论文部分内容阅读
随着海洋油气钻探和采集等海洋工程装备需求的日益增多,不锈钢管道由于其优越的耐蚀性在海洋工程中的应用不断增加。与陆地油气开采相比,海洋油气开采环境具有高温、高压以及高CO2和Cl-含量的特点,使得不锈钢更容易发生点蚀。学者针对不锈钢点蚀问题开展了大量研究,但是针对海洋油气开采过程中双相不锈钢在二氧化碳水溶液环境下的点蚀问题仍缺乏相关研究,二氧化碳环境中双相不锈钢的点蚀机理和点蚀发展过程尚且不明确。因此,本文针对2205双相不锈钢在不同二氧化碳水溶液环境下的腐蚀行为展开研究,开展的主要工作如下:1)通过临界点蚀温度测量、极化曲线测量、电化学阻抗谱测量以及激光共聚焦扫描显微镜形貌表征分析和三维深度测量,研究了2205双相不锈钢在不同氧含量的二氧化碳水溶液中的点蚀行为。实验现象表明,在溶液温度高于临界点蚀温度之后,溶解氧的存在增强了稳态点蚀坑内的活性溶解过程,使2205双相不锈钢点蚀敏感性上升,点蚀深度增加。此外,研究还发现CO2和O2共同存在时会使点蚀坑深度显著增加并改变稳态点蚀坑的形貌,CO2和O2存在着某种协同作用促进了点蚀的发展。2)利用极化曲线和电化学阻抗谱法分别研究了不同温度梯度下2205双相不锈钢在不同氯离子和不同硫酸根离子浓度的二氧化碳水溶液中的点蚀行为。实验表明,在临界点蚀温度之上,点蚀电位与氯离子浓度的对数值大致呈线性关系;在一定浓度范围内的硫酸根离子会提升2205双相不锈钢耐点蚀性能,但过量的硫酸根离子会明显增加维钝电流密度。3)利用电化学阻抗谱、电化学噪声以及结合形貌表征分析,分别研究了溶液温度70℃时,在不含CO2以及饱和CO2的3.5%NaCl水溶液中2205双相不锈钢的点蚀发展过程,讨论了两种溶液环境下2205双相不锈钢在各个点蚀发展阶段的阻抗特性和电化学噪声参数指标。实验发现,2205双相不锈钢在含CO2的NaCl溶液环境下的耐点蚀能力较不含CO2时差,当溶液温度在临界点蚀温度之上,2205双相不锈钢只需较短时间便会由点蚀萌生阶段过渡到亚稳态阶段,并马上发展成为稳态点蚀。2205双相不锈钢点蚀发展过程中表面还生成了不均匀的FeCO3腐蚀产物膜。