两种HP13Cr110钢腐蚀性能对比研究

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各种不锈钢的耐腐蚀性能

各种不锈钢的耐腐蚀性能在工业控制中经常用到不锈钢管件作为仪器仪表附材，来构成完整的工业控制系统。

有必要对各种不锈钢的耐腐蚀性能作一个全面的了解，总结如下：304 是一种通用性的不锈钢，它广泛地用于制作要求良好综合性能（耐腐蚀和成型性）的设备和机件。

301 不锈钢在形变时呈现出明显的加工硬化现象，被用于要求较高强度的各种场合。

302 不锈钢实质上就是含碳量更高的304不锈钢的变种，通过冷轧可使其获得较高的强度。

302B 是一种含硅量较高的不锈钢，它具有较高的抗高温氧化性能。

303和303Se 是分别含有硫和硒的易切削不锈钢，用于主要要求易切削和表而光浩度高的场合。

303Se不锈钢也用于制作需要热镦的机件，因为在这类条件下，这种不锈钢具有良好的可热加工性。

304L 是碳含量较低的304不锈钢的变种，用于需要焊接的场合。

较低的碳含量使得在靠近焊缝的热影响区中所析出的碳化物减至最少，而碳化物的析出可能导致不锈钢在某些环境中产生晶间腐蚀（焊接侵蚀）。

304N 是一种含氮的不锈钢，加氮是为了提高钢的强度。

305和384 不锈钢含有较高的镍，其加工硬化率低，适用于对冷成型性要求高的各种场合。

308 不锈钢用于制作焊条。

309、310、314及330 不锈钢的镍、铬含量都比较高，为的是提高钢在高温下的抗氧化性能和蠕变强度。

而30S5和310S乃是309和310不锈钢的变种，所不同者只是碳含量较低，为的是使焊缝附近所析出的碳化物减至最少。

330不锈钢有着特别高的抗渗碳能力和抗热震性．316和317 型不锈钢含有铝，因而在海洋和化学工业环境中的抗点腐蚀能力大大地优于304不锈钢。

其中，316型不锈钢由变种包括低碳不锈钢316L、含氮的高强度不锈钢316N以及合硫量较高的易切削不锈钢316F。

321、347及348 是分别以钛，铌加钽、铌稳定化的不锈钢，适宜作高温下使用的焊接构件。

348是一种适用于核动力工业的不锈钢，对钽和钻的合量有着一定的限制。

13Cr不锈钢的CO_2腐蚀行为研究

图 3 Cl - 浓度与腐蚀速率的关系
214 CO2 分压对腐蚀速率的影响腐蚀介质温度为 150 ℃、流速为 015 m/ s、试验
时间为 7 d ,其成分如表 1 。CO2 分压与腐蚀速率关系如图 4 。在各个 CO2 分压下 ,3 种材料的平均腐蚀速率也基本上遵循 2Cr13 > 1Cr13 > HP13Cr 的规律 ,随着 CO2 分压的增大 ,3 种试样的平均腐蚀速率均随之增大。当压力为 415 MPa 时 ,2Cr13 、1Cr13 、 HP13Cr 的平均腐蚀速率分别为 01498 6 mm/ a 、 01381 0 mm/ a 、01068 9 mm/ a , 按照 NACE RP2 0775291 标准规定 2Cr13 、1Cr13 已属于极严重腐蚀 ,而 HP13Cr 属于中度腐蚀。
Abstract : CO2 corrosion behaviors of 1Cr13 ,2Cr13 and HP13Cr stainless steels were st udied in t he simulated high pressure and high temperat ure CO2 corrosion environment . The result s showed t hat t he uniform corrosion rates of t he t hree kinds of materials were 2Cr13 > 1Cr13 > HP13Cr ,t he peak all in 150 ℃. They were also increased wit h t he increase of CO2 partial pressure. Flow velocit y and Cl - concent ration when it was wit hin 10 ×10 - 6～10 000 × 10 - 6 . When t he concent ration of Cl - concent ration exceeded 10 000 ×10 - 6 ,t he uniform corrosion rate. Was re2 duced wit h t he increasee of it . Key words : stainless steel ; CO2 corrosion ;high pressure and high temperat ure离子类型 Cl -含源自量 20q/ g·L - 1

超级13Cr马氏体不锈钢抗SSC性能研究

超级13Cr马氏体不锈钢抗SSC性能研究SSC Resistance of Super13Cr M art ensit ic Stainless Steel吕祥鸿1,赵国仙1,王宇1,张建兵1,谢凯意2(1西安石油大学,西安710065;2衡阳华菱钢管有限公司,湖南衡阳421001) LU Xiang-hong1,ZH AO Guo-x ian1,WANG Yu1,ZH ANG Jian-bing1,XIE Ka-i y i2(1Xi an Shiyou Univ er sity,Xi an710065,China;2H eng yangValin M PM Co.,Ltd.,H eng yang421001,H unan,China)摘要:采用四点弯曲实验方法、电化学测试技术及扫描电子显微镜(SEM)等分析手段研究了超级13Cr马氏体不锈钢在模拟工况和标准工况中的H2S应力腐蚀开裂(SSC)行为。

结果表明:超级13Cr马氏体不锈钢在标准工况条件下具有很高的SSC敏感性,裂纹起源于表面点蚀坑处,H2S腐蚀性气体的存在及Cl-浓度的增加显著降低超级13Cr马氏体不锈钢的点蚀电位,明显增加超级13Cr马氏体不锈钢的SSC敏感性;在模拟工况条件下,超级13Cr发生SSC的敏感性降低,没有发生开裂现象。

关键词:超级13Cr马氏体不锈钢;四点弯曲实验;应力腐蚀开裂;点蚀电位中图分类号:T G172.8 文献标识码:A 文章编号:1001-4381(2011)02-0017-05Abstract:H2S stress cor rosio n cracking(SSC)behav io r of super13Cr martensitic stainless steel at the simulated and standard environments has been studied w ith fo ur-po int bent test,electrochem ical measur em ent as w ell as Scanning Electro n Microscopy(SEM)analysis m ethods.T he results show that the super13Cr martensitic stainless steel behav es a hig h SSC susceptibility at the standard env-i r onm ents,and the cracks stem from surface corro sion pits because of the o ccurrence of H2S and Cl-making the pitting po tential o f super13Cr m ar tensitic stainless steel decreased sig nificantly.W hile at the sim ulated env ir onm ents,the SSC susceptibility of super13Cr martensitic stainless steel decr eased, and no cracks are found on the surface of the test specim en.Key words:super13Cr m ar tensitic stainless steel;four-point bent test;str ess cor rosion cracking;pit-ting potential随着CO2腐蚀日益成为阻碍油田继续开发的主要障碍,耐蚀性能良好的13Cr马氏体不锈钢在油田的应用逐渐广泛起来。

P110钢和13Cr不锈钢的腐蚀疲劳裂纹扩展研究

wt%）Cu图1 P110钢金相组织图2 13Cr钢金相组织根据GB/T 6398-2000（金属材料疲劳裂纹扩展速率实验方法）和GB/T 20120.2-2006（金属和合金的疲劳试验），并结合外径为197mm，壁厚为管柱和外径为177.8mm，壁厚为17mm管柱，确定标准C(T)试样的具体尺寸，试样裂纹方向与油管轴向一致。

图3、图4分别为P110和管的取样位置示意图。

图5为油井管材料C(T)工的实际尺寸。

图3 P110油管取样示意图图4 13Cr油管取样示意图6 PLD-200kN疲劳试验机图7 读数显微镜装置读数显微镜是将放大裂纹传送到计算机，实时1. 有机玻璃上箱体；2. 橡胶垫圈；3. 玻璃垫圈；4. 下箱体；5. 试样夹头图8 腐蚀环境盒结构示意图扫描电镜装置为日本电子公司生产的JSM-6390型扫描电镜，通过扫描电镜观察腐蚀产物膜形貌，疲劳、腐蚀疲劳断口，如图9所示。

图9 扫描电镜实物图1.2 实验内容本文实验分为5组，分别研究了频率对P110钢的腐蚀疲劳裂纹扩展速率的影响；介质对P110钢的腐蚀疲劳裂纹扩展速率的影响；介质对13Cr钢的腐蚀钢分别在下的腐蚀疲劳裂纹扩展速率的差上）、图10 P110钢不同频率下的裂纹扩展速率曲线由图10可见，频率越低，裂纹扩展速率越快。

因为频率越低，每个周期内裂纹张开的时间越长，则每个周期内的腐蚀损伤时间越长，裂纹尖端会生成较厚的腐蚀产物膜，在交变载荷作用下产物膜脱落，新鲜金属表面裸露被重新腐蚀，应力损伤促进了腐蚀作用，腐蚀和应力损伤共同作用时，两者相互促进，加快了金属的断裂失效。

2.2 介质对P110钢和13Cr钢的腐蚀疲劳裂纹扩展速率的影响P110钢和13Cr钢的CT试样通过夹具夹持在疲劳试验机夹头，频率为1Hz，腐蚀介质为3.5wt%Nacl液，pH值分别为7和3，采用应力比为0.1的正弦波进行应力加载，最大应力12kN，最小1.2kN。

首先预裂2mm，随着裂纹的扩展，不断降低最大应力，且每次降载幅度小于10%。

酸液对HP13Cr钢材防腐研究进展

酸液对HP13Cr钢材防腐研究进展郭敏灵;赵立强;刘平礼;董钊【摘要】针对HP13Cr不锈钢油套管材料在酸化条件下的腐蚀问题，对其化学成分及腐蚀性能进行了研究，分析了在不同温度、pH值、酸液体系、浓度等条件下的腐蚀行为，说明了缓蚀剂类型对HP13Cr不锈钢材料的影响机理。

当pH值达到3．5时，腐蚀速率达到平衡值17．5mg／（dm2．d）左右；相对于其它材料，HP13Cr受温度的影响非常小——在150℃条件下，其腐蚀速率为0．05mm ／a，而1Cr13和2Cr13分别高达0．19mm／a和0．27mm／a；在10％CH，COOH＋5％HCl体系条件下，加入缓蚀剂后无点蚀和局部腐蚀，腐蚀速率也较小；在10％HCl＋2％HF＋3％TG201体系条件下，钢材腐蚀速率最小，为3．18g/（m2．h）。

%On the basis of the corrosion problem of HP13Cr stainless tube and casing materials in acidic service, chemical components and research status on corrosion resistance of the steel in different corrosive environment were introduced. The corrosion behavior of the steel in different temperatures, pH values, acid fluids and concentrations were analyzed. The corrosion prevention mechanism of different types of corrosion inhibitors for HP13Cr steel were briefly studied. The corrosion rate reached an equilibrium value of about 17.5mg/dm2. d when the pH was 3.5. The impact of temperature on the HP13Cr steel was very small, whose corrosion rate was 0.05mm/a under the temperature of 150℃ as compared with the 0.19mm/a of 1Crl3 steel and 0.27mm/a of 1Crl3 steel. When the formula was 10% CH3 COOH + 5% HC1, there were no pitting and local corrosions and the corrosion rate was low after addition ofcorrosion inhibitor. In 10% HCl+ 2% HF + 3% TG201 system, the corrosion rate of the stainless tube was only 3.18 g/m2. h.【期刊名称】《石油化工腐蚀与防护》【年(卷),期】2012(029)006【总页数】4页(P4-7)【关键词】HP13Cr;酸液;腐蚀性能;缓蚀剂【作者】郭敏灵;赵立强;刘平礼;董钊【作者单位】西南石油大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室,四川成都610500;西南石油大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室,四川成都610500;西南石油大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室,四川成都610500;西南石油大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室,四川成都610500【正文语种】中文【中图分类】TE985近年来，随着油气田开发环境越来越苛刻，普通材质钢管的性能已不能满足耐腐蚀的要求，比如J55，N80和 API-13Cr等。

超级13Cr不锈钢腐蚀性能的研究现状与进展

超级13Cr不锈钢腐蚀性能的研究现状与进展马燕工1,2，林冠发21.西安石油大学材料利一学与工程学院，陕西西安710065;2.中国石油大然气集团公司石油管力学和环境行为重点实验室，陕西西安7100653.摘要：针对超级13Cr不锈钢管材料在各种环境下所面临的腐蚀间题，介绍了其C 02,腐蚀机理及其影响因素，分析了腐蚀产物膜成分破坏机理，简要说明了超级13Cr不锈钢几种常见的腐蚀类型，并提出了今后超级13Cr不锈钢及其腐蚀行为研究的重要方面，为今后油套管材料提供参考。

关键词：超级13Cr; C02腐蚀; 腐蚀性能; 腐蚀产物膜;应力开裂中图分类号：TQ 050.9文献标识码：A文章编号：1004-0935 (2014) 01-0039-03中国从延长油田钻出第一口油井开始，我国油气田的开采经历了数十年历史，石油工业的迅猛发展，油套管的材质也开始制约着其发展的步伐。

现今的普通材质的油套管已经淘汰，高级耐蚀钢管开始应用到各大油田中。

超级13Cr不锈钢中添加了Cr元素不仅提高了抗CO2均匀腐蚀性能，而且含有的Ni , Mo等元素可以提高材料的SCC和局部腐蚀抗力。

研究表明，普通的13Cr不锈钢虽然在市场上广泛应用但在均匀腐蚀和硫化氢应力开裂方面都表现出了局限性[1]。

超级13Cr不锈钢是耐蚀性能良好的马氏体不锈钢，比普通的13Cr不锈钢强度更高，低温韧性及抗腐蚀性能更加优越，其中降低了C的含量抑制了C:的碳化物析出[2-3]。

在超级13Cr钢中更添加了添加Ni, Mo, Cu, Ti, Nh, V等合金元素。

其中，Ni是优良的耐腐蚀材料，尤其是对强碱性介质;镍的强度和塑性也很好，可承受各种压力加工;除了起到形成奥氏体的作用，在不锈钢中镍还能扩大不锈钢在非氧化性介质中的钝化范围有效提高不锈钢的再钝化能。

Mo在钢中可细化晶粒，固溶于铁素体、奥氏体和碳化物中，缩小奥氏体相区，在还原性酸及强氧化性盐溶液中都能使钢表面钝化，因此Mo可以普遍提高钢的抗蚀性能，防止钢在氯化物溶液中的点蚀。

13Cr不锈钢腐蚀性能的研究现状与进展

石油大学材料科学与工程学院，陕西西安 710065；
高温高压
腐蚀性能
局部腐蚀
文章编号：1008–7818(2011)04–0016-05
文献标识码：A
Research on Corrosion Resistance of 13Cr Stainless Steel
Abstract: On the basis of the corrosion problem of 13Cr stainless steel tubing and casing materials in various
(1. School of Material Science and Engineering, Xi’an Shiyou University, Xi’an 710065, China;
ZHANG Guo–chao1,2, LIN Guan–fa2, SUN Yu–lu1,2, ZHU Shi–dong2,3, FANG Xiao–jun2 2. The Key Laboratory for Mechanical and Environmental Behavior of Tubular Goods, CNPC, Xi’an 710065, China;
各大油气田所使用。在国内，塔里木、胜利、文昌和东方等油田已经在一些含CO2的油气井中使用了13Cr材料的油套管以确保油气井的安全。但由于缺乏对13Cr不锈钢腐蚀行为的全面系统认识，使得油田选用该材料时存在一定的盲目性，因此，13Cr不锈钢在
作者简介：张国超（1986–），男，陕西杨凌人，硕士研究生，主要研究方向为石油管材的腐蚀与防护。
–1 – [12] – –
率。
的保护膜。由此说明13Cr钢具有很强的耐CO2腐蚀能力。

13Cr不锈钢的防腐机理(译文)

．引言
在本论文中，针对含有少量H2S的CO2的周围环境，描述了特级13Cr不锈钢的防腐机理、对硫化应力裂纹(SSC)和局部腐蚀的预防性能。
对于95千磅/平方英寸等级和110千磅/平方英寸等级的特级13Cr不锈钢，其化学成分组成范围和机械性能如表1，图2和图3所示。图4和图5表明了95千磅/平方英寸等级的特级13Cr不锈钢的应用范围。110千磅/平方英寸等级的特级13Cr不锈钢基本上应用于仅有CO2的周围环境。
50℃
H1-1
没有失效
没有裂纹
50℃
H1-3
没有失效
没有裂纹
50℃
ST2-1
没有失效
麻点腐蚀,少量裂纹
40℃
H1-2
失效
-
40℃
ST2-2
失效
-
图片1测试试样的外观
（H2S分压为0.1巴(CO2为平衡PH值的压力)，NaCl浓度为20%，PH值为4.0，施加应力为实际屈服强度的90%，60℃，屈服强度为120.4千磅/平方英寸）.
图14特级13Cr不锈钢上的防腐表面薄膜的模型
2局部腐蚀的防腐机理
增加铬氧化物这一起钝化作用的覆盖薄膜的稳定性
1）在腐蚀产物中丰富铬的含量（如图15，16和17所示）.
2）通过增加添加剂钼的质量百分比，防止局部腐蚀.
图15在铁－铬合金中，温度和铬含量对CO2腐蚀速率的影响（CO2压力为3.0MPa，NaCl浓度为5％，试验时间为96小时，介质流速为2.5m/s）.
序号
CO2 分压(MPa)
H2S分压(MPa)
氯离子含量(百万分率)
1
5.8
163
14000
2
2.7
150
14000

3种13Cr110钢高温高压CO2腐蚀行为对比研究

ＨＰ１Ｃｒ１３ｌ０；ｔｅｃｒｏｉｎｒｔｆＢ１Ｃｒ１ＳｓｅｌｄｅｏａｙｍａｋｄｙｗｉｅｅａｕｅｂｔｔａｆＢ３ｌ０ａｄｈｏｒｓｏａｅｏ３ｌ０ｔｅｏｓｎｔｖｒｒｅｌｔｔｍｐｒｔｒ，ｕｈｔｏ１Ｃｒ１ｎｈＨＰ１Ｃｒ１ｔｅｓｉｃｅｓｔｅｅａｕｅ３ｌ０ｓｅｌｎｒａｅｗｉｈｔｍｐｒｔｒ．ＴｈｏｒｓｏｒｄｃｃｌｆＢ１Ｃｒ１Ｓｓｅｌｉｔｉｎｏａｔｕｈｔｏｅｃｒｏｉｎｐｏｕｔｓａｅｏ３ｌ０ｔｅｓｈｎａｄｃｍｐｃ，ｂｔｔａｆ
ＬＪＧｕｎＮａ一
，ＸＩＡＮＧｉｎｍｉ，ＣＨＡＮＧ — ｉｎ，ＢＡＩＺｅ — ｕｎＪａ — ｎＺｅｌａｇｈｎｑａ
（．ｅＫｅａｏａｏｙｆｒＭｅｈｎｃｌｎｖｒｎｎａｅａｉｒｏｂｌｒＧｏｄ，ＣＮＰ１ＴｈｙＬｂｒｔｒｏｃａｉａｄＥｎｉｏｍｅｔｌＢｈｖｏｆＴｕｕａｏｓａＣ，Ｘｉｎ７０６＇１０５，Ｃｈｎ；ａｉａ２ＰｅｒＣｈｎｒＯｉｉｌｍｐｎ，Ｋｏｌ８１０．ｔｏｉａＴａｉｍｌｅｄＣｏａｙｆｒａ４００，Ｃｈｎ）ｉａ
Ａｂｔａｔｓｒｃ：Ｔｈｅ３ｒｓｅｌｒｅｔｄｉｉｌｔｄＣｎｉｏｍｅｔｔｕｏｌｖＯｅａｕｔａｄｃｍｐｒｈｉｃｒｏｒｅ１ＣｔｅｓｗｅｅｔｓｅＤｓｍｕａｅＯ２ｅｖｒｎｎｈａｔｃａｅｔｖｌａｅ’ ｏａｅｔｅｒｏｒ — ｗｉｎ

普通13Cr钢在高温高压下的抗CO2腐蚀性能

２ｈｅａｒｃａｉａａｄＥｖｒｍｅｔｅａｉｅｅｒｈＣＰ．ＴｅＫｙＬｂｆｈｎｃｌｎｉｎｎｈｖｒｓａｃ，ＮＣ，Ｘｈｈｎｉ１０５Ｃｉ）ｏＭｅｎｏＢｏＲｉＳａｘ７０６，ｈｎｎａ
Ａｂｔａｔｈｅｃｒｏｉｘｄｏｒｓｎｅｐｒｍｅｔａｉｈｔｍｐｒｔｒｎｉｈｐｓｕｆｏｄｎｒｓｒｃ：Ｔａｂｎｄｏｉｅｃｒｉｘｅｏｏｉｎｓｔｈｇｅｅａｕｅａｄｈｓｒｓｒｏｒｉａｙｅｅ
单质Ｆ等。在８ｅ５℃和１０℃下，Ｃ钢的液相腐蚀速率属于中度腐蚀，１１ｒ３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。在１０℃下，７其腐蚀速率靠近严重腐蚀的下限，
接近中度腐蚀的上限。气相腐蚀与液相腐蚀腐蚀过程相似，于中度腐蚀，属腐蚀产物膜表面则为较
ｒｓｃｒｄｃｌｅｅｒｓａｃｅｙｍｅｓｏＥ，ＥｏｉｎｐｏｕｔｆｍｓｗｒｅｅｒｈｄｂａｆＭｉｎＳＤＳ，ＸＰ．ＴｅｒｓｌｈｗｄｔａｎｅｒｅＳｈｕｔｓｏｅｔｕｄｒｔｅｅｓｈｈｅｐｒｎａｅｅａｕｅｏｒｓｏｏｅｆ１ＣｔｅｔｌｕｄａｄｇｓｓｔｓｗｒｌｕｉｍＯＯｘｅｍｅｔｔｍｐｒｔｒ，ｃｒｏｉｎｍｄｓｏｒｓｅｌａｉｉｎａｔｅｅｅａｎ￣ｒＣＩ－ｉｌ３ｑａｌＴ

13Cr和超级13Cr不锈钢在CaCl2完井液中的腐蚀行为研究

华中科技大学硕士学位论文摘要本论文研究的主要目的是为了弄清13Cr钢和超级13Cr不锈钢在含有CO2的完井液盐水环境中，温度、盐水浓度和应变对其SCC的影响，研究溶解氧与醋酸含量对SCC的影响以及试样在有无应变条件下的腐蚀电化学行为之间的区别。

论文采用了四点弯曲法、U形环试验、表面分析方法和电化学测试技术（主要是恒电位极化、快/慢动电位极化和电化学噪声）主要讨论了温度、应变、溶解氧含量和醋酸对两种金属材料在有应变和无应变条件下的腐蚀行为的影响。

13Cr不锈钢的研究结果表明：13Cr不锈钢在不除氧的33wt%CaCl2盐水中，在100℃和150℃主要产生均匀腐蚀和点蚀。

在除氧的33wt%CaCl2盐水中，在100℃和150℃主要产生均匀腐蚀和裂纹。

醋酸的加入加速了13Cr不锈钢的均匀腐蚀，且随着其浓度的增加腐蚀速率增加；在不除氧条件下醋酸能加速点蚀发展，而在除氧条件下有抑制裂纹发展的趋势。

体系温度提高同样促进了13Cr不锈钢的腐蚀速率。

电化学试验的结果和挂片试验的结果相一致，通过电化学噪声证实了在研究条件下13Cr钢将在很短的时间内萌发点蚀。

超级13Cr不锈钢的研究结果表明：醋酸能够提高超级13Cr钢在不除氧33wt% CaCl2盐水中的SCC敏感性；但是，在除氧条件下醋酸却能降低超级13Cr钢的SCC 敏感性。

SEM形貌图显示超级13Cr钢在33wt% CaCl2盐水中1.0MPa CO2和150℃条件下为沿晶型SCC。

超级13Cr钢在除氧33wt% CaCl2盐水中1.0MPa CO2和150℃条件下，当醋酸存在时，钝化能力显著降低。

恒电位极化和动电位极化曲线测试结果证实了超级13Cr钢SCC起源于第二个活化-钝化转化区的阳极溶解。

关键词：13Cr不锈钢，超级13Cr不锈钢，完井液，CO2，SCC，溶解氧，醋酸华中科技大学硕士学位论文AbstractThe purpose of this work was to clarify the effect of temperature, brine concentration, dissolved O2, acetic acid and the strain on SCC, and the difference in corrosion electrochemical behavior between specimens with and without stress for 13Cr and super 13Cr stainless steels in completion fluids containing CO2. The effects were investigated by using the four-point bend test, U-bend test, the surface analysis and electrochemical measurements (potentiostatic polarization, potentiodynamic polarization and electrochemistry noise).The study results for 13Cr stainless steel showed that in 33% CaCl2brine with no deoxidization, 13Cr stainless steel mainly suffered general corrosion and pitting corrosion both at 100℃and 150℃; however, in 33% CaCl2 brine with deoxidization, 13Cr stainless steel mainly suffered general corrosion and cracks both at 100℃and 150℃. The adding of acetic acid could accelerate the general corrosion and the general corrosion rate increase with the enhancement of the acetic acid concentration. And the pitting corrosion was overspreaded by the adding of the acetic acid concentration in 33% CaCl2brine with no deoxidization, but the cracks was restrained by the adding of the acetic acid concentration in 33% CaCl2brine with deoxidization. The corrosion rate was also accelerated by the system temperature. The results of electrochemistry test were consistent with the exposure experiment results, and the pitting corrosion bourgeon of 13Cr stainless steel under the test condition in short time was confirmed by electrochemistry noise spectrum.The results for super 13Cr stainless steel showed that acetic acid increased the stress corrosion cracking susceptivity of super 13Cr stainless steel in 33wt% CaCl2 brine at 150℃and 1.0MPa CO2 under no deaerated condition, but it reduced the SCC susceptivity under deaerated condition. SEM morphology showed that SCC of super 13Cr stainless steel was intergranular cracking mode in the 33wt% CaCl2brine at 150℃and 1.0MPa CO2. The passivate ability of super 13Cr stainless steel was weakened in the deaerated 33wt% CaCl2华中科技大学硕士学位论文brine at 150℃and 1.0MPa CO2especially presence of acetic acid. The results of potentiostatic polarization and potentiodynamic polarization experiments demonstrated that the cracking is initiated by the anodic dissolution in the secondary active-passive transition region.Keyword: 13Cr stainless steel, super 13Cr stainless steel, completion fluid,CO2, SCC, dissolved oxygen, acetic acid华中科技大学硕士学位论文目录摘要 ..................................................................................................................(I) ABSTRACT.................................................................................................... (II) 1绪论1.1前言 (1)1.2金属材料的SCC (2)1.3不锈钢SCC研究现状 (9)1.4课题的提出、意义及研究内容与目的 (15)2 实验装置和方法2.1实验材料 (17)2.2实验介质 (20)2.3实验装置 (21)2.4实验方法 (24)2.5实验分析 (25)3 13CR钢在含CO2完井液中的腐蚀行为3.1温度和应变对13C R不锈钢腐蚀行为的影响 (26)3.2溶解氧和醋酸对13C R不锈钢腐蚀行为的影响 (29)3.313C R钢腐蚀表面分析结果 (29)3.413C R不锈钢腐蚀电化学行为 (31)3.5本章结论 (34)4 超级13CR钢在完井液中的SCC4.1溶液盐浓度对超级13C R不锈钢SCC的影响 (36)华中科技大学硕士学位论文4.2应变对超级13C R钢SCC的影响 (36)4.3温度对超级13C R不锈钢SCC的影响 (38)4.4体系溶解氧和醋酸含量对超级13C R钢SCC的影响 (39)4.5试样表面分析结果 (40)4.6超级13C R钢电化学测试 (45)4.7讨论 (49)4.8结论 (50)5 总结与创新5.1 本文主要结论 (51)5.2本文创新点 (52)致谢 (53)参考文献 (54)附录1 攻读硕士学位期间发表学术论文目录 (59)华中科技大学硕士学位论文1 绪论1.1 前言金属腐蚀遍及国民经济和国防建设的各个领域，危害十分严重[1]。

S13Cr110油管表面抗应力腐蚀开裂性能研究

石油工业技术监督Technology Supervision in Petroleum IndustryAug. 2019Vol.35 No.82019年8月第35卷第8期S13Cr110油管表面抗应力腐蚀开裂性能研究I谢俊峰S 薛艳2,李岩-赵国仙蔦吕拴录-李丹平2,马磊-宋洋$1.中国石油塔里木油田分公司油气工程研究院（新疆库尔勒841000）2.西安摩尔石油工程实验室股份有限公司（陕西西安710065）3.西安石油大学材料科学与工程学院（陕西西安710065）摘要通过模拟国内某油田KXS8-2井油管失效工况条件，采用NACETM 0177-2016标准C 环法研究油管表面氧化膜对S13Crll 0材质应力腐蚀开裂（SCC ）性能的影响，并分析了该井油管失效的原因及机理。

研究结果表明：外壁存在氧化膜的S13CrllO 试样应力腐蚀敏感性较光滑试样更高。

为改善S13Crll 0油管在含氧完井液中的抗SCC 性能，建议采用抗SCC 的完井液并严格除氧，或提高油管表面质量。

关键词S13Crll 0油管；C 环试验;氧化膜；应力腐蚀开裂Abstract Through simulating the tubing failure condition of KXS8—2 well in a domestic oilfield, the influence of surface quality （oxide film ）of tubing on stress corrosion cracking （SCC ） performance of S13CrllO material was studied by using C ring method of standard NACE TM 0177-2016, and the cause and mechanism of tubing failure were analyzed. It is shown that the stress corrosion sensitivity ofS13Crl 10 speci mens with oxide film on the outer wall is higher than that of s mooth specimens. In order to improve the anti-SCC performance ofSl 3Crl 10 tub ing in oxygen —containing completion fluid, it is suggested to use anti-SCC completion fluid and strictly remove oxygen, or to improve the sur face quality o£ tubing.Key words S13CrllO tubing; C ring test; oxide film; stress corrosion crackingS13CrllO 油管在特定环境中容易发生应力腐蚀和腐蚀疲劳失效，许多学者已做了大量失效分析工作UT,但就油管表面氧化膜对应力腐蚀开裂性能的影响研究并不多。

四种不同油管材质在15%HCl溶液中的腐蚀行为研究

四种不同油管材质在15%HCl溶液中的腐蚀行为研究通过失重法、动电位极化扫描、交流阻抗测试方法研究了四种材质HP13Cr、13Cr、P110、N80在15%HCl溶液中的腐蚀行为。

试验结果表明，四种不同油管材质在15%HCl溶液中的失重与电化学（极化、阻抗）研究结果是一致的。

其腐蚀速率大小依次为：P110﹤HP13Cr﹤N80﹤13Cr。

标签：油管钢；盐酸；电化学1 前言酸化是用酸液处理油气层，以恢复或增加油气层渗透率，实现油气井增产增注的一种技术，是目前国内外最常用的增产措施之一[1]。

随着酸化工艺的发展，国内外在油井和气井酸化施工过程中使用的酸液种类也越来越多。

合理使用酸液，对酸化处理增产效果起着重要作用。

而通常使用频率最高的酸化溶液有HCl，HF等。

这些酸性溶液通过管道泵送注入到地层中，在地层中这些酸性物质与地层岩石接触作用，增加了油气的渗透率[2-5]。

本文通过研究四种不同材质HP13Cr、13Cr、P110、N80四种材质在15%HCl溶液中的腐蚀行为，以期为酸化施工提供有力的帮助。

2 试验方法2.1 仪器和试剂失重法的实验装置采用美国Cortest 的静-动态高温高压釜，容积5升，最高温度350℃，最高压力340atm，最高转速800转/秒（合计4.0m/s）。

电化学测试由EG&G公司的M237A恒电位仪和M5210锁相放大器完成；辅助电极选用大面积石墨电极，银/氯化银电极为参比电极。

2.2 实验步骤失重法所用材质为取自HP13Cr、13Cr、P110、N80油管的挂片（50×10×3mm）试样，实验前，工作电极用SiC水砂纸逐级打磨至800号，用蒸馏水清洗，丙酮除油、乙醇脱水，放入干燥器中干燥，称重，精确至±1mg。

试样材质化学成分见表1。

然后将配置好的酸溶液，加入到试验容器中，在升温至90℃，保持4小时后。

实验结束后，取出试样，用盐酸清洗液、丙酮、乙醇溶液依次清洗，称重，并计算腐蚀速率。

3Cr板耐蚀性能的研究

3Cr板耐蚀性能的研究任永峰;王涛;祝少华;牛蔚【摘要】运用线性极化法(LPR)和电化学阻抗谱(EIS)对其电化学性能进行了测试,实验表明3Cr板极化电位和电化学阻抗均高于碳钢,同时通过腐蚀失重法,研究比较碳钢和3Cr钢在模拟塔里木油田环境中的C02腐蚀行为,结果表明:在模拟C02腐蚀环境中,3Cr钢的腐蚀速率为0.77 mm/a,碳钢腐蚀速率为1.31 mm/a,碳钢腐蚀速率是3Cr钢的1.5倍多.【期刊名称】《北京联合大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2014(028)004【总页数】5页(P77-80,92)【关键词】3Cr钢;碳钢;CO2腐蚀;腐蚀速率;电化学【作者】任永峰;王涛;祝少华;牛蔚【作者单位】宝鸡石油钢管有限责任公司钢管研究院,陕西宝鸡721008;国家石油天然气管材工程技术研究中心,陕西宝鸡721008;宝鸡石油钢管有限责任公司钢管研究院,陕西宝鸡721008;国家石油天然气管材工程技术研究中心,陕西宝鸡721008;宝鸡石油钢管有限责任公司钢管研究院,陕西宝鸡721008;国家石油天然气管材工程技术研究中心,陕西宝鸡721008;白银市铜城热力有限责任公司,甘肃白银730900【正文语种】中文【中图分类】TG174.41二氧化碳（CO2）腐蚀是石油、天然气勘探工程中管材腐蚀的主要原因之一［1］。

随着深层 CO2油气田的开发，油气中CO2的含量和含水率上升，使腐蚀更加严重［2-4］。

抗 CO2腐蚀的低铬（Cr）合金钢性能良好、价格较低，在油气开采和集输管道方面具有广阔的前景［5］。

研究表明［6］：Cr含量越高，钢的耐蚀性提高得越快，Nice等［7］利用现场检测数据重点研究了 Cr含量对油井管用钢耐蚀性的影响，发现提高Cr的含量可以显著延长管材的服役寿命，当Cr含量为0.5%时，钢的平均腐蚀速率有所降低；Cr含量达到3%时，钢的腐蚀速率显著降低，达到良好的效果。

因此本文着重从其力学性能、电化学、抗CO2腐蚀等方面研究其性能。

油田酸化环境下超级13Cr、15Cr不锈钢的点蚀速率研究

油田酸化环境下超级13Cr、15Cr不锈钢的点蚀速率研究宋文文;金伟;耿海龙;杜金楠;高文祥【摘要】本文研究了超级13Cr和15Cr马氏体不锈钢分别在120℃和95℃全程酸化（鲜酸+残酸）实验中的耐点蚀性能。

结果表明：超级13Cr和15Cr不锈钢在120℃条件下的点蚀速率分别为1.59mm/a和1.35mm/a；在95℃条件下的点蚀速率分别为6.55mm/a 和2.60mm/y；95℃条件下两种材质的点蚀速率高于120℃条件下的点蚀速率；在两种腐蚀条件下15Cr较13Cr表现出更优异的耐点蚀性能。

%This paper studied the pitting corrosion resistance performance of super 13Cr and 15Cr stainless steel under the entire acidizing (fresh acid + residual acid) experiment at 120℃ and 95℃.The results showed that pitting corrosion rates of super 13Cr and 15Cr stainless steel were 1.59 mm/a and 1.35mm/aat 120℃; The pitting corrosion rates of super 13Cr and 15Cr stainless steel were 6.5mm/a and 2.6mm/aat 95℃;The pitting corrosion rates of the two materialsat 95℃ were higher than pitting corrosion rates at 120℃;The pitting corrosion resistance of super 15Cr was better than 13Cr stainless steel in the two corrosion conditions.【期刊名称】《全面腐蚀控制》【年(卷),期】2016(030)003【总页数】4页(P62-65)【关键词】13Cr;15Cr;酸化;点蚀速率【作者】宋文文;金伟;耿海龙;杜金楠;高文祥【作者单位】中国石油塔里木油田油气工程研究院，新疆库尔勒 841000;沈阳中科腐蚀控制工程技术中心，辽宁沈阳 110016;中国石油塔里木油田油气工程研究院，新疆库尔勒 841000;沈阳中科腐蚀控制工程技术中心，辽宁沈阳 110016;中国石油塔里木油田库车项目部，新疆库尔勒 841000【正文语种】中文【中图分类】TG174.41近年来塔里木油气田开发向超深、超高温、超高压发展，井下腐蚀环境越来越苛刻。

各种不锈钢之间耐腐蚀性能比较之欧阳科创编

302 不锈钢实质上就是含碳量更高的304不锈钢的变种，通过冷轧可使其获得较高的强度。

302B 是一种含硅量较高的不锈钢，它具有较高的抗高温氧化性能。

303和303Se 是分别含有硫和硒的易切削不锈钢，用于主要要求易切削和表而光浩度高的场合。

303Se不锈钢也用于制作需要热镦的机件，因为在这类条件下，这种不锈钢具有良好的可热加工性。

304 是一种通用性的不锈钢，它广泛地用于制作要求良好综合性能（耐腐蚀和成型性）的设备和机件。

304L 是碳含量较低的304不锈钢的变种，用于需要焊接的场合。

较低的碳含量使得在靠近焊缝的热影响区中所析出的碳化物减至最少，而碳化物的析出可能导致不锈钢在某些环境中产生晶间腐蚀（焊接侵蚀）。

304N 是一种含氮的不锈钢，加氮是为了提高钢的强度。

305和384 不锈钢含有较高的镍，其加工硬化率低，适用于对冷成型性要求高的各种场合。

308 不锈钢用于制作焊条。

309、310、314及330 不锈钢的镍、铬含量都比较高，为的是提高钢在高温下的抗氧化性能和蠕变强度。

而309S 和310S乃是309和310不锈钢的变种，所不同者只是碳含量较低，为的是使焊缝附近所析出的碳化物减至最少。

330不锈钢有着特别高的抗渗碳能力和抗热震性．
316和317 型不锈钢含有铝，因而在海洋和化学工业环境中的抗点腐蚀能力大大地优于304不锈钢。

其中，316型不锈钢的变种包括低碳不锈钢316L、含氮的高强度不锈钢316N以及合硫量较高的易切削不锈钢316F。

超级13Cr完井管柱腐蚀室内试验验证

超级13Cr完井管柱腐蚀室内试验验证引言随着经济飞速发展，对能源需求量增加，油气为不可再生资源，为提高有限资源利用率，各油田采取多种增产措施，其中压裂技术是石油开采中十分重要的技术，虽然酸化压裂可以有效提高油气井产量，确保开采连续性与稳定性，但是对管柱伤害较大，通常在酸化液中添加缓蚀剂以减缓对管柱的腐蚀。

本文通过室内腐蚀验证试验分析完井管柱内表面状态、基体微观组织、酸化工艺及缓蚀剂等对完井管柱腐蚀的影响。

以期通过研究，明确腐蚀规律及主控因素，为管柱安全服役提供参考依据。

我国某失效超深、超高温高压井。

酸压层段为6656~6700 m，产层温度、压力分别为156 ℃、116 MPa；酸压主体酸为9%HCl+3%HAc+2%HF+5.1%酸化缓蚀剂。

含量为该井日产气42.1×104 m3，日产水9.6 m3，Cl-浓度为43000 mg/L，CO21.2%；2012年4月发生油管泄漏、套压升高；2012年10月起出完井管柱进行腐蚀检测，管柱在井时间376天。

1室内模拟试验根据现场工况进行室内模拟试验。

1.1 试验材料及试样试验材料超级13Cr马氏体不锈钢，试样尺寸为50 mm×10 mm×3 mm，最终打磨为1200#水砂纸，表面粗糙度≤1.6 μm[6-8]。

1.2 试验条件（1）酸化液腐蚀试验酸化液成分（质量分数）为盐酸：9%；氢氟酸：2%；醋酸：3%；缓蚀剂：5.1%。

试验温度为120 ℃，总压为10 MPa，试验时间为6 h，试验设备选用内衬聚四氟乙烯高压釜。

试验结束后用蒸馏水清洗试样表面，然后用二甲基甲酰胺去除缓蚀剂吸附膜和腐蚀产物膜[1]。

（2）地层水腐蚀试验地层水成分（）为：0.26；：0.636；：23.06；：2.221；：173.958；：12.646。

采用磁力驱动反应釜进行腐蚀模拟试验，除氧时间为2，试验温度为156（模拟储层温度），CO2分压为1.2，试验时间为720。

热处理工艺参数对13Cr11Ni2W2MoV渗氮组织及性能的影响

热处理工艺参数对13Cr11Ni2W2MoV渗氮组织及性能的影响【摘要】本文针对13Cr11Ni2W2MoV钢进行了热处理工艺参数对其渗氮组织及性能的影响研究。

通过选择合适的热处理工艺参数，发现渗氮对13Cr11Ni2W2MoV钢的组织和性能都有显著的影响。

研究结果表明，参数的优化可以显著改善材料的组织和性能，提高其耐磨性和抗腐蚀性能。

热处理工艺对于提高13Cr11Ni2W2MoV钢的性能至关重要。

建议未来在此领域的研究应着重优化热处理工艺参数，以进一步提高这种钢材的性能和应用范围。

本研究为进一步探索热处理工艺参数对高性能钢材的影响提供了重要参考。

【关键词】关键词：热处理工艺参数、13Cr11Ni2W2MoV、渗氮、组织性能、参数优化、研究背景、研究目的、重要性、建议、未来研究方向。

1. 引言1.1 研究背景目前对于13Cr11Ni2W2MoV渗氮工艺参数的研究尚不深入和完善，对于热处理工艺参数的选择以及对组织和性能的影响仍存在许多未知。

深入探究热处理工艺参数对于13Cr11Ni2W2MoV渗氮组织及性能的影响，对于提高材料性能、推动工艺技术的发展具有重要意义。

本文旨在通过系统性的研究，探讨热处理工艺参数对13Cr11Ni2W2MoV渗氮组织及性能的影响，为优化参数、提高材料性能提供科学依据。

1.2 研究目的研究的目的是通过探究热处理工艺参数对13Cr11Ni2W2MoV钢材进行渗氮处理后的组织和性能的影响，为提高该钢材的性能提供科学依据。

具体而言，通过寻找最佳的热处理工艺参数，探究不同温度、保温时间以及氮化剂浓度等因素对13Cr11Ni2W2MoV钢材的组织和性能的影响规律，为优化热处理工艺提供指导；研究渗氮处理对13Cr11Ni2W2MoV钢材的晶粒细化、耐腐蚀性能以及机械性能的影响，为对该钢材的性能进行提升提供理论支持。

通过这些研究，旨在为工程实际中的材料设计和热处理工艺优化提供参考，提高13Cr11Ni2W2MoV钢材的综合性能，进一步推动工程材料的发展和应用。

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摘要：对２不同厂家的ＨＰ３１０，针种１Ｃｒ１铜通过模拟高温高压腐蚀试验和标准耐点蚀试验，借助表面形貌的观察分析，价对比了２评种材质ＨＰ３ｒ１钢的高温高压下ＣＯ１Ｃｌ０腐蚀性能和耐点蚀性能，为油田井下油
ＬＮＧｕｎｆＳＮＧＷｅ — ｅ２ＷＮＧＹｎ－ｉＣＩｕｌＩａ－ａ，ＯｎｌＡｏｇｍｅｉ，，ＡＲｉ
（．ｈｙＬａｏａｏｙｆｒｅｈｎｃｌｎｖｒｎｎａｈｖｏｆｕｕａｏｓｆ１ＴｅＫｅｂｒｔｒｏｃａｉａｄＥｎｉｍｅｔｌＭａｏＢｅａｉｒｂｌｒＧｏｄｏＴｏＣＮＰ，ｎ７０６，Ｃｈｎ；ＣＸｉａ１０５ｉａ
文章编号：１７ —９４（０００ —０８－３６２２２２１）６１３０
ＣｏｐａｒｉｕｄｙｏｔｒｏｉｎｍａｔｖｅＳｔｎｈｅＣｏｒｓｏＰｅｒｏｍａｎｃｆｒｅｏｆＴｗｏＫｉｎｄｓｏｆＨＰ１３１１ｅｅＣｒ０Ｓｔｌ
２．ＴａｉｌｅｄＣｏｐａｙ，ＰｅｒｒｍＯｉｆｌｍｉｎｔｏＣｈｎａＣｏｍｐｎｙＬｉｔｄ，Ｋｏｒａ８４１００，Ｃｈｉｉａｍｉｅｌ０ｎａ；
３ＺｈｎｙａｌｅｄＣｏａｙ，ＳｎｐｃＣｏｐ，ｕａｇ４７０，ｉａ．ｏｇｕｎＯｉｌｍｐｎｉｆｉｏｅｒＰｙｎ５０１Ｃｈｎ）
林冠发宋文磊王咏梅。蔡锐，，，
（．１中国石油天然气集团公司石油管力学与环境行为重点实验室，西安７０５６；１０
２中国石油股份有限公司塔里木油田分公司，．新疆库尔勒８有限公司中原油田分公司，南濮阳４７０）．河５０１
油田上对于温度和压力较低的Ｃ蚀环境，要求。但是随着石油开采的地层越来越深，Ｏ腐油井选用普通的碳钢或低碳合金钢就能基本满足耐腐蚀管所处的温度和压力越来越高，蚀环境也越来越腐
套管选材提供技术支持。结果表明，高温高压腐蚀环境条件下２材质的腐蚀类型均以均匀腐蚀为主，在种腐
蚀程度处于较轻的中度腐蚀，用时基本上是安全的。使关键词：ＯＣ腐蚀；高温高压；级１Ｃｌ０；超３ｒ１钢耐蚀性中图分类号：ＴＧ１２８７．２文献标识码：Ａ
Ａｂｓｒｔａｃｔ：Ｔｗｏｋｉｓｏｆｓｐｅ３Ｃｒ０ｓｅｌｒｗｏｍａｕｆｃｕｅｒｅｓｔｓａｅｉ．ＴｈｅｒＨＴＨＰｎｄｕｒ１ｌ１ｔｅｓｆｏｍｔｎａｔｒｓｗｅｅｕｓｄａｅｔｍｔｒａ１ｉＣＯ２ｃｒｓｏｎｏｒｏｉａｉｔｎｇｃｒｏｓｏｅｅｅｌｔｄｃｍｐａａｉｅｙｗｉｈＨＴＨＰｏｒｏｓｏｎｔｔｔｎｄｄｐｉｔｎｏｒｏｉｅｓｎｓｒａｉｆｎｄｐｔｉｏｉｎｗｒｖａｕａｅｏｒｔｖｌｔｃｒｉｅｓ，ｓａａｔｉｇｃｒｓｏｎｔｔａｄｏｂｅｖｔｏｎｏｒｓｒａｅｍｏｐｈｏｇＴｈｅｒｕｔｈｏｅｈａｈｙｕｆｃｒｏｌｙ．ｅｓｌｓｓｗｄｔｔｔｅｔｐｅｏｆＣＯ２ｃｒｓｏｎｆｒｔｗｏｋｎｆｍａｅｉｌｓｍａｎｙｕｆｍｏｒｏｓｏｏｒｏｉｏｈｅｔｉｄｓｏｔｒａｓｉｉｌｎｉｏｒｃｒｉｎ；ｔｅｒｏｒｏｓｏｎｒｔｒａｈｓｏｉｈｏｄｒｔｃｒｏｓｏｈｉｃｒｉａｅｅｃｅｔｌｇｔｍｅａｅｏｒｉｎ；ａｈｙａｕｅａｅｙｎｉｅ１ｎｄｔｅｃｎｂｅｓｄｓｆｌｉｏｌｗｌ．Ｔｈｒｏｅｗａｏｐｒｉｅｐｕｐｓｓｔｏｖｄｅｔｃｏｌｉａｕｏａｒｓｌｃｉｕｎｇａａｉｇｍａｅｉｌｏｌｅｌｅｈｎｏｇｃｌｓｐｐｏｆｅｅｔｎｇｔｂｉｎｄｃｓｎｔｒａｆｏｉｆｄ．ｉ
Ｋｅｒ：ｙｗｏｄｓＣ０２ｏｒｓｏ；ｈｇｅｅａｕｅａｄｈｇｒｓｕｅｓｐｒ１Ｃｒ０ｓｅｌｃｒｏｉｎｒｓｓａｃｒｏｉｎｉｈｔｍｐｒｔｒｎｉｈｐｅｓｒ；ｕｅ３１ｔｅ；ｏｓｏｉｔｎｅｃ１ｅ
第７卷
第６期
装备环境工程
ＥＵＰＮＥＶＲＮＮＡＥＧＮＥＩＧＱＩＭＥＴＮＩＯＭＥＴＬＮＩＥＲＮ・１３・８
２１年１月００２
两种ＨＣ１钢腐蚀性能对比研究１ｒＰ３１０