐蚀,pH值的增加使G3的自腐蚀电位出现较大负移.并影响了腐蚀产物膜的稳定性.     

钢筋在混凝土模拟孔隙液中腐蚀电化学行为

采用动电位极化曲线法研究了钢筋在混凝土模拟孔隙液中腐蚀电化学行为.结果表明:随着Cl-离子浓度升高,PH值下降,腐蚀电流(Icorr)增大,破裂电位(En)降低:致使钢筋表面钝化膜破裂的临界Cl-离子浓度与孔隙液的pH值之间存在对数关系.提出了Cl-和OH-在钝化膜局部区域上的竞争吸附模型,并解释了实验结果.     

超级13Cr钢在不同温度NaCl溶液中的膜层电特性与腐蚀行为*

采用全浸泡腐蚀实验方法和扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)、失重法、极化曲线、交流阻抗等分析手段,对超级13Cr油管钢在不同温度NaCl溶液中的腐蚀速率、腐蚀形貌、腐蚀产物及其膜层的电性能进行了分析,研究了溶液温度对其膜层电性能和腐蚀行为的影响。结果显示:超级13Cr油管钢在温度低于80℃的NaCl溶液中具有较好的耐腐蚀性,其表面膜层具有钝化特性,温度对其腐蚀有一定程度的影响,随溶液温度的升高,钝化膜层对基体的保护作用降低,其抗腐蚀性能降低,发生腐蚀的倾向性增大,当溶液温度高于60℃时尤为显著。超级13Cr在不同温度NaCl溶液中由点蚀引发了局部腐蚀,进而导致了全面腐蚀的发生,其腐蚀产物均由Fe和Cr的氧化物组成,且表面的腐蚀产物疏松不致密。     

元素S对镍基合金G3在高温高压H2S/CO2气氛中腐蚀行为的影响

利用美国Cortest公司高温高压反应釜模拟H2S/CO2及元素S共存环境,在流动高矿化度饱和H2S/CO2介质中进行试验,然后利用SEM、EDS及XPS等表面分析技术,探讨元素S对镍基合金G3高温高压H2S/CO2腐蚀行为的影响。结果表明:在元素S含量为0、1及10 g/L时,镍基合金G3的平均腐蚀速率变化不大,钝化膜厚度约为11 nm,其结构呈双极性,外层以Cr、Ni的氢氧化物、氧化物为主,内层以Cr、Ni的氧化物为主;当元素S含量增大到100 g/L时,腐蚀速率急剧增大,钝化膜厚度也迅速增大到约90 nm,且结构转变为外层以Cr、Ni的硫化物为主,内层以Cr、Ni的氧化物为主;钝化膜结构的转变可能是导致镍基合金G3耐蚀性能降低的最主要原因。     

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。     

316L不锈钢在含Cl-高温醋酸溶液中的电化学行为

316L不锈钢试样在空气中放置24 h后在含Cl-醋酸溶液(0.2%KCl,60%的醋酸,85℃)中能自钝化,自腐蚀电位为100 mV;经阴极极化后的试样在实验周期内在含Cl-醋酸溶液中不能自钝化,其自腐蚀电位为(-242±3)mV;经阳极极化形成的钝化膜比在空气中自然形成的钝化膜更致密.测试了空气中钝化24 h以及阴极极化、阳极极化后,试样在醋酸溶液中自腐蚀电位随时间变化的曲线;结合阴极、阳极极化曲线,SEM观察和XPS成分分析,发现Cr是组成钝化膜并增加钝化膜稳定性的重要元素,而Mo是在钝化膜发生活性溶解或者被击穿时于表面富集的元素,可导致该区域电位升高,从而阻止腐蚀发生.初步探讨了316L不锈钢在含Cl-醋酸溶液中的腐蚀电化学行为和点腐蚀发生的机理.     

钝化处理对Al-B4C复合材料在硼酸溶液中缝隙腐蚀行为的影响

将经过钝化处理(FP)和未经钝化处理(AA)的Al-B_4C复合材料试样与聚四氟乙烯垫片有缝隙的一面紧密贴合在一起,然后分别浸泡在40℃、硼离子(B3+)质量浓度为2 700mg/L和90℃、硼离子质量浓度为2 500 mg/L的硼酸溶液中3 000 h进行缝隙腐蚀试验,以研究Al-B_4C复合材料在硼酸溶液中的缝隙腐蚀行为。结果表明:在40℃、硼离子质量浓度为2 700 mg/L硼酸溶液中腐蚀试验的AA试样在缝隙与无缝隙部位的交界处有堆集的腐蚀产物,而在90℃、硼离子质量浓度为2 500 mg/L的硼酸溶液中腐蚀试验的AA试样在缝隙与无缝隙部位交界处的氧化膜较薄,且表面生成了条带状氧化物;在两种硼酸溶液中缝隙腐蚀试验的FP试样表面没有发生明显的变化,显示出了良好的耐缝隙腐蚀性能。     

异种金属偶接在高温高酸性环境中的电偶腐蚀行为

模拟150℃,H_2S分压1.0 MPa,CO_2分压1.5 MPa,Cl~-质量浓度200 000mg/L的高温高酸性腐蚀环境,采用高温高压电化学测试技术和浸泡腐蚀试验,研究了镍基合金718分别与低合金钢35CrMo、20CrMnTi和铝合金2A12偶接后的电偶腐蚀行为,并利用扫描电子显微镜(SEM)与X射线能谱仪(EDS)对腐蚀试样的表面形貌及腐蚀产物成分进行分析。结果表明:在模拟高温高酸性工况下,与镍基合金718偶接后金属的电偶腐蚀速率与两偶接材料的电位差呈正相关,而异种金属偶接对腐蚀产物和腐蚀机理没有明显影响。在高酸性腐蚀环境中使用的井下工具结构在设计时应避免电位差过大的镍基合金718-铝合金2Al2异金属发生偶接。     

Cl~-对690合金在高温高压水中腐蚀行为的影响

采用扫描电子显微镜和X射线衍射仪研究了Cl-对690合金在高温高压水中腐蚀行为的影响。研究表明:690合金内外表面状态对其腐蚀形貌有显著影响,Cl-使得表面形成的钝化膜不均匀,出现较多的点蚀坑。溶液中的Cl-能够影响腐蚀产物膜的结构。当溶液中不含有Cl-时,腐蚀产物膜为双层结构,外层腐蚀产物为颗粒状;当溶液中含有Cl-时,腐蚀产物膜具有单层结构。XRD结果表明:两种环境中的钝化膜产物主要由Cr2O3、NiFe2O4、NiO等氧化物组成,但含Cl-条件下的氧化物较少。