油酸咪唑啉与油酸在饱和CO2盐溶液中的缓蚀协同效应

目的 探究咪唑啉与油酸的协同效应。方法 采用失重法和电化学技术,研究咪唑啉与油酸缓蚀剂对N80钢在饱和CO₂油田地层水中的协同增效缓蚀效果。用SEM技术对腐蚀形貌进行了观察。通过测量金属表面膜的接触角,评价金属表面膜的疏水性能,并建立吸附模型以及拟合吸附曲线,分析了2种缓蚀剂单一作用时和混合后的缓蚀机理。结果 咪唑啉和油酸单独使用时均能够使腐蚀电位正移,添加量为100 mg/L时,缓蚀效率分别为82.89%和78.51%。二者复配后,缓蚀效率有一定提高,在油酸咪唑啉与油酸的复配比为25∶75时,缓蚀效率最大,相较于单独添加相同浓度的油酸咪唑啉,缓蚀效率提高了约15%,达到98.07%。在添加单一缓蚀剂时,金属表面的腐蚀程度随浓度的增加而减轻,在添加复配的缓蚀剂后,对比相同浓度下添加单一缓蚀剂后的腐蚀形貌,点蚀坑数量减少且尺寸减小。两缓蚀剂复配后,金属表面接触角较单独使用时增大,表明其在金属表面形成的缓蚀剂膜的疏水能力较单独使用时强。经计算单独使用油酸咪唑啉和油酸时体系的吉布斯自由能ΔG0分别为-48.578、-48.319kJ/mol。结论 油酸咪唑啉与油酸之间有...     

模拟CO2驱油环境下温度对J55油管钢腐蚀行为的影响

利用高压反应釜模拟CO2驱油环境对不同温度下J55油管钢的腐蚀行为及两种咪唑啉类缓蚀剂的缓蚀性能进行了研究,计算了腐蚀速率及缓蚀率,分析了腐蚀产物膜的表面特征,分析了试验产出水的离子含量变化。结果表明,J55油管钢的腐蚀速率随温度升高而不断增大,咪唑啉类缓蚀剂对CO2腐蚀缓蚀率高,且改性咪唑啉的缓蚀效果明显更佳,缓蚀剂作用下ΣFe含量比空白试验条件下小得多,而HCO3-离子浓度比其在相同条件空白试验的稍低,缓蚀剂对CO2溶解有一定抑制作用。     

F65/316L与X65/Inconel625复合管焊接接头耐腐蚀性能研究

为了研究采用ERNiCrMo-3焊丝焊接F65/316L与X65/Inconel625复合管焊接接头在特殊油气田气体中的耐腐蚀性能,参照ASTM G39、ASTM 71和DNV-OS-F101标准对复合管焊接接头进行了CO2应力腐蚀试验、高温高压CO2腐蚀、电偶腐蚀性能测试,考察了腐蚀试样表面形貌和成分。结果表明,复合管焊接接头经四点弯曲抗CO2应力腐蚀在母材和焊缝处均未出现裂纹,腐蚀速率满足标准要求;高温高压CO2腐蚀速率为0.002 mm/a,腐蚀类型为均匀腐蚀,腐蚀程度为轻度腐蚀;在3.5%NaCl溶液环境中,电偶腐蚀试验结果表明,焊缝的失重率大于316L和Inconel625母材,其耐蚀性与母材相当。     

咪唑啉类缓蚀剂对 P110 钢在 CO2 注入井环空环境中应力腐蚀行为的影响

目的研究咪唑啉类缓蚀剂对P110钢在CO2注入井环空环境中的应力腐蚀(SCC)行为的影响,为CO2注入井环空环境腐蚀防护方法的建立提供参考和依据。方法在实验室模拟的CO2驱注井环空环境中进行应力腐蚀试验、电化学测试和腐蚀形貌分析。根据现场提取的CO2注入井环空介质的成分分析结果配制模拟溶液,选用咪唑啉类缓蚀剂,调节模拟液p H至4。通入高纯N2进行除氧,以防止硫化物氧化。应力腐蚀试样采用三点弯试样,通过将试样的挠度控制为设定值来控制加载载荷。应力腐蚀试验和电化学试验均在密闭高压釜内进行。实验结束后,采用扫描电镜对腐蚀形貌进行观察。结果在CO2注入井环空环境下,咪唑啉缓蚀剂的浓度对P110钢的SCC行为有重要影响。在拉应力载荷存在时,添加足量的缓蚀剂对均匀腐蚀和SCC均具有较好的抑制效果,但当用量不足时,缓蚀剂的添加会增大P110钢的SCC敏感性,其SCC机制为氢脆与局部阳极溶解的混合机制。因此,P110钢在模拟CO2注入井的环空环境中会发生SCC,其机制为AD+HE机制。结论咪唑啉缓蚀剂的浓度对P110钢的SCC行为有重要影响,足量的缓蚀剂对均匀腐蚀和SCC均具有较好的抑制效果,但浓度不足时反而会增大SCC敏感性。     

X65/INCONEL625与F65/INCONEL625冶金复合管焊接接头耐腐蚀性能研究

为了研究X65/INCONEL625与F65/INCONEL625复合管焊接接头在特殊油气田气体组分中的耐腐蚀性能,参照ASTM G48、G39、ASTM 71和DNV-OS-F101标准对焊接接头进行了点蚀、CO2应力腐蚀试验、高温高压CO2腐蚀、电偶腐蚀性能测试,通过宏观及显微镜观察、扫描电镜分析,检测了腐蚀试件形貌.结果表明,CO2应力腐蚀和常规点蚀后母材和焊缝没有发现裂纹和蚀坑,腐蚀率也达标;高温高压CO2腐蚀类型为均匀腐蚀,腐蚀程度为轻度腐蚀,腐蚀速率很低;在3.5％NaCl溶液环境中,电偶腐蚀试验表明,焊缝耐蚀性与母材相当,具良好的耐腐蚀性.     

油气田高温高压条件下CO_2腐蚀缓蚀剂的研究进展

对近年来国内外开展的有关高温高压环境下CO2腐蚀缓蚀剂的研究进行综述,讨论了缓蚀剂的作用机理,评述了抑制CO2腐蚀常用的咪唑啉类、有机胺类、季铵盐类等缓蚀剂在国内外的研究与应用状况,展望了这一领域的研究前景和发展方向。     

钛/铝异种金属FSW接头的氢扩散试验设计与研究

钛/铝异种金属焊接结构因兼具两种材料各自的优势,在航空航天、汽车制造等领域有着广阔的应用前景。但异种金属在涉海等潮湿环境中极易发生由电偶腐蚀引发的氢扩散问题,造成钛合金的氢致脆化。本文提供了一种基于丝束电极理念的异种金属焊接接头重构方法,可以实现异种金属焊接接头各个亚区之间的偶接测试。在此基础上设计了异种金属焊接接头的氢扩散行为监测装置,通过试验验证获得了氢在金属材料中的扩散系数、吸附氢浓度等参数,为揭示异种金属焊接结构的环境氢脆问题奠定了基础。提出的异种金属焊接接头氢渗透测试方法可以推广应用于铝/钢、镁/钢等异种金属焊接接头氢扩散行为的检测,为评价电偶腐蚀中的氢致脆化影响提供了理论指导,弥补了现有方法仅能研究阳极溶解行为的不足。     

核电汽轮机转子堆焊焊接接头的电偶腐蚀行为及有限元仿真

采用宏观电化学试验和浸泡试验研究25Cr2Ni2MoV汽轮机转子堆焊焊接接头在80 ℃,3.5% Cl?环境下的电偶腐蚀行为. 电化学试验结果表明,焊缝为腐蚀薄弱区,腐蚀电位从高到低依次为热影响区、母材、焊缝. 浸泡试验结果表明,随着母材面积的增大,焊缝平均腐蚀厚度逐渐加深. 进一步利用宏观电化学测试所获的电化学参量建立焊接接头电偶腐蚀有限元模型对比浸泡试验结果. 结果表明,有限元仿真结果能有效模拟堆焊焊接接头的电偶腐蚀行为,为实际生产提供电偶腐蚀速率预测.     

咪唑啉类化合物在HCl溶液中对碳钢的缓蚀机理分析

目的 研究咪唑啉（IM）及咪唑啉基脲（IU）在盐酸溶液中对碳钢的缓蚀性能。方法 采用静态失重法、电化学测试技术、表面形貌及官能团分析、热力学等温方程等方法,研究缓蚀剂在不同温度的盐酸溶液中对Q235碳钢的缓蚀性能和吸附规律。结果 在静态失重试验中,室温下,随着IM、IU缓蚀剂的加入,碳钢的腐蚀速率从12.54 mg/(cm2?h)分别降低到5.132、0.145 mg/(cm2?h),IM、IU的缓蚀率分别为59.1%和98.9%。随着温度的升高,缓蚀效率略有下降。极化曲线试验表明,增加两种缓蚀剂的浓度,腐蚀电位负移,阳极电流密度下降明显。交流阻抗的测试显示,随着两种缓蚀剂浓度的增大,拟合参数Rct增大、Cdl减小,证明缓蚀剂在金属表面取代了水,并吸附成膜。研究等温吸附模型发现,两种缓蚀剂分子在碳钢表面的吸附符合Langmuir等温吸附方程,且根据SEM及XPS分析,证明缓蚀剂分子通过N原子与金属形成共价键,在金属表面吸附成膜。结论 咪唑啉和咪唑啉基脲对碳钢均具有缓蚀效果,且咪唑啉基脲的缓蚀效果更优异。两种缓蚀剂均属于混合型缓蚀剂,且以抑制阴极腐蚀反应速率为主。两种咪唑啉化合物在碳钢表面的吸附过程为自发放热过程,其吸附规律遵循Langmuir吸附等温模型,属于单分子层吸附。     

模拟CO2驱环境下3Cr和20#集输管线钢防腐性能对比

利用高压反应釜模拟了陕北某油田CO2驱油环境进行了不同温度和不同CO2分压3Cr和20#集输管线钢的腐蚀行为以及三种缓蚀剂对其缓蚀性能进行了研究,计算并对比了其腐蚀速率及缓蚀效率,分析了腐蚀产物膜表面形貌,对两种材质经济性能进行了对比。结果表明,相同CO2分压下,20#钢55℃时的腐蚀速率明显大于3Cr钢甚至接近3倍,但较低温度30℃时3Cr和20#钢的腐蚀速率较接近;咪唑啉缓蚀剂能较好控制CO2腐蚀;低合金钢3Cr相对于20#钢具有更显著的经济效益。     

API X65、316L不锈钢及Inconel 625间电偶腐蚀风险研究

目的：确定API X65、316L不锈钢及inconel625相互偶接后的电偶腐蚀风险。方法采用电化学测试、标准电偶腐蚀评价实验和腐蚀模拟实验对电偶腐蚀进行分析研究。结果在模拟地层水中,经过电化学测试,X65的自腐蚀电位在-0.75 V左右,316L和625的电位在-0.35 V左右。对于标准电偶腐蚀评价实验,敞口溶液及CO2分压分别为100 kPa和500 kPa的溶液中,X65与316L之间的电偶电流最大,其次是X65与625,316L和625之间的电偶电流最小,几乎为零。通过电偶腐蚀模拟试验可知,X65与316L或625偶接,都发生了明显的电偶腐蚀,而且X65侧靠近焊接接头位置发生了严重的沟槽腐蚀,未偶接异金属时X65的平均腐蚀速率为1.24 mm/a,异金属接触导致的电偶腐蚀使X65的腐蚀速率增加, X65与316L偶接后的平均腐蚀速率为1.49 mm/a,X65与625偶接后的平均腐蚀速率为1.75 mm/a。X65与316L偶接后的局部腐蚀速率最大为16.8 mm/a,X65与625偶接后的局部腐蚀速率高达26.4 mm/a,由于电偶腐蚀导致的局部腐蚀速率要比X65的自腐蚀速率超出十几倍。X65与316L偶接的电偶腐蚀的速率要比X65和625偶接的大,316L和625间几乎没有电偶腐蚀发生。结论 X65、316L和625间偶接的电偶腐蚀风险大于X65与316L的,316L和625间偶接的电偶腐蚀风险较小。     

E550钢埋弧焊接接头在模拟海洋大气环境中的腐蚀行为

采用增重测量、锈层截面观察、物相定量分析和电化学实验等方法研究了低合金耐候钢E550埋弧焊焊接接头在室内干湿循环加速腐蚀中的行为。结果表明:E550钢焊接接头的腐蚀速率低于母材。E550母材与焊缝的成分差异导致焊接接头不同部位的电位不同,并引起电偶腐蚀。电偶腐蚀对常规的大气腐蚀产生了抑制作用,造成焊接接头腐蚀前沿平整,锈层缺陷减少。随着表面锈层的生长,焊接接头表面不同部位的电位发生不同程度变化,并造成反复发生极性逆转,使腐蚀变得均匀,减弱了电偶腐蚀的局部腐蚀特征。     

Microstructure and corrosion behavior of shielded metal arc-welded dissimilar joints comprising duplex stainless steel and low alloy steel

This work describes the results of an investigation on a dissimilar weld joint comprising a boiler-grade low alloy steel and duplex stainless steel (DSS). Welds produced by shielded metal arc-welding with two different electrodes (an austenitic and a duplex grade) were examined for their microstructural features and properties. The welds were found to have overmatching mechanical properties. Although the general corrosion resistance of the weld metals was good, their pitting resistance was found to be inferior when compared with the DSS base material.     

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。     

X65钢海底管道在CO2/H2S腐蚀环境下的适用性

利用高温高压反应釜模拟试验和电化学测试,研究了X65钢海底管道在CO2/H2S环境下的耐蚀性。结果表明,不加缓蚀剂条件下,X65钢在总压为0.25MPa时的平均腐蚀速率及局部腐蚀风险与总压为0.7MPa时相比,均显著降低。添加100mg/L的缓蚀剂,X65钢的腐蚀速率显著降低,缓蚀效果较好;电化学测试与模拟试验结果一致。降压至0.25MPa分离出部分腐蚀性气体后再输送可大大降低内腐蚀风险,结合缓蚀剂措施,该腐蚀环境下可选择X65钢海底管道输送油气。     

Laboratory Studies of Galvanic Corrosion – II. Three-metal Couples

Electrochemical and weight loss measurements have been used to study galvanic corrosion of three-metal couples extending earlier studies of the galvanic interaction of two dissimilar metals. Materials studied include Zn, Cd, Cu, Ni, the Al alloys 2024, 6061 and 7075, 4130 steel, stainless steel 304, Ti-6Al-4V, Inconel 718 and Haynes 188 in 3.5% NaCl at 21°C. Different electrical arrangements for galvanic current measurements using the zero resistance ammeters (ZRA) are discussed. With the use of two ZRA's the current flowing on each of three metals can be continuously monitored. Weight loss data are used to obtain additional information concerning accelerated corrosion or protection of the individual metals in galvanic couples. Such measurements can be used to evaluate the corrosion behavior of metal combinations such as encountered in a porous Cd coating on a steel fastener installed on an Al structure.     

多相流动状态下缓蚀剂对X70钢CO2腐蚀的影响

目的 研究在多相流动状态,尤其是段塞流动条件下,各种浓度的不同缓蚀剂对X70钢腐蚀的影响.方法 采用自制实验装置模拟起伏管路段塞流动条件,通过电子显微镜、挂片失重等方法,对挂片表面形貌、腐蚀速率进行分析,数值仿真了多相流动状态下缓蚀剂乙二醇对X70钢CO2腐蚀速率的影响.结果 自制实验装置的挂片表面形貌、挂片失重速度与真实环道实验相似.实验用缓蚀剂的质量浓度超过35 mg/L后,均匀腐蚀缓蚀效率提升明显,继续提高缓蚀剂的浓度,均匀腐蚀缓蚀效率变化不大.多相流动条件下,缓蚀剂对局部腐蚀的缓蚀效果不明显.仿真用缓蚀剂乙二醇的质量浓度达到250 mg/L后,缓蚀效率变化与实验结果类似.结论 自制实验装置可以模拟起伏管路内气液两相流动状态,实验结果可靠.缓蚀剂的最佳缓蚀效率存在临界浓度,小于临界值时,对挂片的缓蚀作用甚微,超过临界浓度时对挂片表面的腐蚀速率影响不大.段塞流动状态下,缓蚀剂的缓蚀作用仅针对挂片均匀腐蚀,对局部腐蚀影响不大,甚至会促进局部腐蚀的发展.     

双咪唑啉在CO2/O2环境中的缓蚀行为及其与巯基乙醇的复配性能

目的 探究双咪唑啉(PMA)在CO2/O2环境中对碳钢的缓蚀作用及其与2-巯基乙醇(MAT)复配时的缓蚀性能和机理。方法 采用红外光谱对合成的PMA进行表征,运用失重法、电化学测试技术(阻抗谱和极化曲线)和表面形貌分析等手段评价PMA的缓蚀性能,同时探究PMA与MAT复配后的协同缓蚀作用。通过量子化学计算和分子动力学模拟,分析PMA与MAT分子的吸附活性位点和吸附能力。结果 失重实验结果表明,CO2/O2环境中添加100 mg/L PMA时,缓蚀率可达66.47%。随MAT浓度的增加,缓蚀效率逐渐提高,当MAT的质量浓度为40 mg/L时,缓蚀率达到最高值(70.38%)。电化学测试结果表明,PMA和MAT复配后,碳钢的腐蚀电位随缓蚀剂浓度的升高而升高,阳极反应受到明显抑制。扫描电镜观察到加入复配缓蚀剂后,碳钢表面光滑,腐蚀深度减小。理论计算结果表明,PMA的活性位点在咪唑啉环上,而MAT的活性位点在硫原子上,二者复配后自由体积分数减小,因此缓蚀效率提高。结论 由于PMA在碳钢表面有较强的吸附能力,因此在CO2/O2环境下的缓蚀效果较好,PMA与MAT表现出较好的协同作用,二者复配后,能够更有效地抑制碳钢在CO2/O2环境中的腐蚀。缓蚀机理为PMA在碳钢表面形成一层保护膜,MAT的加入使保护膜更加致密。     

温度对X70钢在含CO2地层水中腐蚀行为影响

利用高温高压反应釜,采用失重、SEM、XRD、EDS和电化学方法研究了不同温度下X70管线钢在含CO2地层水中的腐蚀行为。讨论了X70钢CO2腐蚀机理的热力学和动力学机制。结果表明:温度通过影响FeCO3过饱和度、晶粒形核率和长大速率,进而影响X70钢腐蚀速率。在温度为30℃时,FeCO3的过饱和度较小,不能在X70钢表面连续析出,难以形成保护性产物膜,X70钢腐蚀速率较高。温度为60~90℃时,FeCO3的形核速率大于生长速率,X70钢表面形成致密的FeCO3膜,腐蚀速率开始下降。继续升温至120和150℃,FeCO3的形核速率小于生长速率,X70钢表面不能形成完整的具有保护性的FeCO3膜,或膜内应力增大导致膜破裂。FeCO3膜与基体金属形成电偶电池,发生局部腐蚀。