多弧离子镀对高速钢表面性能影响因素分析

采用多弧离子镀的方法在基体表面制备一层纳米复合膜,可在减少摩擦的同时,提高零部件或工具的使用寿命.以W18Cr4V为基体,在试件表面涂覆Ti-Cu-N多元复合膜.探讨了负偏压、Cu含量、N2分压等不同工艺参数对试样薄膜硬度的影响;获得了用多孤离子镀方法增强零部件或工具表面性能的最佳工艺参数.     

采气闸阀密封面喷焊工艺及性能

采气井口闸阀在含硫天然气介质中工作，密封面失重腐蚀、应力腐蚀及磨损是其主要失效形式。采用2Cr13钢为基体，用氧－乙炔火焰喷焊工艺在阀板、阀座密封面上喷焊镍基自熔性合金粉末，可获得性能优良的表面防护层。喷焊层抗摩擦磨损及磨粒磨损性能与镀硬铬件相同；在5％和10％H2SO4恒温溶液中的腐蚀速率分别是镀铬件的1／14和1／16，具有优良的抗蚀性；喷焊层抗拉强度为218～294MPa，与基体的结合强度相当，完全满足采气闸阀密封面的使用要求。     

文昌10-3气田超临界CO_2腐蚀与油套管防腐选材研究

在模拟文昌10-3气田超临界CO_2腐蚀环境下,采用高温高压反应釜研究了碳钢、普通马氏体不锈钢和超级马氏体不锈钢的腐蚀行为,借助扫描电子显微镜分析了以上材质的抗点蚀特性。结果表明:在超临界CO_2腐蚀环境中,碳钢无法满足要求;在连续的CO_2相中,普通马氏体不锈钢VM13Cr会发生点蚀;在连续的水相中,超级马氏体不锈钢HP2-13Cr表现出了较好的耐点蚀性能。同时,为文昌10-3气田井下管柱设计了防腐材质。     

超级13Cr钢冲蚀数值模拟与试验研究

在油气田压裂等储层改造过程中,高速携砂液流动会使管柱壁面受到冲刷腐蚀影响,造成材料流失,威胁井筒安全。为此,结合数值模拟与喷射式冲蚀试验,分析超级13Cr不锈钢材料受冲刷腐蚀影响规律,利用DPM离散相模型追踪固体颗粒撞击材料表面的速度与角度,为研究不锈钢表面受撞击后的抗腐蚀特性提供流体力学参数。研究结果表明,不锈钢材料在含Cl-纯液相介质中能够生成钝化膜以保护基体材料;超级13Cr材料在流速9 m/s常温条件下流动水介质中,开路电位稳定,材料在高速流动液相中具有较强的抗腐蚀能力。当颗粒撞击超级13Cr材料表面后,材料表面钝化膜破裂致使新基体金属暴露于腐蚀介质,部分材料参与电化学反应,同时发生钝化反应与活化反应,而新钝化膜又会受到后续粒子撞击难以生成,材料表面松软且粗糙,由此造成超级13Cr不锈钢再钝化能力降低,抗腐蚀能力不足。研究结果可为油管失效评估及服役寿命预测提供理论依据。     

超级15Cr马氏体不锈钢超深超高压高温油气井中的腐蚀行为研究

通过模拟油田超深超高压高温油气井腐蚀环境,研究超级15Cr马氏体不锈钢管材抗均匀腐蚀、点蚀、应力腐蚀开裂（SCC）及酸化液腐蚀的性能。研究结果表明：随着井深的增加,超级15Cr马氏体不锈钢的均匀腐蚀速率逐渐增大,且气相的均匀腐蚀速率要大于液相的腐蚀速率,但不论在液相还是在气相腐蚀条件下,均匀腐蚀速率均远小于0.1 mm/a;由于超级15Cr马氏体不锈钢有较高的Mo、Ni含量,在模拟腐蚀环境中未出现明显点蚀现象,具有良好的抗SCC性能;循环酸化腐蚀试验后试样管体和接箍部分没有出现点蚀、缝隙腐蚀等局部腐蚀迹象。通过经济性分析并综合考虑其抗腐蚀性能及油气井的经济性寿命,超级15Cr马氏体不锈钢可以作为超深超高压高温油气井油管材料使用。     

压裂弯头失效原因分析

通过宏观分析、金相和断口微观分析、理化性能试验,对某型88.9mm(3英寸)压裂弯头爆裂原因进行了分析。结果表明:该弯头发生爆裂的原因是由于弯头外弧侧受携砂液的冲刷腐蚀作用,外弧侧内壁组织由硬度较高的马氏体变为硬度较低的回火索氏体,抗冲刷能力明显减弱,壁厚减薄严重,造成结构不均匀,应力高度集中,在氯离子等腐蚀元素作用下,产生点蚀坑,在点蚀坑底部产生应力腐蚀裂纹,裂纹扩展,导致弯头开裂失效。建议减少施工次数,增加弯头检测频次。     

渗铝钢在高酸值原油中的耐腐蚀机理

渗铝钢耐环烷酸腐蚀的性能远远超过1Cr18Ni9Ti不锈钢,与316L不锈钢耐蚀性能相当。改进型固体粉末渗铝钢主要由FeAl相构成。在高油气流冲刷下和高温环烷酸腐蚀环境下,碳钢表面形成的FeS膜不具备保护性,而渗铝钢的渗层表面形成了均匀、致密、非常薄、附着力强及修复速度快的Al2O3保护膜。虽然这种氧化膜同时受到环烷酸的溶解作用及Cl^-渗透、S的影响,但FeAl舍金层可以提供足够的Al来保持Al2O3膜,这是渗铝钢耐高温环烷酸腐蚀的主要原因。     

X65钢和3Cr钢作为海底管道用钢抗CO2腐蚀性能研究

用高温高压反应釜模拟油气输送管道典型腐蚀环境,研究X65钢和3Cr钢作为海底管道用钢的抗CO2腐蚀性能.在温和腐蚀环境,X65钢与3Cr钢的平均腐蚀速率均较低,使用X65钢是安全的.随着温度和CO2分压提高,与X65钢相比3Cr钢表现出更优越的抗CO2腐蚀性能:在中等腐蚀环境3Cr钢平均腐蚀速率较X65钢大幅降低,在中等和苛刻腐蚀环境3Cr钢可有效抑制局部腐蚀的发生;在这样的腐蚀条件下,3Cr钢作为海底管道用钢较X65钢安全.3Cr钢较X65钢抗CO2腐蚀性能提高的主要原因是表面形成了富Cr的腐蚀产物膜,结构致密,对基体起到了有效的保护作用.     

L360钢在SRB/CO2环境中的腐蚀行为研究

为了探究L360钢在SRB/CO2环境中的腐蚀行为,通过高温高压模拟腐蚀试验以及OM、SEM、EDS、XRD等分析技术,对L360钢的显微组织及其在SRB/CO2环境中的腐蚀速率、腐蚀形貌和腐蚀产物膜成分进行了分析。结果显示,在模拟腐蚀溶液中,L360钢属于极严重腐蚀。L360钢在含SRB的CO2腐蚀环境中SRB发生膜下腐蚀,膜层在高流速环境中受剪切力破损,使膜层对基体的保护作用降低,模拟环境溶液中的Cl-进入膜层裂缝在基体金属表面活性高的位置发生富集。试验表明,SRB腐蚀形成的点蚀坑为Cl-提供了良好的富集点,导致点蚀快速成长,腐蚀加剧,且表面腐蚀产物为FeS和少量的FeCO3。     

13Cr和N80钢高温高压抗腐蚀性能比较

在石油、天然气的开采与集输过程中,地层中的CO2会对油套管及集输管线造成严重腐蚀。在我国,CO2腐蚀已导致多起重大事故,经济损失十分严重。模拟了大庆油田井下的腐蚀环境,通过高温高压釜进行了13Cr和N80钢的腐蚀实验,采用SEM、EDS和XPS测试手段,分析获得了CO2腐蚀产物膜的形貌和化学组成。结果表明,在所试验的三个温度下,13Cr钢液相腐蚀类型主要为均匀腐蚀,N80钢主要是局部腐蚀。85℃和110℃时,13Cr钢的液相腐蚀速率属于中度腐蚀,基体表面形成了一层深褐色腐蚀膜层且表面平整均匀,晶粒细小,膜层较薄;N80钢的液相腐蚀速率属于严重腐蚀,腐蚀膜呈现双层结构,表层为较粗大的规则的晶粒堆积而成,内层则是由细小晶粒紧密堆积而成。在170℃时,13Cr钢的腐蚀速率属严重腐蚀的下限,接近中度腐蚀的上限,而N80钢属于中度腐蚀。     

油套管钢在甲酸盐-磷酸盐复配完井液中的腐蚀行为

采用高温高压模拟浸泡试验并结合多种表面分析手段,对超级13Cr马氏体不锈钢（油管钢）和P110碳钢（套管钢）在不同体积百分比的甲酸钾-焦磷酸钾复配完井液的腐蚀行为进行了研究。结果表明,对于超级13Cr马氏体不锈钢,复配完井液的主要腐蚀风险来源于其中的S元素夹杂,产物膜中S的富集是造成其耐蚀性降低的主要原因;而对于P110碳钢,高温下腐蚀产物厚且疏松,甲酸盐比例的增加可以缓解其表面腐蚀产物的沉积,从而提高产物膜的致密性,提高其高温耐蚀性。     

油套管钢在甲酸盐-磷酸盐复配完井液中的腐蚀行为

采用高温高压模拟浸泡试验并结合多种表面分析手段,对超级13Cr马氏体不锈钢（油管钢）和P110碳钢（套管钢）在不同体积百分比的甲酸钾-焦磷酸钾复配完井液的腐蚀行为进行了研究。结果表明,对于超级13Cr马氏体不锈钢,复配完井液的主要腐蚀风险来源于其中的S元素夹杂,产物膜中S的富集是造成其耐蚀性降低的主要原因;而对于P110碳钢,高温下腐蚀产物厚且疏松,甲酸盐比例的增加可以缓解其表面腐蚀产物的沉积,从而提高产物膜的致密性,提高其高温耐蚀性。      

22Cr双相不锈钢耐均匀腐蚀性能的研究

通过在高温高压釜装置中进行不同材料的均匀腐蚀试验，采用失重法计算研究了22Cr双相不锈钢耐均匀腐蚀性能。结果表明，22Cr双相不锈钢具有很好的耐均匀腐蚀性能且其耐均匀腐蚀的性能优于常规的1Cr18Ni9Ti，304，316和Cr13不锈钢。     

糠醛-糠醛酸-水体系中6种材料耐蚀性能

采用电化学测试技术研究了碳钢、1Cr13、30 4不锈钢、Cr5Mo、0 8Cr2AlMo和 0 8CrCuAlMoTi这 6种材料在糠醛 糠醛酸 水体系中的腐蚀行为。结果表明 ,在糠醛中添加 5 0～ 80ml氧化剂双氧水时 ,30 4不锈钢耐蚀性能最佳 ,1Cr13和碳钢的腐蚀较为严重 ,而Cr5Mo、0 8Cr2AlMo和 0 8CrCuAlMoTi的耐蚀性能介于其中。扫描电镜观察发现 ,碳钢发生全面腐蚀 ,1Cr13发生晶间腐蚀。电子能谱分析和电子探针测试表明 ,碳钢的腐蚀产物主要是FeO ,1Cr13的腐蚀产物主要是FeO和Cr2 O3。缓蚀剂乙醇胺在糠醛体系中对 6种材料都有缓蚀效果。     

金属镍腐蚀与磨蚀行为的研究

论述了对金属镍和１８－８不锈钢在温度为１００℃的１０％ＮａＯＨ＋３０％ＣａＣＯ３固相颗粒碱性溶液中的均匀腐蚀试验和磨蚀试验以及在温度为５０℃的３．５％ＮａＣｌ溶液中的点蚀行为试验，采用草酸电解浸蚀法测试了镍晶间的腐蚀倾向。对比试验表明，金属镍在高温碱性溶液中具有良好的耐腐蚀和耐磨蚀性能；在草酸溶液中也有较强的抗晶间腐蚀能力；在３．５％的ＮａＣｌ溶液中，镍比１８－８不锈钢具有更好的抗点蚀性能。     

316L不锈钢表面电镀Pd-Ni合金膜在模拟维纶醛化液中的耐蚀性能

维纶生产中的醛化液主要含硫酸、硫酸钠和甲醛,不锈钢在高温醛化液中腐蚀速率很高。通过电镀法在316L不锈钢表面生成了Pd质量分数约为60%的Pd-Ni合金膜层,镀层均匀致密,厚度约2μm,硬度达到540 HV,与基体结合力良好。在80℃的模拟醛化液中,316L不锈钢表面电镀Pd-Ni合金膜后腐蚀速率降低了3个数量级。极化曲线测试表明,电镀Pd-Ni镀层有效促进了不锈钢基体的钝化,316L不锈钢在模拟醛化液中的自腐蚀电位从-0.3 V提高到+0.2 V,低频阻抗值提高了三个数量级。当模拟维纶醛化液中的氯离子质量分数在200μg/g以下时,镀层仍然能够保持良好的耐蚀性;随着氯离子质量分数的提高,试样的自腐蚀电位逐渐负移,腐蚀速率增大。该方法可以改善不锈钢设备在高温醛化液中的耐蚀性。     

氮对不锈钢抗点腐蚀性能作用分析

石化装置与设备多使用一般不锈钢,但往往遭受点腐蚀的困扰。近年国外已开发出高含氮的不锈钢,不仅提高了耐腐蚀性与强度,而且可替代部分镍,具有一定的经济效益。该文综述了高含氮不锈钢腐蚀特征的评价方法,根据ASTMG48标准方法,测得临界点腐蚀温度(CPT)和临界缝隙腐蚀温度(CCT),CPT和CCT与耐点腐蚀当量(PRE)有关。一般PRE=Cr+3.3Mo+16～30 N时,说明氮对不锈钢抗点腐蚀性能具有很大作用。氮主要是通过生成氨或NH4+以及生成硝酸根离子或促进表面膜稳定等方法来改善和提高不锈钢的抗点腐蚀性能。同时也分析了其它元素对不锈钢抗点腐蚀性能的影响,铬与钼是非常有利的元素、钨和铜是有利的元素、锰和硫是很不利的元素、镍是否是不利元素有不同观点,倾向是不利的元素。最后对200系列Cr-Mn-Ni-N不锈钢、双相不锈钢以及超奥氏体不锈钢等各种高含氮不锈钢的应用作了展望与分析。     

平板闸阀防腐蚀防擦伤试验

对平板闸阀闸板和阀座的传统材料与耐磨耐蚀的热喷涂涂层材料进行了盐酸腐蚀对比试验、硫化氢腐蚀对比试验、不同比压下的摩擦对比试验和７００平板闸阀台架模拟试验，并用扫描电镜对摩擦表面进行形貌观察和分析。试验结果表明，采用热喷涂技术喷焊镍基自熔合金，其涂层的耐盐酸和耐硫化氢腐蚀的性能优于Ｃｒ１３不锈钢和堆焊Ｃｏ、Ｃｒ、Ｗ合金，而耐擦伤性能比后两者高３～４倍，适合于制作平板闸阀的闸板和阀座。设计油田用高压油密封平板闸阀时，推荐选取摩擦系数０．０４较合适。     

加氢脱酸装置管线腐蚀状况分析

加氢脱酸装置管线材质为1Cr18Ni9Ti奥氏体不锈钢，输送介质含有氢气、硫化氢、氯离子等腐蚀性物质。由于长期运行，管子内壁出现了腐蚀现象，产生了棕黑色腐蚀层，并产生了众多沿管道周向的小裂纹。经过对材料腐蚀产物检验、金相组织微观检测，得知管材在轧制过程中产生了大量偏析的带状组织，因而组织自身存在着组织内应力。管道材料在组织内应力和外部腐蚀环境、特别是氯离子的长期作用下，产生了应力腐蚀。