3Cr钢电阻焊小油管的性能

通过理化性能检测、电化学测试、高温高压CO_2腐蚀试验和氢致开裂试验对3Cr钢电阻焊(ERW)小油管的理化性能、电化学性能、耐高温高压CO_2腐蚀性能、耐H_2S腐蚀性能等进行了研究。结果表明:其理化性能完全满足API SPEC 5CT-2018标准要求;3Cr钢的自腐蚀电位、阻抗均也高于N80钢的;在高温高压CO_2腐蚀环境中,3Cr钢的腐蚀速率为0.93 mm/a, N80钢的腐蚀速率为1.29 mm/a; 3Cr钢ERW小油管母材对氢致开裂不敏感,而焊缝对氢致开裂敏感,焊缝处硬度超标是其对氢致开裂敏感的主要原因。     

2Cr13/N80在含有HAc的饱和CO2盐溶液中的电偶腐蚀行为研究

通过电化学测量方法研究了2Cr13/N80电偶对在不同HAc浓度的饱和CO2溶液中的电偶腐蚀行为。考察了HAc浓度、阴阳极面积比对电偶腐蚀的影响规律,结果表明:随HAc浓度的增加,2Cr13/N80偶对间的电偶电位差下降;加入醋酸后偶对间电偶电流密度变化复杂,不仅受偶对间电位差的影响,还受阴、阳极极化率的共同作用影响。阴阳极面积比增大,电偶电流密度也增大。     

0Cr13Ni8Mo2Al钢与铝合金和钛台金接触腐蚀与防护研究

通过测定0Cr13Ni8Mo2Al钢与铝合金（LY12）和钛合金（TC4）组成的电偶对的电偶电流的方法,研究了0Cr13Ni8Mo2Al钢在使用中与铝合金和钛合金接触时发生电偶腐蚀的敏感性。研究结果表明:0Cr13Ni8Mo2Al钢与铝合金接触时会产生严重的电偶腐蚀,必须进行防护处理方可使用;与钛合金接触时产生的电偶腐蚀很轻微,可以不进行防护。0Cr13Ni8Mo2Al钢表面进行镀镉钛防护后,与铝合金接触时的电偶电流密度大为减小,相差近10倍;采用环氧锌黄底漆、XM-33-4双组分密封胶防护可以有效地防止0Cr13Ni8Mo2Al钢与铝合金和钛合金接触产生的电偶腐蚀。     

不同材质油套管钢的CO2腐蚀行为

目的不同管材的CO_2腐蚀行为存在差异,为优选经济型抗CO_2腐蚀材质油套管,探究不同腐蚀条件下常规管材的CO_2腐蚀特征。方法以实际油田的地层水样为腐蚀介质,在高温高压的条件下,对不同材质的油套管进行模拟实验。利用X射线衍射仪(XRD)分析腐蚀试样表面腐蚀产物的形貌特征,研究CO_2分压、温度、测试时间对油套管腐蚀速率的影响规律。结果随着CO_2分压的增加,普通碳钢和低Cr钢的腐蚀速率显著变化,当CO_2分压为0.3 MPa时,普通碳钢腐蚀速率为2.2021 mm/a,而13Cr的腐蚀速率很低,仅为0.1052 mm/a,未表现出明显的规律;腐蚀速率随着温度的升高呈先增加后降低的变化规律,N80,1Cr钢的腐蚀速率远高于13Cr钢;在较短的测试周期内,N80,1Cr,3Cr油套管钢的腐蚀速率略有增加,随着测试周期持续增加,油套管钢的腐蚀速率明显下降;从腐蚀形貌来看,普通碳钢试样的腐蚀程度严重,以均匀腐蚀为主,1Cr,3Cr钢表面存在少量的局部浅斑,以局部腐蚀为主;13Cr材质钢的表面平整,有光泽且无点蚀,腐蚀程度轻微。结论普通碳钢的腐蚀速率对CO_2分压的影响比含Cr合金材质钢更敏感,温度和测试周期均对金属表面的腐蚀产物产生影响,随着温度和测试周期的持续增加,金属表面形成Fe CO3保护膜,含Cr钢表面因铬的富集形成钝化膜,抑制油套管的腐蚀速率,研究成果对CO_2腐蚀环境中的油套管选材具有理论指导意义。     

油管钢在模拟超临界CO2中耐蚀特性的研究

目的研究普通碳钢P110、3Cr、普通马氏体不锈钢13Cr和超级马氏体不锈钢HP2-13Cr钢在某油井超临界CO_2环境中的耐蚀特性。方法模拟该高温高压高含CO_2且含Cl–油井的腐蚀环境,采用高温高压反应釜对上述四种油管钢进行挂片实验,借助高精度天平、扫描电子显微镜(SEM)、能量色散X射线能谱(EDS)从平均腐蚀速率、清理腐蚀产物后试样的表观特征、腐蚀产物的表面形貌和化学成分及腐蚀机制方面分析其抗均匀腐蚀与抗点蚀特性。结果在CO_2分压达12 MPa,110℃,Cl–质量浓度为16 542 mg/L的典型环境,P110,3Cr油管钢的平均腐蚀速率分别为5.625,2.992 mm/a;13Cr为0.155 mm/a,有点蚀发生,HP2-13Cr则为0.003 mm/a,且为均匀腐蚀,HP2-13Cr能满足模拟腐蚀环境的使用要求。结论在上述超临界CO_2环境,碳钢P110与3Cr在基体表面不存在Cr的富集,耐蚀性差;马氏体不锈钢13Cr和超级马氏体不锈钢HP2-13Cr因基体表面能生成致密的钝化膜,则表现出相对优良的耐蚀性,但两者的合金元素Ni,Mo含量不同,造成了对两者抗均匀腐蚀与抗点蚀性能的显著差异。     

X80管线钢焊接接头的模拟重构及电偶腐蚀行为表征

利用离散、热模拟处理和模块化重构的微电极阵列对X80管线钢焊接接头进行模拟重构,并联用经典电化学测试技术和微电极阵列测试技术研究了X80钢模拟焊接接头及孤立分区在CO2饱和的NACE溶液中的电偶腐蚀行为。结果表明,在NACE溶液中,孤立的细晶区开路电位最正,腐蚀倾向小,而焊缝的电位最负,腐蚀倾向大;各部分的腐蚀电流密度大小关系为:部分相变区细晶区粗晶区母材焊缝;模拟X80钢焊接接头组织中,粒状贝氏体与铁素体的混合组织的开路电位最正,极化电阻最小。当各组成部分耦合后,模拟焊接接头中的焊缝和粗晶区作为主要阳极,腐蚀加速;细晶区和部分相变区作为主要阴极,腐蚀减缓;邻近热影响区的母材微电极以阳极性电流为主,远离热影响区的母材微电极以阴极性电流为主。提出电偶腐蚀强度因子用于表征电偶腐蚀强度。孤立的焊缝区的自腐蚀电流密度虽最小,但在电偶腐蚀的加速作用下,焊缝与粗晶区作为模拟焊接接头的薄弱环节,首先因腐蚀而失效。     

Q235钢-紫铜在不同温度酸性红壤中的电偶腐蚀行为

目的研究Q235钢-紫铜电偶对在不同温度红壤中,电偶腐蚀的加速效应和腐蚀机理。方法通过恒温恒湿箱模拟不同温度的酸性红壤环境。采用失重法测定Q235钢-紫铜电偶对的电偶腐蚀动力学曲线,采用ZRA零电阻电流计研究电偶电流和电偶电位随腐蚀时间的变化曲线。通过XRD、SEM/EDS检测腐蚀产物的成分和微观形貌。结果电偶腐蚀20 d后,土壤温度为20、40、60℃Q235钢的腐蚀质量损失分别为0.4276、0.9432、1.4622 g/dm~2,电偶腐蚀效应分别为4.51、2.90、2.56。Q235钢在酸性红壤中呈局部腐蚀形态,当土壤温度为20℃和40℃时,腐蚀产物主要由FeO、Fe_3O_4与土壤颗粒胶结形成,结构较疏松;当温度为60℃时,腐蚀产物主要由Fe_3O_4组成,结构较致密。随着腐蚀时间的增加,电偶电位呈现起伏波动,电偶电流减小。腐蚀20 d后,Q235-紫铜电偶对在60℃下的电偶电流(71.1μA)小于20℃下的电偶电流(336μA),电偶腐蚀作用较弱。结论土壤温度越高,Q235钢腐蚀越严重。腐蚀进行的后期,温度较高的红壤中,Q235钢形成的腐蚀产物结构致密,且土壤氧含量低,对电偶腐蚀产生抑制作用。     

SZ36-1油田某低含CO_2水源井油管材料的选择

模拟SZ36-1油田某低含CO_2水源井生产油管的现场环境,在高温高压釜中对5种油管材料N80钢、3Cr钢、13Cr钢、超级13Cr钢以及钨钢进行72h腐蚀浸泡试验,确定油管材料的腐蚀速率,以比较各钢材的耐蚀性;采用光学显微镜观察试样腐蚀形貌,以评价各钢材的局部腐蚀情况;利用动电位极化曲线和电化学阻抗谱分析待选材料的电化学性能。结果表明:N80钢的腐蚀速率高达0.223mm/a,表面有大量点蚀坑,其电化学腐蚀反应受阳极活化控制,并且阻抗最小,不满足选材要求;钨钢因其较差的耐点蚀性也不满足要求;3Cr钢、13Cr钢和超级13Cr钢的腐蚀速率低,具有显著的阳极钝化特征,耐点蚀性好,电化学阻抗高,可以满足选材要求。     

模拟地层水中TP140钢的缝隙腐蚀行为研究

利用高温高压釜模拟井下高温高压环境,通过气、液相失重法、表面轮廓分析和形貌观察评价和研究TP140高强度套管钢与PTFE、HP13Cr及其自身构成的缝隙在模拟地层水中的腐蚀敏感性及缝隙腐蚀特征;并借助动电位极化测试和电化学阻抗谱技术对比了不同结构缝隙在90℃模拟地层溶液中的电化学行为差异以揭示TP140钢在井下地层水环境中的缝隙腐蚀行为机制。结果表明:高强度套管钢TP140在井下地层水中具有较高的缝隙腐蚀敏感性;TP140所构成的3种结构缝隙在模拟地层水的液相中相比于气相呈现出更为严重的全面腐蚀损伤,其中TP140与HP13Cr构成的缝隙中腐蚀尤为严重,这归因于电偶促进作用的显著影响。     

Cr合金化对HRB400钢筋腐蚀行为的研究

应用动电位极化、电化学阻抗谱、周浸腐蚀实验的方法研究了HRB400普通碳钢钢筋和两种Cr合金化的低合金钢筋在2%NaCl溶液中的腐蚀行为。结果表明：相比HRB400钢筋,Cr合金化的钢筋的开路电位明显正移,Cr加入提高了钢的热力学稳定性;随着Cr含量的增加,钢筋的自腐蚀电流密度减小,极化电阻增大,Cr合金化的钢筋具有相对较小的电化学腐蚀速率;周浸加速腐蚀72 h后,HRB400钢筋以均匀腐蚀为主,Cr合金化的钢筋以局部腐蚀为主,添加Cr可以显著降低HRB400钢筋的均匀腐蚀速率。     

硫化氢环境下常用油井管材质腐蚀规律研究

目的 通过失重法测定L80、N80、1Cr、3Cr、9Cr、13Cr等油井管材质在硫化氢分压为0.001、0.01、0.1、0.5、1.26、2 MPa环境条件下的腐蚀速率。方法 采用高温高压反应釜对L80、N80、1Cr、3Cr、9Cr、13Cr等材料在模拟工况下的腐蚀行为进行研究。用扫描电子显微镜对所得样品的腐蚀产物种类、微观形貌进行分析。结果 在硫化氢分压为2 MPa以下时,各种材料的腐蚀速率均低于0.125 mm/a,属于中度腐蚀。而硫化氢分压为2 MPa时,除9Cr外,其余材料的腐蚀速率均达到了重度腐蚀以上。不锈钢的腐蚀速率要明显低于低合金钢,且加入少量Cr元素并未对耐蚀性能有显著的提升,且某些条件下,腐蚀速率要高于普通低合金钢。对于低合金钢及含Cr量较低的钢,硫化氢压力不高于0.1 MPa时,腐蚀速率差异不大,基本保持在0.025 mm/a附近,属于轻微腐蚀,但当硫化氢压力达到0.5 MPa时,L80、N80和1Cr的腐蚀速率显著增高。在硫化氢分压0.001~0.1 MPa之间,常用油井管材质的点蚀严重程度随硫化氢分压增大而逐渐增加;在硫化氢分压0.1~0.5 MPa之间,常用油井管材质点蚀程度随硫化氢分压增大而逐渐降低;在0.5~2 MPa之间,点蚀程度又逐渐增加。结论 对于不锈钢,当硫化氢压力不高于0.1 MPa时,虽然腐蚀速率随硫化氢压力升高,呈现一定的上升趋势,但腐蚀速率均维持在较低的水平;当硫化氢压力达到0.5 MPa时,不锈钢的腐蚀速率显著增大。不锈钢的耐蚀性能要远优于低合金钢,尤其是在硫化氢压力较低的环境中。     

温度对三种Cr钢腐蚀行为的影响

利用高温高压釜模拟油田高CO_2分压和高矿化度的生产环境进行腐蚀试验,测定在不同温度条件下1Cr、3Cr和13Cr钢的腐蚀速率,利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)等手段分析了腐蚀产物形貌和成分。结果表明:1Cr、3Cr钢的腐蚀速率随温度升高先增大后减小,二者的腐蚀速率均在80℃达到最大值,分别为7.515mm/a和4.339mm/a;13Cr钢的腐蚀速率在温度低于110℃时随温度的升高缓慢增大,在温度高于110℃时腐蚀速率迅速增大;1Cr、3Cr油管钢在试验温度范围内均出现局部腐蚀,13Cr油管钢在整个试验的温度区间表现出优秀的耐蚀性。     

两种油管材料在模拟油田水溶液中的CO2腐蚀行为

    结合某油田现场应用情况,利用高压釜、扫描电镜和X-射线衍射(XRD)等手段,对比研究了N80和GB-N80-3Cr两种材料在模拟油田水环境中腐蚀行为.结果表明,温度对腐蚀速率影响较大,随着温度的增加,腐蚀速率呈增大趋势;温度高于60℃时,N80材料开始出现台地状局部腐蚀,而GB-N80-3Cr在所有测试温度下均未见局部腐蚀出现,且GB-N80-3Cr的腐蚀速率明显低于N80材料.     

1Cr18Mn14N双相不锈钢在腐蚀介质中的抗空蚀性能

利用磁致伸缩空蚀实验机研究了1Cr18Mn14N双相不锈钢在3%NaCl和05 mol/L HCl溶液中的空蚀行为.结果表明：在3%NaCl溶液中，低硬度的Cr18Mn14N双相不锈钢的抗空蚀性能优于高硬度的水轮机常规用材0Cr13Ni5Mo.1Cr18Mn14N双相不锈钢的空蚀破坏首先在铁素体相发生，铁素体相的失效方式为脆性失效，而奥氏体相是延性失效.奥氏体相区由滑移和孪生引起的塑性变形耗散了空泡溃灭产生的冲击能量，从而提高1Cr18Mn14N双相不锈钢的抗空蚀性能.在05 mol/L HCl溶液中，1Cr18Mn14N的抗空蚀性能不如0Cr13Ni5Mo，结果与3%NaCl溶液中的正好相反，这是由于阳极溶解和氢共同作用的结果.     

耐CO2腐蚀注采管柱评价与选用

CO2腐蚀是油田开发过程中的一个严重问题。采用高温高压釜模拟高含CO2环境,采用失重法研究了13Cr油管试片、镀钨合金试片的防腐蚀性能,并和N80油管试片进行了比较,分析了现场应用效果。结果表明,在富CO2环境下,13Cr油管和镀钨合金管柱的腐蚀速率远小于N80,可作为CO2驱注采防腐蚀管柱。     

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。     

N80油套管钢CO2腐蚀产物膜特征

在模拟的油田高温高压现场环境下研究了普通N80级油套管钢和含4％－5％Cr的N80油套管钢CO2腐蚀产物膜结构和离子选择性特征。结果表明，普通N80油套管钢形成的FeCO3腐蚀产物膜具有阴离子选择透过性，这种特征对基体保护性较差，且容易诱发点蚀：含4％－5％Cr的N80油套管钢形成的Cr(OH)3非晶态腐蚀产物膜具有阳离子选择透过性，它不仅可以显著降低腐蚀速率，而且可以抑制点蚀的发生。     

降碳增氮对马氏体不锈钢淬火组织和性能的影响

采用激光扫描共聚焦显微镜、扫描电镜、硬度计、X射线衍射仪和盐雾试验机,研究了不同温度(950、1000、1050、1100℃)下30Cr13和30Cr14N钢在马弗炉中空淬后,氮含量对30Cr13钢显微组织、碳化物、硬度和耐蚀性能的影响。结果表明,淬火温度相同,30Cr14N钢比30Cr13钢硬度高、碳化物少和耐蚀性能好。氮不仅影响马氏体不锈钢的显微组织及硬度,还能通过降碳增氮,避免因碳化物过多的析出而引起的晶间腐蚀,而FeNiN的析出不会像Cr₂₃C₆析出造成显著的晶间腐蚀。因此,降碳增氮是改善马氏体不锈钢组织和性能的一种有效途径。     

油套管钢化学镀Ni-P的抗CO2腐蚀性能

利用电化学腐蚀试验测试装置及静态高温高压釜，通过线性极化法和Tafel外推法、腐蚀失重法评价了裸样N80油套管钢及其镍磷镀防腐层的抗CO2腐蚀性能.结果表明，在抗CO2腐蚀方面，Ni-P镀层的腐蚀趋势比裸样的腐蚀趋势小，腐蚀电流密度和腐蚀速率低；且电化学测试结果与高压釜测试结果一致，即化学镀Ni-P试样的耐蚀性优于裸样的耐蚀性.