【摘 要】
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随着国内外高酸性油气井的陆续开发,越来越多的材料被广泛混合使用,从而电偶腐蚀就成为一个需要着重考虑的问题。本文通过对2830镍基合金钢、140V碳钢和110SS钢在国内电偶腐蚀的研究和应用调研基础上,运用室内高温高压模拟腐蚀试验、电化学测试技术,并辅以SEM、EDS、XRD等现代分析方法,对三种钢两两耦合后在地层水环境中的电偶腐蚀行为进行研究,并通过电化学阻抗(EIS)技术、极化曲线评价了它们在不
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随着国内外高酸性油气井的陆续开发,越来越多的材料被广泛混合使用,从而电偶腐蚀就成为一个需要着重考虑的问题。本文通过对2830镍基合金钢、140V碳钢和110SS钢在国内电偶腐蚀的研究和应用调研基础上,运用室内高温高压模拟腐蚀试验、电化学测试技术,并辅以SEM、EDS、XRD等现代分析方法,对三种钢两两耦合后在地层水环境中的电偶腐蚀行为进行研究,并通过电化学阻抗(EIS)技术、极化曲线评价了它们在不同温度下的电化学性能以及自腐蚀性能,运用混合电位理论对它们之间的偶合倾向、偶合电位及电流进行了预测。室内腐蚀失重试验结果表明,在高温高压CO2+H2S地层水环境中,2830镍基合金钢在自腐蚀状态下表现出优异的耐均匀腐蚀性能,110SS钢和140V钢则自腐蚀较为严重。2830-140V钢耦合后,140V钢腐蚀加重,2830钢腐蚀速率减缓,这说明2830与140V组成双金属偶合体系时,140V作为阳极,腐蚀速率加快。2830作为阴极,受到保护,使自身腐蚀速率减缓。110SS-140V钢耦合后,140V钢腐蚀加速,110SS钢腐蚀降低。通过对单金属2830镍基合金钢表面的腐蚀产物成分分析,表明2830钢的钝化膜成分主要由Cr、Fe、Ni的化合物组成。在CO2+H2S地层水环境中,钝化膜均匀地覆盖在试样表面,膜层较薄,Cr、Ni的化合物使钝化膜的致密性增强,阻滞了溶液中的阴离子对基体金属的侵蚀;对单金属140V和110SS碳钢进行表面腐蚀产物成分分析,均存在FeS、FeS2、FeCO3及Fe3O4等物质,腐蚀产物膜疏松多孔。2830-140V钢耦合后,镍基合金钢2830腐蚀产物中主要含有碳酸亚铁、铁硫化物,这与其发生电偶腐蚀有关,电偶腐蚀效应明显。电化学测试表明,在CO2+H2S地层水环境中,2830镍基合金钢的阳极极化曲线均有完整的钝化区间,反应由阳极活化控制,随着温度的升高,钝化区间缩小,点蚀点位降低,极化电阻值降低,腐蚀速率升高,耐蚀性下降;140V和110SS碳钢随着温度的升高,自腐蚀电流增大,腐蚀速率加快。2830钢的EIS图谱呈现容抗弧,极化电阻值随着温度升高而降低,表明试样表面钝化膜的耐蚀性降低。140V和110SS钢的EIS图谱均由容抗弧组成,在低频区出现直线段,当成膜温度升高时,碳钢的钝化膜致密性变差,膜对基体的保护作用有所减弱。监测2830-140V偶对金属的电偶电位和电偶电流密度变化发现,两者变化较为剧烈,后随时间的延长,电偶电位及电偶电流密度的数值变化逐渐减小,并逐渐趋于稳定。此外可以看出温度越大,电偶电流波动越大,这与随着温度增加,试片表面腐蚀作用越剧烈有关。监测110SS-140V的电偶电位和电偶电流密度变化发现,当温度在30℃到60℃内,温度升高,电偶电流增加,腐蚀加快;在温度为90℃时,两者极性发生了逆转。不管如何,同等温度条件下,2830-140V比110SS-140V的电偶腐蚀效应明显。
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