高温高压含O2溴盐完井液中13Cr不锈钢的腐蚀行为研究

随着越来越复杂开发工艺的应用,油气田现场服役环境也变得更加复杂苛刻,一些现场操作环节(如井下回注CO_2、回注采出水、药剂加注、环空注氮、管道试压、维修操作等)不可避免会将O_2引入井下环境。O_2的混入会导致井下管材发生不可预期的腐蚀风险,尤其对以13Cr不锈钢为代表的耐蚀油套管材,潜在局部腐蚀风险很高。针对溴盐完井液中O_2混入导致井下管材腐蚀风险加剧的问题,采用高温高压腐蚀模拟实验,结合扫描电镜、能谱分析等微观表征手段,研究了高温高压含O_2环境下不同浓度溴盐完井液中普通13Cr和超级13Cr两种典型不锈钢油套管材的腐蚀行为及机理。结果表明:在高温高压含O_2溴盐完井液环境下,两种13Cr不锈钢的腐蚀速率均较高,尤其局部腐蚀速率;参照NACE PR—0775标准,普通13Cr在1.01 g/cm~3浓度的溴盐溶液中就已经属于严重腐蚀,并且随着溴盐质量浓度的升高,腐蚀程度不断加剧,在浓度为1.10 g/cm~3达到极严重腐蚀;当溴盐质量浓度达到1.40 g/cm~3时,两种材料的最大局部腐蚀速率均已超过5 mm/a;微观形貌分析结果表明,溴盐完井液中O_2混入对13Cr不锈钢管材的耐蚀性能具有显著影响,这主要是由于O_2混入降低了材料表面钝化膜的稳定性,点蚀萌生于材料基体表面致密富Cr钝化膜的破损处,向基体深部发展,蚀坑周边区域有大量腐蚀产物堆积,蚀坑与周边区域存在局部的电偶效应,进一步加速蚀坑的发展。     

塔里木油田有机盐完井液腐蚀研究

模拟塔里木油田腐蚀环境考察了有机盐完井液密度、温度、pH值对P110、VM140和HP-13Cr三种油管材质的腐蚀行为.结果表明:随完井液密度的增加,管材的腐蚀速率逐渐降低;温度越高腐蚀越严重,随温度逐渐升高,试片由均匀腐蚀变为坑点较多的局部腐蚀;pH值增加,腐蚀速率逐渐下降,这与完井液适宜在偏碱性环境中使用相一致;相同条件下,腐蚀速率大小为 P110＞VM140＞HP-13Cr;P110和VM140在低密度完井液中存在严重的局部腐蚀,相同条件下VM140抗局部腐蚀的能力强于P110,但二者的差异不大,HP-13Cr基本无局部腐蚀.当完井液密度低于1.15 g/cm3或温度超过80℃时,P110和VM140腐蚀严重,必须采取相应的防腐措施.     

3种13Cr材料在CO_2和H_2S共存时的腐蚀性能研究

CO2和H2S共存时13Cr腐蚀性能较为复杂,极易发生失效.通过高温高压釜模拟油田现场环境,采用失重法对比研究了0Cr13、1Cr13、2Cr13在CO2和H2S共存时,气-液两相中的腐蚀性能.采用SEM、EDS、XRD等方法对腐蚀后试样表面形貌及成分进行了分析.结果表明,3种材料在此环境下均发生了严重的全面腐蚀,平均腐蚀速率0Cr13〉1Cr13〉2Cr13,液相平均腐蚀速率大于气相平均腐蚀速率;3种材料均有点蚀发生,气相中点蚀较液相严重.能谱及XRD分析结果显示,材料表面腐蚀产物主要为FeS0.9,主要发生了H2S腐蚀.     

合金元素含量对316不锈钢耐点蚀性能影响

点腐蚀是奥氏体不锈钢的常见局部腐蚀形式,会严重影响奥氏体不锈钢的性能和使用。选取4组不同化学成分的316不锈钢板试样,在10%三氯化铁溶液中进行点腐蚀试验。检测了点蚀坑的宏观形貌和腐蚀速率,通过SEM和EDS检测了腐蚀坑微观形貌以及点蚀坑邻近区域的合金元素分布,分析了主要合金元素对316不锈钢耐点蚀当量的影响规律。结果表明:Cr元素对316不锈钢在氯离子介质中的耐点蚀性能有着显著的有利影响,Mo元素含量的增加可以提高316不锈钢的耐点蚀性能,而Mn元素会降低316不锈钢在氯离子介质中的耐点蚀性能。根据试验结果,提出了考虑Mn元素不利影响的修正耐点蚀当量PRE计算公式。     

2507双相不锈钢南海大气腐蚀行为研究

采用失重法、腐蚀形貌观察和产物组成分析、电化学测试和微区电化学扫描等手段,研究了2507双相不锈钢在南海大气环境下暴露不同周期后的腐蚀行为。结果显示随着暴露时间的延长,2507双相不锈钢的年平均腐蚀速率几乎没有变化,点蚀数量和深度明显增大;击穿电位负移,钝化电流增大;Kelvin表面电位起伏越来越明显,且ΔE_(KP)逐渐增大;点蚀坑周围的Ni、Mo、Mn、Cr元素聚集,坑内Si、O元素聚集。这表明2507双相不锈钢随着暴露时间的延长腐蚀加剧,腐蚀特征以点蚀为主,点蚀坑周围由于钝化膜修复过程中Ni、Mo、Mn、Cr元素形成氧化物或氢氧化物而聚集,点蚀坑内部没有Ni、Cr的氧化物,导致钝化膜无法完整修复,使试样耐腐蚀性能下降。     

30Cr2Ni4MoV合金的抗盐雾腐蚀性能

为了解舰船常用铁基材料30Cr2Ni4MoV的盐雾腐蚀行为和腐蚀机理,对该合金在盐雾腐蚀下不同时间试样的表面和截面形貌以及腐蚀产物的组成、盐雾腐蚀的失重速率和腐蚀速率进行研究.结果表明:30Cr2Ni4MoV腐蚀400 h后,试样表面均布满腐蚀产物,主要腐蚀产物是FeO(OH),腐蚀产物与基体出现了脱离现象;腐蚀由腐蚀坑开始逐渐扩展,腐蚀面趋于基本一致后出现新的腐蚀坑,继续腐蚀;在最初的100h,腐蚀速率变化剧烈.     

激光熔覆Ni+Cr_2O_3复合涂层的耐蚀性

研究了激光搭接熔覆Ni+Cr2 O3复合涂层在 0 .5mol/LH2 SO4 +0 .5mol/LNaCl水溶液中的电化学行为 .试验表明Cr2 O3粒子在激光熔池中发生了完全溶解 ,涂层具有胞状枝晶组织特征 .激光熔覆Ni+Cr2 O3复合涂层比单一熔覆Ni合金涂层和 2Cr13马氏体不锈钢基材具有更低的维钝电流密度和更宽的钝化区范围 ,明显改善了在该腐蚀介质中的抗点蚀能力 .     

激光冲击强化对2Cr13不锈钢腐蚀疲劳性能的影响

通过残余应力测量、腐蚀疲劳试验和疲劳断口形貌观察,研究了不同激光冲击层数对2Cr13不锈钢腐蚀疲劳性能的影响。试验结果表明,LSP会在2Cr13不锈钢表面产生高幅残余压应力,且表面残余压应力值随LSP冲击层数的增加而增加。与未强化试样相比,LSP试样的腐蚀疲劳寿命提升,且随LSP冲击层数的增加而提高;LSP试样的腐蚀疲劳裂纹扩展速率降低,且随LSP冲击层数的增加而降低。经分析,未强化试样疲劳断口形貌比较平坦,二次裂纹较少;LSP试样由于表面产生了较高的残余压应力,有效抑制了腐蚀疲劳裂纹的扩展,最终断口表现出河流花样形貌。     

2205双相不锈钢硫酸露点腐蚀性能的研究

利用实验室模拟硫酸露点腐蚀的试验方法对2205双相不锈钢的腐蚀行为进行研究,并与传统不锈钢316L和304进行对比。结果表明,腐蚀失重的方法对3种材质的腐蚀速率由快到慢排序为:304316L?2205,且2205双相钢的腐蚀深度为0.001 08mm/a,接近完全耐蚀材料等级。结合SEM、电化学工作站对3种试件的腐蚀形貌、电化学性能进行分析。2205双向钢的腐蚀表面无点蚀坑,仅存在很少的贫Cr区,同时2205双相钢的自腐蚀电流为0.574 6A/cm~2,明显低于316L和304不锈钢,自腐蚀电位为-68.4mV,较316L和304不锈钢高出了近300mV,同时2205双相钢的电荷转移电阻为2.2×10~4Ω/cm~2,约是316L的42倍,是304不锈钢的473倍。因此,3种材质中2205双向钢可以作为耐硫酸露点腐蚀的首选用钢。     

减压塔三线集油箱支撑梁局部产生腐蚀原因

对某厂减压塔三线集油箱支撑梁局部部位产生腐蚀的原因及改进措施进行了研究。对支撑梁蚀坑形貌的检查和分析表明该腐蚀为小孔腐蚀。对支撑梁的化学成分分析及对机械性能的检验表明支撑梁的材质发生了误用,0Cr18Ni9Ti奥氏体不锈钢误用为00Cr17Ni14Mo2奥氏体不锈钢。对支撑梁的金相检验表明其基体组织正常。电子探针的分析结果表明支撑梁局部腐蚀部位外表面的腐蚀产物中含有S2-和Cl-。通过分析小孔腐蚀机理和腐蚀条件,提出3种解决方案:应采用00Cr17Ni14Mo2奥氏体不锈钢;限制并降低进入减压塔内的常压重油中的杂质含氯的无机盐和氧的有机化合物的含量;采用阴极保护的方法。     

低铬X70管线钢组织及其抗CO2

为了明确Cr的质量分数高低对埋地用输油输气管线钢性能的影响,设计了4种Cr的质量分数的X70管线钢,研究了不同Cr的质量分数下管线钢组织及其力学性能,并采用高温高压反应釜进行了实验钢的CO₂腐蚀试验.结果表明：钢中加入0.1%~0.8%的Cr后,其组织均由针状铁素体和准多边形铁素体构成,Cr元素均呈现明显的沿晶界分布状态;随着Cr的质量分数的增加,钢板强度随之升高,晶界中Cr分布密度随之增大,Cr（OH）₃在腐蚀产物膜中的富集量增加,促使钢板的平均腐蚀速率降低;同时由于Cr（OH）₃可以有效阻碍阴离子穿透腐蚀产物膜,因而大大减少了Cl-的催化作用导致的点蚀,使得钢板点蚀速率明显降低.     

Pitting corrosion and crevice corrosion behaviors of high nitrogen austenitic stainless steels

Pitting corrosion and crevice corrosion behaviors of high nitrogen austenitic stainless steels(HNSS) were investigated by electrochemical and immersion testing methods in chloride solution,respectively.The chemical constitution and composition in the depth of passive films formed on HNSS were analyzed by X-ray photoelectron spectrum(XPS).HNSS has excellent pitting and crevice corrosion resistance compared to 316L stainless steel.With increasing the nitrogen content in steels,pitting potentials and critical ...     

三种不锈钢在含Cl^—衣康酸介质中的腐蚀行为

研究了３种不锈钢在衣康酸／氯化钠水溶液中的腐蚀和电化学特性并探讨了介质组成和温度的影响。结果表明,在一定范围内,随衣康酸浓度,氯化钠浓度和温芳的提高,不锈钢的腐蚀速率、致钝电流密度和维钝电流密度也有所增大,不锈钢的点蚀电位与衣康酸介质中Ｃｌ＾－浓度的对数间存在线性关系;     

1Cr13不锈钢焊接接头组织及力学性能的研究

采用钨极氩弧焊的方法,对3 mm厚的1Cr13马氏体型不锈钢板实施焊接,通过LOM,SEM方法对焊接接头组织及断口形貌进行观察及分析;利用显微硬度计、电子万能拉伸机测量了焊接接头的力学性能.结果表明,通过手工钨极氩弧焊,采用直流正接接法(焊接电流为80 A,焊接速度为110 mm/min)能够获得外观平整、组织均匀、力学性能满足要求的焊接接头.     

锅炉受热面NiCr涂层抗高温热腐蚀机制与性能的研究

针对电站锅炉受热面高温腐蚀的影响,通过采用电弧喷涂工艺,研究了Q235钢板表面电弧喷涂PS45、FeCrAl、4Cr13合金涂层后在高温条件下的热腐蚀机制与性能.热腐蚀动力学试验和分析结果显示,在700℃下腐蚀77 h、Na2SO4＋K2SO4盐膜量为3-4 mg/cm2的试验条件下,测试得到的PS45、FeCrAl、4Cr13合金涂层的热腐蚀速度分别为υ=0.38t-0.59、υ=1.35t-0.12和υ=1.79t-0.23.涂层表面的成分和组织分析结果表明,Q235钢板表面的PS45涂层之所以表现出比FeCrAl、4Cr13涂层更高的抗热腐蚀（Na2SO4/K2SO4）性能,其原因在于PS45镍基合金中含有最多的Cr,涂层表面的Cr2O3膜层具有较高的连续性、致密性和稳定性.     

锅炉受热面NiCr涂层抗高温热腐蚀机制与性能的研究

针对电站锅炉受热面高温腐蚀的影响,通过采用电弧喷涂工艺,研究了Q235钢板表面电弧喷涂PS45、FeCrAl、4Cr13合金涂层后在高温条件下的热腐蚀机制与性能.热腐蚀动力学试验和分析结果显示,在700℃下腐蚀77 h、Na2SO4+K2SO4盐膜量为3~4 mg/cm2的试验条件下,测试得到的PS45、FeCrAl、4Cr13合金涂层的热腐蚀速度分别为υ=0.38t-0.59、υ=1.35t-0.12和υ=1.79t-0.23.涂层表面的成分和组织分析结果表明,Q235钢板表面的PS45涂层之所以表现出比FeCrAl、4Cr13涂层更高的抗热腐蚀(Na2SO4/K2SO4)性能,其原因在于PS45镍基合金中含有最多的Cr,涂层表面的Cr2O3膜层具有较高的连续性、致密性和稳定性.     

激光熔敷钴基合金高温腐蚀的试验研究

本文对以2Cr13不锈钢为基材,表面经激光熔敷钴基合金在高温PbSO_4盐中的热腐蚀行为和机制,进行了深入的研究探讨。试验结果表明,经激光熔敷钴基合金后,耐高温腐蚀性比原2Cr13钢提高2.5倍以上;耐磨性提高2倍以上。原因是获得细密枝晶+多元共晶组织,大量Co能促进Cr_2O_3、CoO.Cr_2O_3致密保护膜的形成,阻碍S的扩散,因而提高了耐高温腐蚀性能。腐蚀机制是沿晶腐蚀,硫化一氧化循环进行造成剥落型破坏腐蚀。     

采用激光重熔改善2Cr13钢的耐酸蚀性能的研究

在２Ｃｒ１３钢的表面进行激光直接扫描重熔,采用现代测试手段对重熔层的组织、成分、结构等进行研究．在酸性介质（１０％Ｈ２ＳＯ４溶液）中对重熔层表面进行电化学腐蚀实验,测定其电化学阳极极化曲线．实验结果表明,采用激光直接扫描重熔来处理２Ｃｒ１３钢表面后,２Ｃｒ１３钢表层的耐酸蚀性能有极大的改善且其耐酸蚀性能与激光重熔工艺有关．     

Pitting and galvanic corrosion behavior of stainless steel with weld in wet-dry environment containing CI

Accelerated corrosion test of stainless steel with weld was carried out to investigate the corrosion behavior under the wetdry cyclic condition in the atmosphere containing Cl-. In the surface morphology, corrosion products were analyzed by metallographic observation, scanning electron microscopy (SEM) and X-ray diffraction (XRD). The results show that the damage to stainless steel with weld in the atmosphere containing Cl- is due to localized corrosion, especially pitting and galvanic corrosion.Weld acts as the anode, whereas matrix acts as the cathode in the corrosion process. The pitting corrosion, including the nucleation and growth of a stable pit, is promoted by the presence of wet-dry cycles, especially during the drying stage. Pits centralizing in weld are found to be grouped together like colonies, with a number of smaller pits surrounding a larger pit. The composition of the corrosion products is Fe2O3, Cr2O3, Fe3O4, NiCrO4, etc.