铝酸钠溶液中S2-浓度对20Cr钢腐蚀行为的影响

目的研究20Cr钢在铝酸钠溶液中不同S2?浓度下的腐蚀行为及产物形成过程,探索腐蚀机理。方法 20Cr钢在不同S2?浓度的溶液中进行高温浸泡腐蚀实验与电化学测试,结合扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)等分析技术,观察腐蚀产物的微观形貌、元素含量与组成。运用失重法、极化曲线和交流阻抗图分析样品的腐蚀速率。结果 S2?质量浓度从0g/L增加到5g/L时,腐蚀速率由3.43 g/(m2·d)上升到25.20 g/(m2·d),腐蚀产物逐渐增多,S2?质量浓度在6 g/L时,腐蚀速率下降到21.30 g/(m2·d)。EDS结果表明,随S2?浓度的增加,腐蚀产物中铬元素含量增加,铁元素总体含量降低,氧、铝元素含量呈现先增长后降低趋势。XRD结果显示,加入S2?与未加S2?相比,腐蚀产物物相组成由Fe3O4和FeOOH变为Fe3O4、Fe Cr2O4和FeS。电化学测试得到S2?质量浓度从0 g/L到5 g/L时,腐蚀电流密度由22.87?A/cm2上升到586.02?A/cm2,S2?质量浓度在6 g/L时,电流密度下降到183.06?A/cm2。结论 S2?质量浓度在0～5 g/L范围时,20Cr钢的腐蚀速率逐渐增加,腐蚀产物中形成FeS,S2?的加入能够促进腐蚀反应,破坏未加入硫元素时形成的较致密腐蚀物;当S2?质量浓度超过5 g/L后,形成致密的Fe Cr2O4尖晶石氧化物,粘附在试样表面,对腐蚀起到抑制作用。     

温度和O2含量在CO2/H2S/O2体系中对输气管道的腐蚀行为研究

目的 为给新疆油田输气管道的腐蚀防控提供依据,揭示L360NS钢在CO₂/H₂S/O₂共存体系中不同O₂含量(物质的量分数0%～2%)和不同温度(60～180℃)工况下的腐蚀行为。方法 以新疆油田HN区块输气管道为研究背景,基于现场运行工况设计高温高压反应釜试验方案,选择L360NS钢为试样进行失重法、腐蚀产物表征、基体形貌表征、腐蚀缺陷深度测试等试验。结果 随O₂含量增大,L360NS钢的均匀腐蚀速率从0.299 1 mm/a逐渐增大到0.912 3 mm/a。试样表面出现腐蚀缺陷,且随O₂含量升高有逐渐扩大的趋势,腐蚀产物膜呈楔形、多方晶体状,大小不一。温度(60～180℃)升高,L360NS钢的均匀腐蚀速率从2.103 4 mm/a逐渐降低到0.457 0 mm/a,腐蚀缺陷逐渐减小,产物膜结构由稀松多孔逐渐转为致密。结论 由于O₂具有强氧化性及去极化效应,导致在产物中出现Fe的高价氧化物,结构疏松多孔。另一方面,H_2...     

含砂流动海水中Q235钢冲刷腐蚀行为研究

目的 研究Q235钢在不同流速和不同含砂量环境下的冲刷腐蚀行为。方法 采用旋转冲刷腐蚀试验装置,利用电化学测试手段、表面显微分析以及失重测量等方法分析流速以及含砂量对冲刷腐蚀行为的影响。结果 试样表面主要以腐蚀坑和划痕为主,随流速的增加,试样表面腐蚀坑数目增多,砂粒摩擦造成试样表面有明显划痕。含砂量较小时,试样表面腐蚀坑较大,且比较分散;随着含砂量增加,试样表面腐蚀坑增多,但是腐蚀坑直径减小。随流速的增加,试样表面腐蚀产物膜变得更加致密。随含砂量的增加,试样表面的腐蚀产物膜变厚,出现更加稳定的Fe2O3。海水流速和含砂量均较小时,Q235冲刷腐蚀电化学表征为单层结构腐蚀产物层。随流速和含砂量的增加,电化学表征转变为双层结构的腐蚀产物层,砂粒无法直接作用于基体表面。冲刷流速从1 m/s增加到5 m/s时,冲刷腐蚀速率由0.0113 mm/a增加到0.0309 mm/a,Q235钢最大腐蚀坑深度由34.47 μm增大到281.94 μm。含砂量从0.15%增加到1%时,冲刷腐蚀速率从0.0113 mm/a变为0.0107 mm/a,最大腐蚀坑深度由34.47 μm变化为16.41 μm。结论 Q235钢的腐蚀速率及腐蚀坑深对冲刷流速较为敏感,而对含砂量变化敏感性较小。     

铝酸钠溶液中Na2S2O3对16Mn钢的腐蚀行为影响

目的 研究16Mn钢在不同S2O32-浓度的NaAlO2溶液中的腐蚀行为.方法 通过盐雾腐蚀、失重法、电化学腐蚀实验以及SEM、EDS等分析手段研究16Mn钢的腐蚀行为.结果 S2O32-质量浓度由3g/L增加至7 g/L时,腐蚀速率从0.4990g/(m2·d)增大至0.5180 g/(m2·d),最大点蚀深度从3.6 μm增至4.5 μm,腐蚀电流密度由0.648 μA/cm2增至5.186μA/cm2,容抗弧半径逐渐减小.EDS分析可知,腐蚀产物主要由O、Al、S、Fe四种元素组成,其中Al、O元素含量较多,且随着S2O32-浓度的增加先升高后降低.结论 铝酸钠溶液中S2O32-的存在会促进16Mn钢的腐蚀,S2O32-浓度变化对16Mn钢的腐蚀行为有显著影响,试样的腐蚀速率总体上随S2O32-浓度的增加呈上升趋势.当S2O32-质量浓度为3 g/L时,试样表面会生成Al(OH)3膜,对基体有一定的保护作用,腐蚀速率上升较缓慢;当S2O32-质量浓度升至4g/L后,氧化膜被S2O32-穿透,腐蚀速率上升较快;但是当S2O32-质量浓度上升到5g/L后,腐蚀速率增长较慢并趋于平缓.     

铝酸钠溶液中S2O32–浓度对12Cr1MoV钢腐蚀行为的影响

目的 通过模拟氧化铝生产过程中的母液蒸发条件,研究在含S2O32?的铝酸钠溶液中12Cr1MoV钢的腐蚀行为,探讨S2O32?浓度对腐蚀的影响.方法 在高压反应釜中对12Cr1MoV钢进行浸泡腐蚀,考察钢的腐蚀速率、腐蚀产物形貌、元素分布及物相组成.结合交流阻抗和极化曲线测试,分析S2O32?浓度对12Cr1MoV钢的腐蚀影响.结果 12Cr1MoV钢的腐蚀速率随着铝酸钠溶液中S2O32?质量浓度的增加而加快,质量浓度由1 g/L增加至5 g/L时,腐蚀速率由0.78 g/(m2·d)增加至1.67 g/(m2·d).腐蚀产物主要由Fe、O及少量的Al和S元素组成.当S2O32?的质量浓度小于4 g/L时,腐蚀产物主要为Fe2O3、FeO和Fe(1?x)AlxOOH(x≤0.19);当S2O32?的质量浓度大于4 g/L时,产物主要为Fe3O4及少量的Al2O3.Rf和Rct随S2O32?浓度的升高而先增大后降低,4 g/L时达到最大值,分别为1284?·cm2和816?·cm2;5 g/L时,Rf和Rct分别降到963?·cm2和434?·cm2.腐蚀电流密度随S2O32?浓度的升高而逐渐增大,由1 g/L增加到5 g/L时,腐蚀电流密度由25.25μA/cm2增加至238.28μA/cm2并达到最大.极化曲线测量与高温浸泡获得的腐蚀速率规律一致.结论 铝酸钠溶液中S2O32?浓度对12Cr1MoV钢的腐蚀速率产生重要影响,浓度的增大会加快钢的腐蚀速率.S2O32?的质量浓度为4 g/L时,钢表面生成的Fe3O4层对钢基体的保护作用最好.S2O32?浓度越大,12Cr1MoV钢的腐蚀电流密度越大.     

表面离子渗氮对X80钢在鹰潭土壤模拟溶液中腐蚀行为的影响

对X80管线钢表面进行离子渗氮,研究其在酸性鹰潭土壤模拟溶液中的腐蚀行为。电化学和腐蚀失重实验的结果表明:浸泡相同时间,经离子渗氮的试样比X80钢更耐蚀,其腐蚀速率小于X80钢。离子渗氮处理使X80钢表面生成了ε相和γ'相,可显著提高腐蚀电位,使腐蚀反应更难发生;氮化物及钢中固溶氮原子,可显著降低自腐蚀电流密度,降低腐蚀反应速率。随浸泡时间的增加,经离子渗氮的试样表面的自腐蚀电流密度单调增加,源于表面腐蚀产物膜致密性差,易形成微孔和缝隙,加速腐蚀。     

集输管线钢在CO_2/油/水多相流环境中的腐蚀行为

设计正交试验,采用失重法在高温高压反应釜中研究X65钢在CO_2/油/水多相流环境中的腐蚀行为。结果表明:原油含水率为集输管线钢CO_2腐蚀的主控因素,对腐蚀速率的影响显著;X65钢腐蚀产物膜晶粒呈胞状颗粒堆积,堆积不紧密且存在空隙,与基体结合松散,对基体保护作用弱,试样表面呈现均匀腐蚀形态,局部存在点蚀坑,X65钢抗CO_2腐蚀性能较差;原油低含水率与高含水率时X65钢表面腐蚀膜的组成基本相同,都主要是FeCO_3和Fe。     

含硫代硫酸根铝酸钠溶液中时间 对Q345钢腐蚀的影响

目的 在含4 g/L S2O32?的铝酸钠溶液中,研究腐蚀时间对Q345钢腐蚀行为的影响,探索腐蚀规律,明确腐蚀机理。方法 采用盐雾腐蚀和电化学腐蚀实验,通过腐蚀失重法、极化曲线、阻抗谱、SEM、EDS等手段,研究Q345钢的腐蚀行为。结果 当腐蚀时间从3 d延长至7 d时,腐蚀失重从2.4505 g/m2增大至2.6420 g/m2,点蚀深度从3.3 μm升高至4.6 μm,超过7 d以后,趋于稳定。腐蚀速率方程为V =2.426t?0.975,1~3 d范围内,腐蚀速率急剧下降。初期腐蚀电流密度较大,由3 d增至5 d时,腐蚀电流密度由6.538 μA/cm2迅速降低至0.785 μA/cm2,之后逐渐降低至0.308 μA/cm2（9 d）,容抗半径和电荷转移电阻Rct均随腐蚀时间的增加而增加。腐蚀时间延长,产物中O、Al、S等元素的含量增加,Fe元素含量降低。结论 腐蚀初期,OH?优先吸附,生成较致密的Fe3O4与FeOOH;腐蚀中期,S2O32?与基体反应形成粘附力弱的FeS,使得Fe3O4结构不稳定而脱落,产物结构疏松;腐蚀后期,Al(OH)3转变为Al2O3,AlO2?与Fe3O4形成尖晶石FeAl2O4,结构较为致密,覆盖基体表面,阻碍了腐蚀介质与基体的接触,腐蚀速率降低。     

离子渗氮对 X80 管线钢在碱性土壤模拟溶液中腐蚀行为的影响

目的对X80管线钢表面进行离子渗氮处理,研究其渗氮层在库尔勒土壤模拟溶液中浸泡30,60,90 d的腐蚀性能及规律。方法通过动电位极化和交流阻抗谱分析X80管线钢渗氮层对腐蚀性能的影响,采用SEM,XRD和EDS技术对腐蚀产物膜的表面形貌和组成成分进行分析测试。结果随着腐蚀时间的增加,渗氮X80钢的自腐蚀电流密度减小到1.33μA/cm2,自腐蚀电位增加至-225 m V,腐蚀速率显著减小;腐蚀产物主要为Fe2O3,Fe O(OH),Fe(OH)3和Fe3O4。结论浸泡相同时间,离子渗氮试样的自腐蚀电位更正,自腐蚀电流密度降低1个数量级,电荷转移电阻增大2个数量级,比原始X80管线钢更耐蚀。     

高含CO2低含H2S条件下温度对P110碳钢腐蚀规律的影响

为了明确高含CO₂及少量H₂S条件下，温度变化对石油管材P110钢腐蚀速率的影响，利用高温高压硫化氢反应釜开展了腐蚀模拟试验，利用失重法记录腐蚀速率。应用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和激光共聚焦显微镜等，研究并分析了P110钢表面的腐蚀形貌和产物。结果表明：在1 MPa CO₂分压、20 kPa H₂S分压和流速1 m/s条件下，P110钢管材均匀腐蚀速率随温度升高先增大后减小，在100℃附近达到峰值。当温度超过80℃时，P110钢表面腐蚀形态由全面腐蚀转变为局部腐蚀。随着温度的升高，P110钢表面腐蚀产物由富铁结构转变为富硫结构，致密的陨硫铁矿和磁黄铁矿阻碍腐蚀反应的离子扩散。此外，在60～100℃,温度升高会同时促进阴极反应和阳极反应，导致P110钢自腐蚀电流密度增加，腐蚀速率提高，而当温度继续由100℃升高至120℃时，P110钢自腐蚀电流密度减小，腐蚀过程逐渐受到抑制。     

16Mn管线钢的焊缝表面冲蚀机理研究

目的在管道工程中,16Mn管线钢异径接头-管体焊缝(简称焊缝)表面冲蚀行为是引发失效的主要原因之一,通过研究焊缝余高和管体流体作用,以此来探究焊缝表面冲蚀机理。方法以16Mn管线钢为研究对象,针对焊缝区表面冲蚀行为开展基础研究,通过电化学和腐蚀模拟实验,研究了流体初期焊缝区表面腐蚀行为,并通过流体模拟实验,研究了焊缝余高和流体速度对焊缝区冲蚀过程的影响,揭示了管线钢焊缝的冲蚀机理。结果在腐蚀模拟实验中,焊缝、接头母体和管体的开路电位分别为-0.717、-0.686、-0.687 V,焊缝区发生电化学腐蚀的倾向在模拟腐蚀液中最严重,焊缝的自腐蚀电流密度为7.9μA/cm^2,母材的自腐蚀电流密度为3.2μA/cm^2,焊缝的电化学腐蚀倾向性更大,焊缝区金属腐蚀速率最大,在焊缝表面形成了疏松的FeO产物层。在流体模拟实验中,流体在焊缝余高作用下形成了湍流,流速的增加也提高了湍动能,流速为15 m/s和30 m/s时,焊缝凹槽的深度分别为3 mm和8 mm,焊缝凹槽相差5 mm。湍动能在焊缝余高的FeO腐蚀产物表面产生了变形磨损和切削效应,使得焊缝表面疏松的FeO产物层脱落,加速了腐蚀过程,最终形成了冲蚀凹陷区。结论16Mn管线钢焊缝的冲蚀行为是腐蚀和流体冲蚀共同作用的结果,可分为初期的腐蚀和流体冲蚀两个阶段,形成了腐蚀与冲蚀循环交替过程。焊缝余高和流体速度对冲蚀影响较大,内焊缝余高和流体速度的增加将导致余高处的湍动能急剧增加,加速焊缝金属腐蚀产物层剥离,导致焊缝表面冲蚀。研究结果可以为管道失效行为和安全服役设计提供理论基础。     

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。     

L360钢在H2S/CO2环境中腐蚀的预测

运用BP人工神经网络技术建立了预测L360钢在H₂S/CO₂环境中腐蚀的模型,神经网络拓扑结构为5-4-1,网络模型训练成功以后,应用它预测L360钢在H₂S/CO₂中的腐蚀速度.结果表明,人工神经网络模型预测的结果与实验数据相当符合,误差在14%以内.由此可见,BP神经网络模型可以作为预测H₂S/CO₂环境致集输管线腐蚀速率的工具.     

Effect of flow velocity and entrained sand on inhibition performances of two inhibitors for CO2 corrosion of N80 steel in 3% NaCl solution

Inhibition for CO₂ corrosion of N80 steel by quaternary alkynoxymethyl amine (IMC-80-Q) and imidazoline in 3% NaCl solution was investigated under static and flowing conditions by using modified rotating disk apparatus. The effects of flow velocity, concentration of inhibitor as well as entrained sand on inhibition performances were studied through weight loss test, scanning electron microscope (SEM) observation and electrochemical techniques including electrochemical impedance spectroscopy (EIS), linear polarization resistance. Electrochemical parameters such as R_t and C_d for IMC-80-Q exhibited peak-value-phenomenon at inhibitor concentration of 150 mg/L when flow rate was below 5 m/s, in contrast with 300 mg/L when flow rate was beyond 5 m/s. The optimum concentration was further enhanced by the entrained sand in the medium containing IMC-80-Q. The adsorption of IMC-80-Q under static condition obeyed Langmuir isotherm when inhibitor concentration was below 150 mg/L, but it changed into Freundlich isotherm as inhibitor concentration was beyond 150 mg/L. The optimum inhibitor concentration of imidazoline under static condition was 100 mg/L, but it increased to 200 mg/L at 5 m/s. Under static condition imidazoline exhibited better inhibition than IMC-80-Q did; in contrast, at 5 m/s IMC-80-Q exhibited better inhibition than imidazoline did. The critical flow velocity was a function of both inhibitor type (IMC-80-Q or imidazoline) and inhibitor concentration.     

Effect of flow velocity on pipeline steel corrosion behaviour in H2S/CO2 environment with sulphur deposition

The effect of element sulphur on the performance of corrosion inhibitor in H₂S/CO₂ gas field solution was investigated at different velocities. The morphology and composition of corrosion products were characterised by scanning electron microscopy (SEM), energy dispersive X-ray spectroscopy (EDX), X-ray diffraction (XRD) and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) methods. The results indicated that L360 QS steel surface suffered from sulphur-induced pitting corrosion at a low velocity due to insufficient sulphur-carrying fluid power. At high flow velocities, the steel surface is likely to be suffered high fluid power which can remove the inhibitor film and corrosion scales by the mechanical erosion effect. The sulphur corrosion mechanism model and the flow-induced corrosion model due to the high wall shear force have been proposed in the study. This work suggested that the gas production rate should be controlled at an acceptable level to guarantee the service safety of pipeline system.     

正交试验法研究X90管线钢在CO_2环境中的腐蚀行为

通过正交试验法研究了CO_2环境中各因素对X90管线钢腐蚀行为的影响。结果表明:各因素对X90管线钢在CO_2环境中腐蚀速率的影响按大小顺序是原油含水率、温度、CO_2分压、流速;X90管线钢腐蚀产物膜表面布满网状裂纹,呈鳞片状,产物膜结构疏松,对基体保护作用较弱,表面点蚀坑较多,点蚀严重,X90管线钢抗CO_2腐蚀性能较差;产物膜成分随腐蚀环境变化而不相同,所有产物中都含有FeCO_3和Fe,部分试样产物膜中还有腐蚀介质析出的碳酸盐。     

等离子喷涂Cr2O3/TiO2高温氧化物陶瓷 复合涂层的微观组织及电化学性能

目的 通过等离子喷涂工艺,在油气管道X70管线钢表面制备出Cr2O3/TiO2高温氧化物陶瓷复合涂层,研究该涂层的微观组织与电化学性能。方法 采用9MC Plasma Control Unit等离子喷涂系统,基于线切割尺寸为40 mm×24 mm×6 mm的X70管线钢基体表面,沉积Cr2O3/TiO2高温氧化物陶瓷复合涂层。利用金相显微镜和扫描电子显微镜观察该复合涂层的微观组织与形貌,利用X射线衍射仪分析该复合涂层的物相组成,利用电化学工作站测定该复合涂层的电化学腐蚀性能。结果 Cr2O3/TiO2高温氧化物陶瓷复合涂层由完全熔化区和半熔化区双态组成,呈典型的等离子喷涂层状结构,层与层之间结合较紧密,分布着富Cr2O3沉积区与富TiO2沉积区,无相变产生,完全熔融的TiO2液相可嵌入到未完全熔融的Cr2O3结构间隙中形成固溶结构。经电化学腐蚀性能测试,其自腐蚀电位介于-0.4 ~ -0.3 V之间,高于X70管线钢基体的自腐蚀电位-0.6 ~ -0.5 V,腐蚀倾向滞后,表现出好的抗腐蚀性能。结论 研究选取的等离子喷涂参数较合适,并成功制备出了能明显提高油气管道X70管线钢抗电化学腐蚀性且组织分布均匀的Cr2O3/TiO2高温氧化物陶瓷复合涂层。     

两种涂层和两种钢在液/固两相流中冲刷与腐蚀的交互作用

用失重法和电化学法系统地研究了20钢基体、两种Ni基涂层(Ni60JH和Delelo50)以及对比材料lCrl8Ni9Ti不锈钢在液／固两相流(5％H2SO4 15％石英砂)中冲刷与腐蚀的交互作用．实验表明：(1)在冲刷速率为5—10m／s时，Ni60JH涂层的耐冲刷腐蚀性能比基体高8—15倍多，并优于1Crl8Ni9Ti不锈钢；DelelO50涂层的耐冲刷腐蚀性能比基体高3—5倍多．(2)随着冲刷速率的提高，4种材料的冲刷腐蚀交互作用失重率在冲刷腐蚀总失重率中所占比例显著增大，由低速时的45％增加到高速时的80％，从而使冲刷腐蚀交互作用失重率在冲刷腐蚀总失重率中占主导地位．(3)在纯腐蚀中，Ni60JH涂层和1Crl8Ni9Ti不锈钢以均匀腐蚀为主要特征，而DelelO50涂层和20钢以选择性腐蚀为主要特征．     

超临界CO2环境中温度和流速对N80碳钢腐蚀行为的影响

目的研究超临界CO2环境中温度和流速对N80碳钢腐蚀行为的影响,探讨N80碳钢在超临界CO2环境中的腐蚀机制。方法利用高压釜进行失重和电化学测试,同时利用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)进行腐蚀形貌观察和腐蚀产物成分分析。结果当温度为40℃时,腐蚀速率最小,电化学阻抗随时间延长持续减小,此条件下并没形成FeCO3保护膜。升高温度导致腐蚀初期的腐蚀速率明显增大,然而腐蚀某个时刻后,电化学阻抗突然增大,意味着FeCO3保护膜的形成。温度越高,腐蚀24 h后的阻抗越大,产物膜越致密,保护性越好。另外,腐蚀失重速率随流速的增加而增大,电化学测试也表明流速越大,阻抗越小,腐蚀电流密度越大。SEM形貌分析表明,流体流动破坏了FeCO3膜的致密度,降低了其对N80碳钢基体的保护作用。结论尽管升高温度加速了N80碳钢的腐蚀,但却有利于保护性FeCO3膜的形成。温度越高,FeCO3膜越致密。流体流动破坏了保护性FeCO3膜的致密性,加速了N80碳钢腐蚀。