7%Cr管线钢在含有CO2盐溶液中的腐蚀行为研究

摘要：利用失重法,结合显微形貌、能谱分析、X射线衍射、电化学测试等手段,分析了中铬钢在高温高压含有CO2的盐溶液环境中腐蚀的萌生与发展,以及热处理工艺对中Cr钢的耐蚀性能影响规律。结果显示：7%Cr（质量分数）钢在有CO2的盐溶液中的腐蚀以点蚀为开端,随后形成由Cr(OH)3和FeCO3组成的非晶态产物膜,产物膜外层有颗粒状FeCO3附着,随着Cr(OH)3的大量产生产物膜中部分FeCO3溶解,随后CaCO3沉淀填补了颗粒状FeCO3溶解后留下的空隙。热处理后淬火试样耐蚀性最好,正火次之,轧制试样最差。     

高温蒸汽环境中CO_2分压对3Cr钢腐蚀的影响

为了研究CO_2分压对3Cr钢在高温蒸汽环境中腐蚀的影响。利用高温高压釜模拟CO_2辅助蒸汽驱注气井工况,在160℃,CO_2分压为1~4MPa的条件下,对3Cr钢进行了失重挂片腐蚀实验,得到3Cr钢的腐蚀速率,并利用SEM、EDS、XRD及XPS观测了3Cr钢的腐蚀形貌及产物组成。结果表明:在实验条件下,3Cr钢的腐蚀速率均小于油田腐蚀控制指标(0.076mm/a),且随着CO_2分压的升高,其腐蚀速率先升高后降低;CO_2分压为1~2MPa时,腐蚀产生的FeCO3逐渐沉积在试样的表面,使FeCO3晶体的数量逐渐增多;CO_2分压为3~4MPa时,腐蚀产物中的FeCO3晶体有少量溶解,FeCO3晶体棱角逐渐变圆,形成的腐蚀产物变得更加致密。含CO_2高温蒸汽环境中,CO_2分压主要影响FeCO3的沉积和溶解,从而影响了3Cr钢腐蚀产物膜的保护性,进一步影响3Cr钢的腐蚀速率。     

低碳中铬钢在模拟CO2-EOR环境下的腐蚀行为

 为了研究Cr5和Cr7(质量分数/%)钢在CO₂-EOR高温高压服役条件下的腐蚀机理,利用高温高压反应釜模拟其腐蚀行为,使用失重法测定了腐蚀速率,采用SEM、EDS、XRD和XPS等手段对腐蚀产物进行了观察与分析,探讨了试验钢在CO₂条件下的腐蚀机理,并提出了腐蚀模型。研究结果表明,Cr5钢的腐蚀速率为0.734 75 mm/a,Cr7钢的腐蚀速度为0.217 32 mm/a;腐蚀产物均由外层的FeCO₃晶体以及内层的非晶态FeCO₃和Cr(OH)₃组成;腐蚀初期,产物膜以原位形成和阳极溶解后逐渐沉积两种途径生成;产物完全覆盖基体后,离子在界面处的扩散后沉积成为产物膜生长的主要途径。     

新型2Cr1Mo2Ni钢在含二氧化碳油田采出液中的腐蚀行为

为弄清Mo和Ni元素在低Cr钢耐蚀方面所起的作用,炼制了新型2Cr1Mo2Ni钢,研究其在模拟油田采出液中的腐蚀行为,实验条件为80℃,0.8 MPa CO₂分压.利用扫描电镜和能谱分析研究了2Cr1Mo2Ni钢和3Cr钢的腐蚀产物膜微观形貌和成分,测试了高温高压极化曲线和电化学阻抗谱,分析了腐蚀产物膜的生长过程.实验结果表明,Mo和Ni元素在提高抗CO₂腐蚀性能方面的作用不及Cr元素.2Cr1Mo2Ni钢腐蚀164 h后,中低频感抗弧消失,腐蚀产物膜开始完全覆盖基体表面;腐蚀240 h后,生成的腐蚀产物膜具有较好的保护性.      

用碱性溶液浸提法从废钢渣中回收钼

当用水浸提废钢渣时,所得溶液的pH值因钢渣中Na_2O的溶解而变为≥11.5,然后在333K的温度下用水浸提≥80％的Mo和Cr。将浸出物烘干后pH值为3～4,并用H_2S处理后Mo转化为MoS_3粉末。接着添加NH_4OH和NaOH溶液将Cr转为Cr(OH)_3。MoS_3经真空热处理后转化为MoS_2。     

Cr元素对耐海水腐蚀钢腐蚀性能的影响探讨

在涟钢开发耐海水腐蚀钢过程中,为了解Cr元素对耐海水腐蚀钢腐蚀性能的影响,进行了不同成分试样耐海水腐蚀性能比较,通过室内加速实验、电化学和腐蚀产物分析等方法进行了耐海水腐蚀性能比较。通过试验得到在钢中加入合金元素Cr可以提高钢的耐腐蚀性能,因为在腐蚀过程中会形成含Cr2O3的致密的保护膜;合金元素Cr的加入会使钢发生点蚀。     

300M超高强钢在中性盐雾环境中的腐蚀行为及机制

为了研究300M超高强钢在中性盐雾环境中的腐蚀行为及腐蚀机制,采用失重法,宏观、微观腐蚀形貌分析,三维表面轮廓分析及电化学分析的研究方法,来表征腐蚀实验现象并进行分析。结果表明:300M超高强钢在中性盐雾环境中的腐蚀产物为FeOOH、Fe_2O_3、Fe(OH)_3和Fe_3O_4;腐蚀速率随着腐蚀时间逐渐降低,腐蚀后期(72 h)腐蚀速率降低50%;腐蚀初期以点蚀为主,点蚀坑通过横向扩展,逐渐发展为后期的均匀腐蚀,腐蚀表面形貌呈沟壑状;外腐蚀层对基体的保护能力很弱,Cr元素在锈层靠近基体的一侧偏聚使内腐蚀层具有一定的抗腐蚀性。     

AZ31镁合金及工业纯镁大气腐蚀行为研究

对AZ31镁合金和纯镁试样在大连地区海洋性气候中进行为期400 d的室外大气暴露实验,采用图像法计算腐蚀动力学方程,并分析了腐蚀产物的组成结构。结果表明,AZ31镁合金和纯镁试样进行为期400 d的大气暴露实验后,试样表面覆盖一层深灰色的腐蚀产物膜,试样表面腐蚀轻微的区域形成了一些孤立的"小岛","小岛"之间出现较深的蚀坑。AZ31和纯镁试样腐蚀面积分别占各自总面积的42.3%和65.0%。大气暴露实验后的AZ31试样腐蚀产物主要由MgO,Mg(OH)2,Al(OH)3,Al2O3以及Mg和Al元素的碳酸盐、硫酸盐和氯化物所组成。采用图像法统计计算的AZ31镁合金和纯镁试样腐蚀动力学遵循指数关系,H=C×tn。动力学方程分别为:HAZ31=0.403×t0.653,HP Mg=0.549×t0.665。暴露400 d后的AZ31和纯镁试样的腐蚀深度分别为20.2和29.3μm,后者是前者的1.45倍。     

渗铝钢在卤水中的腐蚀行为研究

对Q235钢经过固体包埋渗铝后,观察渗层组织,并对渗层进行XRD衍射分析以及EDS能谱分析,并将渗铝钢浸泡于盐溶液中进行电化学测试以及观察腐蚀产物。结果表明:Q235钢经过高温固体包埋渗铝后形成的渗层致密连续,渗铝层组织主要为针状组织,Fe元素和Al元素是碳钢渗铝后渗层的主要元素,渗铝层主要由Fe2Al5、Al Cl3和Al2O3组成;Q235钢经过腐蚀后,表面的腐蚀产物疏松且容易脱落,碳钢表面渗铝后,在腐蚀环境中,表面生成的腐蚀产物不容易脱落且致密完整,钢基体能够受到表面腐蚀产物较好的保护;电化学试验表明,碳钢渗铝后在盐溶液中抵抗腐蚀的能力明显好于未渗铝钢。     

氧化膜对14Cr12Ni2WMoVNb钢QPQ渗层的室温摩擦磨损和腐蚀性能的影响

为了研究14Cr12Ni2WMoVNb钢QPQ(淬火-抛光-淬火)处理后的氧化膜对渗层室温摩擦磨损和腐蚀性能的影响,利用金相、X射线衍射分析、扫描电镜、能谱分析、划痕仪、摩擦磨损试验机和电化学工作站对试样进行了表征.结果表明:氧化膜对渗层室温摩擦学性能的影响与载荷大小有关.在摩擦时间均为4 min情况下,载荷较小(50 N)时,氧化膜可以降低摩擦系数和体积磨损率;载荷较大(100 N)时,氧化膜被破坏无法降低体积磨损率.氧化膜可明显提高渗层的耐腐蚀性能.含氧化膜试样的极化曲线有明显的钝化区,点蚀电位为-13 mV,去除氧化膜试样在盐雾腐蚀12 h后表面有大范围的腐蚀区域,而含氧化膜试样盐雾腐蚀48 h后才有大区域腐蚀发生.      

3Cr钢在油水两相层流工况下的腐蚀行为

油水两相是海底管道和集输管线常见的腐蚀工况之一。以3Cr钢为代表的低Cr合金钢是目前具有良好耐蚀性能的重要材料,但是,在油水两相层流工况下,特别是加注了一定缓蚀剂的条件下,3Cr钢的适用性尚不明确。通过高温高压反应釜模拟了油水两相层流工况的腐蚀环境,结合扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射谱（XRD）、激光共聚焦拉曼光谱、电化学交流阻抗等测试表征方法,研究了3Cr钢的腐蚀行为及缓蚀剂对其耐蚀性能的影响。结果表明,在油水分层工况下,3Cr钢的腐蚀产物膜为明显的双层膜结构,其内层腐蚀产物膜为结构致密的富Cr层,表现出良好的抗CO₂腐蚀性能,但加入100 mg·L?1十七烯基胺乙基咪唑啉季铵盐缓蚀剂后,3Cr钢并未得到有效的缓蚀保护。腐蚀产物分析和电化学研究表明,烷烃分子、缓蚀剂分子及富Cr层间存在竞争关系,烷烃分子干扰了缓蚀剂分子的有序排列,影响了3Cr钢的耐蚀性。      

钝化膜对镀锡板漆膜结合力的影响

通过化学溶解+ICP法、X射线光电子能谱分析法研究了钝化膜的组成及结构,确认铬酸盐钝化膜中含有Cr_2O_3、Cr(OH)_3、Cr和Cr(Ⅵ),不同镀锡板钝化膜的差异主要在总Cr量以及各组分之间的比例,这种差异对常规附着力测试无影响,但在电解脱膜测试时有明显差异。分析认为镀锡板与漆膜的结合存在机械附着和化学附着,在涂料流动性及固化条件良好的情况下,机械附着足以保证漆膜结合力,钝化膜影响不大;当漆膜有破损时且有水或液体存在时则需要依靠钝化膜来保证漆膜结合力。     

铁的碳酸盐矿物的选择溶解

铁的碳酸盐矿物主要指菱铁矿(FeCO_3)由于FeCO_3与MnCO_3和MgCO_3能形成完全类质同象系列;与CaCO_3形成不完全类质同象系列,所以菱铁矿中经常含有Mn、Mg、Ca类质同象混入物,形成变种:锰菱铁矿,镁菱铁矿,钙菱铁矿以及含铁的锰镁碳酸盐矿。其次是指由于CaMg[CO_3]_2(白云石)～CaFe[CO_3]_2形成完全类质同象系列的镁铁白云石[CaCO_3·(Mg·Fe)CO_3],当Fe>Mg时称铁白云石。     

锌和镀锌钢的稀土表面改性

通过在Ce(NO_3)_3水溶液中对锌和电镀锌钢进行化学转化(钝化)处理,在试样表面形成了铈转化膜。利用电子探针显微分析(EPMA)、X射线光电子能谱(XPS)和X射线衍射(XRD)等研究了转化膜的形貌、成分和结构,探讨了锌表面铈转化膜的形成机理。在氯化钠溶液中测定了试样的腐蚀率、极化曲线和电化学交流阻抗谱(EIS)等腐蚀性能参量,并与未钝化和普通铬酸盐钝化试样的情况作了对比。结果表明,本实验得到的锌表面稀土转化膜主要是由CeO_2、Ce_2O_3和ZnO组成的复合氧化物膜,铈转化膜的存在阻碍了锌在电化学腐蚀过程中的阴极反应和阳极反应,导致电荷传递电阻增大,腐蚀率降低。在一定条件下,铈转化膜对锌和镀锌钢的肪蚀效果优于铬酸盐转化膜。     

新技术与成果

一种铯和铷盐溶液的制备方法本发明涉及一种浓度为1.6—3.6g/cm~3的铯和铷盐溶液的制备方法,是在200—280℃的溶解温度和15—65巴的压力以及在8—18重量%的悬浮浓度下,用Ca(OH)_2的水溶液水热溶解未煅烧的铯榴石     

N80油套管钢CO_2腐蚀产物膜的形成过程分析

在模拟油田井的高温环境下,研究分析了N80钢在采出液(主要是CO2水溶液)中的腐蚀行为.用光学显微镜、SEM、XRD对N80钢的腐蚀产物膜的表面形貌、横截面形貌、结构及成分进行了分析.探讨了N80钢腐蚀产物膜的形成原因和发展过程.结果表明,N80钢表面腐蚀产物膜有三层大小和致密程度不同的FeCO3晶体组成,内层致密度高,外层疏松.     

模拟CCS工程CO_2腐蚀环境的选材试验研究

针对鄂尔多斯CCS工程地质封存环境,对新开发的M13Cr材质及常用的抗CO2腐蚀材质,采用高压釜模拟试验进行对比选材。结果表明,M13Cr材质在高温、高Cl-浓度、高CO_2浓度腐蚀环境下,腐蚀产物膜致密,抗CO_2腐蚀能力强,符合CCS工程地质封存区腐蚀环境用管材要求。     

温度对3Cr钢在CO_2-O_2环境中腐蚀的影响

为了研究注多元热流体吞吐热力采油过程中温度对油套管钢的影响,利用高温高压电化学釜模拟注多元热流体采油工况,分别在60、100和100～60℃循环的温度条件下,对3Cr钢进行失重腐蚀挂片试验和电化学腐蚀试验,利用高温高压电化学釜得到了3Cr钢在模拟工况下的腐蚀速率和极化曲线,并利用SEM、XRD、EDS分析了腐蚀产物膜形貌和成分。结果表明,温度由60升高至100℃时,腐蚀速率由0.552增长至1.920 mm/a,在100-60℃高-低温循环时,腐蚀速率进一步升高至4.292 mm/a;60和100℃时,腐蚀产物均为单层膜结构,且存在点蚀坑;在100-60℃高-低温循环时,腐蚀产物为双层膜结构,且存在直径约为4μm的腐蚀坑。温度主要影响3Cr钢腐蚀产物膜的结构和点蚀的形态,60和100℃时,点蚀坑内的聚集的Cl~-离子使点蚀向纵深处发展,在100-60℃高-低温循环时,溶液中的O_2促进了点蚀的横向发展,而腐蚀坑底部富集的Cr将阻碍点蚀的纵向发展。注多元热流体热力采油过程应充分考虑温度变化对3Cr钢腐蚀的影响,同时也要考虑温度变化引起3Cr钢点蚀的敏感性。     

AZ31镁合金在海洋大气环境中的腐蚀行为

通过室外大气暴露试验,研究了AZ31镁合金在万宁和青岛2个海洋大气环境试验站点1～5年的腐蚀规律,用失重法测定了腐蚀速率,并用SEM和XRD分析了5年后表面腐蚀形貌和腐蚀产物的组成。研究表明,AZ31镁合金暴露在海洋大气环境5年后的腐蚀动力学符合幂函数规律,万宁站的腐蚀速率高于青岛站,且腐蚀速率都随暴露时间的延长而降低,但青岛站腐蚀速率降低幅度更大,腐蚀产物膜对基体保护作用较万宁站强;AZ31镁合金暴露在万宁站和青岛站5年后的腐蚀速率分别为37.6和13.5μm·a-1,腐蚀产物以MgCl2,MgCO3,MgSO3,MgSO4,Mg5(CO3)4(OH)2·8H2O和Mg2(OH)3Cl·4H2O为主;AZ31镁合金在海洋大气环境中不耐腐蚀,表面布满点蚀坑,相对湿度对镁合金较长周期的腐蚀有显著影响。     

温度对3Cr钢在CO2-O2环境中腐蚀的影响

摘要：为了研究注多元热流体吞吐热力采油过程中温度对油套管钢的影响，利用高温高压电化学釜模拟注多元热流体采油工况，分别在60、100和100～60℃循环的温度条件下，对3Cr钢进行失重腐蚀挂片试验和电化学腐蚀试验，利用高温高压电化学釜得到了3Cr钢在模拟工况下的腐蚀速率和极化曲线，并利用SEM、XRD、EDS分析了腐蚀产物膜形貌和成分。结果表明，温度由60升高至100℃时，腐蚀速率由0.552增长至1.920mm/a，在100-60℃高-低温循环时，腐蚀速率进一步升高至4.292mm/a；60和100℃时，腐蚀产物均为单层膜结构，且存在点蚀坑；在100-60℃高 低温循环时，腐蚀产物为双层膜结构，且存在直径约为4μm的腐蚀坑。温度主要影响3Cr钢腐蚀产物膜的结构和点蚀的形态，60和100℃时，点蚀坑内的聚集的Cl-离子使点蚀向纵深处发展，在100.60℃高 低温循环时，溶液中的O2促进了点蚀的横向发展，而腐蚀坑底部富集的Cr将阻碍点蚀的纵向发展。注多元热流体热力采油过程应充分考虑温度变化对3Cr钢腐蚀的影响，同时也要考虑温度变化引起3Cr钢点蚀的敏感性。