000超级13Cr马氏体不锈钢在CO_2及H_2S_CO_2环境中的腐蚀行为
CO_2产品气H_2S含量超标的原因分析及对策
第4期2011年7月中氮肥M-Sized Nitrogenous Fertilizer Progress No.4Jul.2011CO 2产品气H 2S 含量超标的原因分析及对策宋松（安徽淮化集团有限公司，安徽准南232038）［中图分类号］TQ 113.26+4［文献标识码］B ［文章编号］1004－9932（2011）04－0030－02［收稿日期］2010-11-26［作者简介］宋松（1976—），男，助理工程师。
我公司老系统环境综合改造项目———300kt /a 合成氨装置的变换气脱硫脱碳采用的是“五塔流程”的低温甲醇洗技术。
在低温甲醇洗装置开车初期，CO 2产品气中H 2S 含量超标，严重制约着尿素装置的生产。
对此通过分析原因，找出问题的症结所在并提出对策，实施后效果很好。
1低温甲醇洗工艺流程简述变换气与喷淋甲醇混合，经气液分离后，气相进入吸收塔下塔脱硫段，液相经换热后去甲醇水分离塔脱水。
脱硫后的工艺气体进入上塔，经三段吸收脱碳后制得合格净化气（CO 2含量≤12ˑ10－6，总硫含量≤0.1ˑ10－6），送往液氮洗装置。
从上塔出来的无硫甲醇分为2路：一路去下塔脱硫段脱除变换气中的总硫，一路经预冷后去无硫甲醇闪蒸罐。
下塔出来含硫甲醇经预冷后进入含硫甲醇闪蒸罐。
2个闪蒸罐分离出的气体经循环气压缩机升压后回收。
无硫甲醇闪蒸罐中的无硫甲醇进入CO 2产品塔的上段后，一路进入CO 2产品塔中段，通过吸收方式脱除塔内自下而上的CO 2产品气中的H 2S ，另一路进入H 2S 浓缩塔顶部吸收脱除尾气中的H 2S 。
CO 2产品气（CO 2含量≥99.5%，总硫含量≤5mg /m 3）与循环甲醇换热回收冷量后送往尿素装置，H 2S 浓缩塔顶部尾气（H 2S 含量≤25ˑ10－6）与循环甲醇换热回收冷量后直接排放。
从CO 2产品塔中段引出的甲醇与含硫甲醇闪蒸罐的液相一起送至H 2S 浓缩塔上段解吸其中的CO 2和H 2S ，然后经泵送至换热器回收冷量后送到CO 2产品塔下段继续解吸，再从CO 2产品塔底引出进入H 2S 浓缩塔下段进一步解吸，解吸后的甲醇（半贫液，循环甲醇）送往热再生塔再生，合格后逐步冷却进入吸收塔吸收CO 2和H 2S ，继而在系统内周而复始地循环。
13Cr不锈钢的CO_2腐蚀行为研究
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
高温高Cl-含量环境中H_(2)SCO_(2)分压对超级双相不锈钢UNS S32750点蚀行为的影响
第42卷第2期腐蚀与防护 Vol. 42 No. 2 2021 年2 月CORROSION &. PROTECTION February 2021I)()l：10. 11973 fsyfh-202102006高温高C l'■含量环境中h2s/c o2分压对超级双相不锈钢UNS S32750点蚀行为的影响樊学华\于勇，陈丽娟、迟遥，刘艺盈、刘畅(1.中国石油工程建设有限公司北京设计分公W •北京10008「)：2.中国石油工程建设有限公司•北京100120)摘要：在高温、高C1含量及不同H:S (；():分压条件下对超级双相钢UNSS32750进行了腐浊浸泡试验，并采用 失重法、激光共聚焦显微镜、X-射线光电子能谱（XPS)分析了超级双相不锈钢UNS S32750的均匀腐蚀速率、点蚀形 貌和表面钝化膜组成。
结果表明•.在试验条件下当H iS/a)；：分〖丨(不大于30 kPa 150 kP a时•超级双相不锈钢UNS S32750具有良好的耐均匀腐蚀和点蚀性能；但当H:>S/C().分丨K为100 kP?l/500 k P a时.H::S造成了钝化膜的局部 破坏•引发阳极性溶解•使超级双相不锈钢UNSS32750发生点蚀；钝化膜主要由FeS2、Ni()、NiS、C'r()3及Fe(()H) 组成。
关键词：超级双相钢UMSS32750;点蚀；H S;C():中图分类号：TG174 文献标志码：A 文章编号：1005-748X(2021)02-0032-05Effects of H2S/C02Partial Pressures on Pitting Behavior of Super Duplex Stainless Steel UNS S32750 in a Environment of High Temperature and High Chloride ContentFAN Xuehua1 ,YU Yong1 ,CHEN Lijuan1 ,CHI Y a o M JU Yiying1 ,U U Chang1(1. Beijing Engineering Branch. C'hina Petroleum Engineering ^ ■C'onstruction Co. . Ltd. . Beijing 100085. China；2. China Petroleum Engineering Construction C'o. . Ltd. . Beijing 100120, China)A b stract：Corrosion immersion tests were conducted on super duplex stainless steel (SDSS) UNS S32750 in aenvironment of high temperature, high chloride concentration and different partial pressures of H-S and CO-. The general corrosion rate, pitting corrosion morphology of SDSS UNS S32750 and composition of passive film on its surface by the methods of mass loss. laser confocal microscopy and X-ray photoelectron spectroscopy ( XPS) techniques. The results show that the SDSS UNS S32750 had a good general corrosion resistance and pitting corrosion resistance when the partial pressures of HL；S and C'(): were no higher than 30 kPa and 150 kPa respectively under the test condition. When the partial pressures of H S and CO were 100 kPa and v500kPa respectively, pitting corrosion happened to the SDSS UNS S32750 due to the localized loss of the passive film and consequent anodic dissolution. The passive film was mainly composed of FcS」，Ni(). NiS，（、r. (); and Fe(OH)」.Key words：super duplex stainless steel UNS S32750；pitting corrosion；H2S；CO：随着高含H，S和高含盐油气田的开发，服役工 况日益苛刻，特别是稠油的开发.脱水温度高.给油 田地面设施的安全运行以及材料选择提出了更高的 要求。
马氏体不锈钢的耐蚀性、塑性、焊接...
目录第一章：金属材料的性能 (1)第一节：金属材料的力学性能 (2)一、强度指标 (2)二、刚度指标 (3)三、塑性指标 (4)四、硬度指标 (4)五、韧性指标 (5)第二节：金属材料的物理和化学性能 (6)一、金属材料的物理性能 (6)二、金属材料的化学性能 (7)第三节：金属的工艺性能 (8)一、铸造性能 (8)二、锻造性能 (8)三、焊接性能 (8)四、切削加工性能 (8)第二章常用金属材料 (9)第一节碳钢 (9)一、常存元素对钢性能的影响 (9)二、碳钢的分类 (10)三、碳素钢的牌号、主要性能及用途 (10)第二节合金钢 (13)一、合金钢分类 (13)二、合金钢的牌号、主要性能及用途 (14)1、合金结构钢： (14)2、合金工具钢： (15)3、特殊性能钢： (19)第三节铸铁 (25)一、灰铸铁 (25)二、可锻铸铁 (26)三、球墨铸铁 (26)四、蠕墨铸铁 (27)第四节有色金属及其合金 (27)一、铝及其合金 (28)二、铜及其合金 (30)三、钛及其合金 (32)四、镁及其合金 (33)第一章：金属材料的性能金属材料的性能，是指用来表征材料在给定外界条件下的行为参量。
当外界条件发生变化时，同一种材料的某些性能也会随之变化。
通常所指的金属材料的性能包括以下两个方面：1、使用性能：即为了保证零件、工程构件或工具等的正常工作，材料所应具备的性能，它包括力学性能、物理性能、化学性能等。
金属材料的使用性能决定了其应用范围、安全可靠性和使用寿命等。
2、工艺性能：是指反映金属材料在被制造成各种零件、构件或工具的过程中，材料适应各种冷、热加工的性能。
主要包括铸造性能、压力加工性能、焊接性能、切削加工性能以及热处理性能等。
第一节：金属材料的力学性能定义：金属材料的力学性能是指金属材料在加工和使用过程中受不同形式的外力作用时所表现出来的一些性能（如强度、刚度、韧性、硬度、耐磨性等），这种性能称为材料的力学性能。
马氏体不锈钢晶间腐蚀试验方法
马氏体不锈钢晶间腐蚀试验方法全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：马氏体不锈钢晶间腐蚀试验方法马氏体不锈钢是一种特殊的不锈钢材料，具有良好的耐蚀性和机械性能。
在特定的环境条件下，马氏体不锈钢仍然可能发生晶间腐蚀现象，从而降低其性能和使用寿命。
对于马氏体不锈钢材料进行晶间腐蚀试验具有重要意义。
本文将介绍马氏体不锈钢晶间腐蚀试验的方法和步骤。
1. 试验样品的制备需要准备一定数量的马氏体不锈钢试验样品。
样品的尺寸和形状应符合相关标准要求，通常为长方形或圆片状。
在制备样品时，需要保证其表面光滑、清洁，并且没有明显的缺陷或损伤。
2. 试验液的选择接下来，需要选择合适的试验液体。
通常情况下，马氏体不锈钢晶间腐蚀试验所使用的试验液为氯化物溶液，如氯化钠溶液或氯化镁溶液。
试验液的浓度和温度也需根据实际情况进行调整，以模拟实际工作环境中可能遇到的腐蚀条件。
3. 试验条件的设定在进行晶间腐蚀试验前，需要设定一定的试验条件。
包括试验液的温度、PH值、搅拌速度等参数。
这些条件对试验结果的准确性和可靠性有重要影响，因此需要严格控制。
4. 试验过程的操作将制备好的样品放入试验液中，按照设定的条件进行试验。
在试验过程中，定期检查样品表面的腐蚀情况，记录相关数据。
5. 试验结果的分析试验结束后，对试样表面进行观察和分析，评估晶间腐蚀程度。
通过观察试样的腐蚀痕迹和形貌，可以判断马氏体不锈钢材料的抗腐蚀性能。
6. 结论与建议根据试验结果，制定相关的结论和建议。
如果发现马氏体不锈钢材料存在晶间腐蚀问题，需要及时采取相应的措施进行改善和提升。
选择合适的材料、表面处理或加工工艺等。
马氏体不锈钢晶间腐蚀试验是评估材料性能和耐蚀性的重要手段。
通过严格控制试验条件和分析试验结果，可以及时发现材料存在的问题，并提出相应的改进建议，以保证材料在实际工作环境中具有良好的性能和可靠性。
第二篇示例：马氏体不锈钢是一种具有优良耐腐蚀性能的不锈钢材料，但在某些特定环境下，仍有可能发生晶间腐蚀现象，降低其使用寿命和性能。
超级13Cr油管在P110套管中往复磨损实验研究
超级13Cr油管在P110套管中往复磨损实验研究张福祥;杨向同;钱智超;李臻;窦益华【摘要】采用曲柄结构往复式磨损试验机对超级13Cr钢进行磨损实验,研究不同的接触力以及不同的摩擦频率对超级13Cr钢磨损性能的影响.实验结果表明,失重量及磨损效率都随着摩擦副的接触力的增大而增大,失重量及磨损效率也都随着摩擦频率的增大而增大.而摩擦系数随着接触力和摩擦频率的改变变化不大.采用SEM 观察并分析磨损表面形貌,探讨磨损机理.表明超级13Cr油管与P110套管之间的磨损机理以黏着磨损为主,表面形貌为片状剥落和犁沟共存.【期刊名称】《科学技术与工程》【年(卷),期】2014(014)036【总页数】5页(P189-193)【关键词】超级13Cr油管;P110套管;往复磨损;磨损效率【作者】张福祥;杨向同;钱智超;李臻;窦益华【作者单位】中国石油塔里木油田公司,库尔勒841000;中国石油塔里木油田公司,库尔勒841000;中国石油呼和浩特石化公司,呼和浩特010070;西安石油大学机械工程学院,西安710065;西安石油大学机械工程学院,西安710065【正文语种】中文【中图分类】TH117.1在起下钻过程或轴向压力作用下油管发生屈曲变形后，套管与油管之间往往会发生往复式磨损[1]，造成局部管壁均匀减薄。
尤其在深井、超深井高温高压环境中，由于壁厚减薄引起油井管的抗内压或抗外挤能力降低，将直接影响管柱安全。
超级13Cr钢由普通13Cr添加Ni、Mo、Cu等元素发展而成[2]。
同时，超级13Cr钢中的碳含量减小到0.03%左右，抑制了Cr析出为Cr的碳化物。
Cr含量稳定在较高的水平，有效地防止了腐蚀的发生；因此超级13Cr油管在高温、高压高酸性油气井得以广泛应用。
P110套管用钢是目前常用的API 5CT标准油套管用钢[3]，在目前的油井管使用中得到了大量的应用[4]。
但如果超级13Cr油管与P110套管之间发生摩擦磨损就会给安全生产带来很大的风险。
钛合金及其油井管耐蚀性能研究进展
第38卷第2期2021年4月Vol.38No.2April2021Ti穀臧钛合金及其油井管耐蚀性能研究进展董盼1,朱世东S李金灵1,刘强2，陈永楠3(1.西安石油大学材料科学与工程学院，陕西西安710065)(2.中国石油天然气集团公司管材研究所石油管材及装备材料服役行为与结构安全国家重点实验室，陕西西安710077)(3.安大学材料学与工学院，西&西安&710064)摘要：综述了油井管现状、钛合金组织与力学性能，重点探讨了钛合金作为油井管的耐蚀性能、影响因素与耐蚀机理，并对第一性原理计算在钛合金管材成分设计与界面的应用进行了概述。
研究，钛合金管材具有较强的抗硫化物应力开裂(SSC)性能，在高温高压(HTHP)油气田的工况条件下具有极低的腐蚀速率，对孔蚀、缝隙腐蚀、接触腐蚀以及氢脆等也具有高的抵抗力；Ti-6A17V(TC4)合金表面的钝化膜在含H?S腐蚀环境中更易遭到破坏，其稳定因温度变化与其他元入生变化，能生改变。
关键词：钛合金；油井管；；数值模拟；界面中图分类号：TE931'.2；TG146.23文献标识码：A文章编号：10097964(2021)0274277 Research Progress on Corrosion Resistance of Titanium Alloy and Its Oil Country Tubular Goods Dong Pan1，Zhu Shidony1，Li Jinliny1，Liu Qiany2，Chen Yonynan3(1.School of Materials Science and Engineering，Xi'an Shiyou University，Xi'an710065，China)(2.State Key Laboratora for Performance and Structure Safety of Petroleum Tubular Goods and Equipment Materials，CNPCTubuoa.GoodsReseach Instotute，Xo'an710077，Chona)(3.SchooootMateeiaoScienceand Engineeeing，Chang'an Unieeesity，Xi'an710064，China)AbstracS:The present situation of oil countre tubular goods(OCTG)，titanium llgy microstructure and mechanicot propeeies were reviewd，corrosion resisting propeOy of titanium Hoy as OCTG，influence factors and corrosion resistant mechanAm were focused on，and the first-prAciples dlculation in the composition design of the titanium lloy OCTG and the application of the interfyco corrosion characteesticr were introduced.It is found that titanium Hoy OCTG has steongeesostancetosuotodesteesceackong(SSC)，the ee eUoow co eos oon eateundeethewoekongcondotoonsothogh temperature and high pressure(HTHP)oil and gas fielg，and the strong resistance to pitting corrosion，crevice corrosion，contact corrosion and hydrogen embettlement.The pasivation film on T1-6A1-4V(TC4)titanium dlloy is more likely to be damaged in H?S corrosion environment，the stability of titanium pasivation film will change due to temperature changeand otheeeoementsonteeientoon，and then coeosoon eesostancewoobedoteeentaccoedongoy.Key words:titanium Hoy；oil countre tubular goods；corrosion；numevcal modding；interfacial corrosion中国社会经济发展已进入快车道，对石油天然收稿日期：2020-07-24基金项目：学金(51974245,21808182)；笑西省重(2020GY234);陕西省：科学究计划(2019JM472，2019JM506)；西安市科技计划(2020KJRC0097,2020KJRC0098)；究生创新与实践能计划立项项目(YCS20113058)通信作者：东(1980—)，男，博士，副教授。
马氏体不锈钢腐蚀性能的研究
马氏体不锈钢腐蚀性能的研究张拯;林万明;钱玉水【摘要】马氏体不锈钢3Cr13和3Cr13Mo在成分上基本一致,3Cr13Mo在3Cr13马氏体不锈钢的基础上加了0.5％～1％的钼,本文通过失重腐蚀试验,对比了两种马氏体不锈钢板材在6％的氯化铁中的腐蚀形貌和腐蚀速率.结果显示:加入钼提高了马氏体不锈钢的抗强氧化剂腐蚀能力.通过扫描电子显微镜(SEM)显示3Cr13Mo相对于3Cr13的晶粒也得到细化.经过极化腐蚀试验也表明,加入钼后,标准电极电压变大.【期刊名称】《铸造设备与工艺》【年(卷),期】2012(000)006【总页数】3页(P11-13)【关键词】马氏体不锈钢;失重腐蚀;极化腐蚀【作者】张拯;林万明;钱玉水【作者单位】太原理工大学材料科学与工程学院,山西太原030024;太原理工大学材料科学与工程学院,山西太原030024;太原理工大学材料科学与工程学院,山西太原030024【正文语种】中文【中图分类】TG147马氏体不锈钢是在常温下金相组织为马氏体的不锈钢，它的成分和铁素体不锈钢相似[1]。
其化学成分具有以下特点：含有大于12%的铬，不含镍或含有少量镍（≤2.0%），高碳（一般大于0.1%）[2]，从而导致马氏体不锈钢在含有氯化物或硫化物介质中的耐腐蚀性能变差，只适合于轻度腐蚀的环境中，如大气、水蒸汽等[3]。
针对马氏体耐腐蚀性能的不足，目前改进的方法主要有两种，一是采用低碳和高镍以获得低碳马氏体；二是加入钼来提高其耐蚀性。
铁素体不锈钢对晶间腐蚀敏感，这种缺陷一般由间隙元素C、N引起[4-6]，而马氏体不锈钢相对铁素体不锈钢的含碳量更高，马氏体的抗腐蚀性能要比铁素体不锈钢差[7，8]，通过降低碳含量可改善其耐蚀性能。
易邦旺[9]通过改变镍含量来提高13Cr型马氏体不锈钢的综合性能，发现随着镍含量的增加，其耐腐蚀性能提高。
在9Cr18Mo，Cr15MoCo等马氏体不锈钢的研究中发现，Mo添加对马氏体不锈钢的耐腐蚀性能有明显的提高[10，11]。
3种13Cr材料在CO_2和H_2S共存时的腐蚀性能研究
油田现场 环境 ， 用失重 法对 比研 究 了 ０ ｒ３ １ ｒ ３ ２ ｒ３在 Ｃ ２ Ｈ２ 采 Ｃ ｌ 、Ｃ １ 、Ｃ １ ０ 和 Ｓ共存 时 ， 液 两相 气一
中的腐蚀 性能． 采用 Ｓ Ｍ 、 Ｄ 、 ＲＤ等方 法对腐蚀 后试 样 表 面形貌 及成 分进 行 了分 析． 果 Ｅ Ｅ ＳＸ 结
管钢， 化学 组成见 表 １ 将 试 样 加 工成 ４ Ｘ １ ． ０ｍｍ ０
ｍｍ￣３ｍｍ 的薄 片 ， 行 试 样 为 ３个． 验 前 ， 平 试 将
试样 分别用 ４ ０ ６ ０ １０ ０ ＃、０ ＃、０ ０＃砂 纸 逐级 打 磨 以 消 除机加工 刀痕 ， 然后 清洗 、 除油 、 风吹干后 测量 冷 试样 几何尺 寸并称 重．
Ｏ ４７ ０． ３９ ０ ． ００ ．０１ 】 ． ９ ３ ６７
使得对该材料 的使用还存在一定的盲 目性． 因此 ，
在含 有 不 同程 度 Ｃ ２ Ｈ。 ０ ／ Ｓ的油 田腐 蚀 环 境 下 研
元 素
Ｍｏ
Ｎｉ
Ｖ
Ｔｉ
Ｃｕ
究其耐蚀性 ， 具有重要的应用价值． 中采用三种 文
源， 因此 ， 此类 不 锈钢 点 蚀 进 行研 究 具 有很 大 意 对 义Ｅ ． 里木 、 １塔 ３ 胜利 、 昌和东方 等油 田已经 在一 些 文 含 Ｃ ２的油 气 井 中使 用 了 １ Ｃ 材 料 的油 套 管 以 ０ ３ｒ 确保 油气井 的安 全．目前 ， 内外 已进 行许 多 有 关 国
＊ 收 稿 日期 ：０ ００ —５ ２ １—３２
作者简介 ： 韩燕 （９ １） 女， １８ 一， 中国石油天然气集 团公司管材研究所工程师 ， 主要研究方 向为石油管材的腐蚀与防护．
表 １ 试样化学成分（ 一）
含二氧化碳天然气集输管道管材的优选
油 气 储 运 2009年 问题讨论含二氧化碳天然气集输管道管材的优选易成高3 宫 敬(中国石油大学(北京)城市油气输配技术北京市重点实验室) 杨 勇 李晓冬(中国石油工程设计西南分公司)易成高 宫 敬等:含二氧化碳天然气集输管道管材的优选,油气储运,2009,28(6)76～78。
摘 要 分析了二氧化碳腐蚀对地面集输管道造成的严重危害,结果表明,分压、温度、流速等是影响二氧化碳腐蚀的重要因素。
通过设计研究和现场应用实践,初步获得了二氧化碳酸性天然气田集输管材的优选方法。
主题词 集输管道 天然气 CO 2腐蚀 管材 优选一、前 言 在油气开采过程中,石油和天然气中含有的二氧化碳(CO 2)对地面集输管道造成腐蚀甚至严重危害的事故频频发生,不仅给油气田开发带来了重大的经济损失,同时也造成了一定的环境污染。
近年来,我国牙哈凝析气田天然气的CO 2含量为0.6%～1%,采气管道材质为碳钢,从2002年开始地面管道已经多次发生刺漏。
英国北海的AL P HA 平台,油气中CO 2的含量为1.5%～3.0%,由碳锰钢X52制成的管道仅用了两个多月就发生了爆炸。
挪威的Ekofisk 油田,德国北部地区的油气田,美国的一些油气田以及中东油田等也存在CO 2腐蚀问题。
因此,无论在国内还是国外,CO 2腐蚀都已成为一个不容忽视的问题。
二、影响CO 2腐蚀机理的因素 天然气集输过程中,CO 2腐蚀最典型的特征表现为局部的点蚀、轮癣状腐蚀和台面状坑蚀。
其中,台面状坑蚀的穿孔率很高,通常腐蚀速率可达3～7mm/a ,无氧时,腐蚀速率甚至高达20mm/a 。
实践表明,分压对于CO 2腐蚀起着决定性作用,另外,温度、流速、氯离子等也会对其产生重要的影响。
1、 分 压二氧化碳分压(P co 2)主要通过改变介质的p H值来影响腐蚀。
P co 2值越高,p H 值越低,去极化反应就越快,从而加速了管材的腐蚀。
对于P co 2的腐蚀程度,A PI 6A 标准将密闭输送流体的腐蚀性按照P co 2划分为三个等级,见表1。
000超级13Cr马氏体不锈钢在CO_2及H_2S_CO_2环境中的腐蚀行为
80 000
80 000, 160 000
实验时间 / h
240
240
415 (采用 HCl或者
pH
NaHCO3 调节 pH)
11312 电化学实验 实验介质是由分析纯 NaCl和蒸馏水配制成的
溶液 ,介质质量分数分别为 315%、10%和 20%. 实 验前 ,预先通入高纯 N2 除氧 2 h以上 ,实验过程中 通入的气体为 N2 、CO2 和 H2 S. 从自然电位开始 ,以 电位扫描速率为 20 mV·m in- 1的动电位法进行阳极 极化 ,直到阳极电流密度达到 500 ～1 000μA·cm - 2 为止.
1) 西安石油大学材料科学与工程学院 , 西安 710065 2) 西安石油大学机械工程学院 , 西安 710065 3) 衡阳华菱钢管有限公司 , 衡阳 421001
摘 要 在模拟油田腐蚀环境中 ,通过高温 、高压 、CO2 和 H2 S/CO2 腐蚀实验及电化学测试 ,研究超级 13Cr马氏体不锈钢的 腐蚀行为. 结果表明 :在 CO2 腐蚀环境中 ,随着温度的升高 ,超级 13Cr的均匀腐蚀速率呈稍微上升的趋势 ,点蚀轻微 ;在 H2 S、 CO2 共存条件下 ,超级 13Cr的均匀腐蚀速率变化不大 ,点蚀严重 ,当 Cl- 的质量浓度为 160 g·L - 1时 ,其最大点蚀深度可达 28μm. 超级 13Cr的点蚀电位明显高于普通 13Cr的点蚀电位 ,温度升高 、Cl- 的质量浓度增大和 H2 S气体的存在降低了超级 13Cr的点蚀电位 ,而 CO2 对超级 13Cr的点蚀电位影响不大 ;在 N2、CO2 环境中 ,超级 13Cr的回复电位都在钝化区间 ,且回复 电位较高 ,具有良好的再钝化能力. H2 S气体的存在同样使超级 13Cr的回复电位和点蚀电位显著降低. 关键词 马氏体不锈钢 ; 气体腐蚀 ; 均匀腐蚀 ; 点蚀 分类号 TG17218
超级13Cr钢在高温高压下的抗CO2腐蚀性能
文献标识码 ：Ａ
Ｓ ｕｄ ｎ ｔ ｅＣＯ２ ｒ ｏ ｉ ｎ Ｒｅ ｉｔ ｎｃ ｆＳ ｐ ｒ１ ＣｒＭ ａ ｔ ｎｓｔｃ Ｓ ａ ｎ ｅ ｓＳ ｅ ｌ ｔ ｔ ｙ ｏ ｈ Ｃｏ ｒ ｓｏ ｓｓ ａ ｅ ｏ ｕ ｅ ３ ｒ ｅ ｉｉ ｔ ｉ ｌｓ ｔ ｅ ａ
腐蚀研究
Ｃｏｒ ｏｓ ｏｎ Ｒｅ ｒ ｉ ｓｅａ ｃｈ ｒ
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超级１Ｃ ￣在高温高压下的抗Ｃ ２ ｒＲ ３ Ｏ 腐蚀性能
刘艳朝 ’ 赵 国仙 ’ 薛 艳 牛 坤’ （． １西安石 油大学材料科 学与工程 学院 ，陕西 西安 ７０ ６ ； １０ ５
ｗｅ ｅａ ｒ ｈ ｕ ｏ ｐ ｕ ｄＣｒ０３ ｒ ｍｏ ｐ ｏ ｓｃ ｍ ｏ ｎ ２ ．
Ｋ ｅ ｒ ： ｕ ｅ ３ ｔｅ ； ａｂｏ ｉ ｘ ｄ ｏ ｒ ｓｏ ； ｎ ｆ ｒｌ ｃ ｒｏ ｉｎ；ｏ ａｉｅ ｏ ｒ ｓｏ ｙ ｗｏ ｄｓ ｓ ｐ ｒ１ Ｃｒｓｅ ｌ ｃ ｒ ｎｄ ｏ ｉ ｅｃ ｒｏ ｉ ｎ ｕ ｉｏ ｉ ｏ ｒ ｓｏ ｌｃ ｌｚ ｄｃ ｒｏ ｉ ｎ ｌ
ｃ ｒｏ ｉ ｎ ｒｔ ｓｆ ｒｌｓ ｈ ｎ ０ １ ｏ ｒ ｓｏ ａｅ ｗａ ａ ｓｔ ａ ．ｍｍ／ ｅ ａｄ ｅ ｓｏ ｏ ｒ ｓｏ ｏ ｄ ｔ ｎ ｆｌ ｕｄ ｐ ａ ｅ ｏ ａ ｈ ｓ ， ｅ ａｒ ｇ ｌ ｓ ｆｃ ｒｏ ｉｎ ｃ ｎ ｉ ｏ ｓｏ ｑ ｉ ｈ ｓ ｒｇ ｓｐ ａ ｅ ｒ ｉ ｉ
马氏体不锈钢的基本介绍与主要性能
马氏体不锈钢的基本介绍与主要性能马氏体不锈钢是指在室温下保持马氏体显微组织的一种铬不锈钢。
通常情况下，马氏体不锈钢比奥氏体不锈钢和铁素体不锈钢具有更高的强度，可通过热处理进行强化，具有良好的力学性能和高温抗氧化性。
该钢种在大气、水和弱腐蚀介质如加盐水溶液、稀硝酸及某些浓度不高的有机酸，在温度不高的情况下均有良好的腐蚀介质。
但该钢种不耐强酸，如硫酸、盐酸、浓硝酸等的腐蚀，常用于水、蒸汽、油品等弱腐蚀性介质。
由于铬不锈钢可通过热处理强化，因此为了避免强度过高产生脆性，应采用正确的热处理工艺。
基本介绍标准的马氏体不锈钢是：403、410、414、416、416(Se)、420、431、440A、440B和440C 型，这些钢材的耐腐蚀性来自“铬”，其范围是从11.5至18%，铬含量愈高的钢材需碳含量愈高，以确保在热处理期间马氏体的形成，上述三种440型不锈钢很少被考虑做为需要焊接的应用，且440型成份的熔填金属不易取得。
标准马氏体钢材的改良，含有类如镍、钼、钒等的添加元素，主要是用于将标准钢材受限的容许工作温度提升至高于1100K，当添加这些元素时，碳含量也增加，随着碳含量的增加，在焊接物的硬化热影响区中避免龟裂的问题变成更严重。
性能马氏体不锈钢能在退火、硬化和硬化与回火的状态下焊接，无论钢材的原先状态如何，经过焊接后都会在邻近焊道处产生一硬化的马氏体区，热影响区的硬度主要是取决于母材金属的碳含量，当硬度增加时，则韧性减少，且此区域变成较易产生龟裂、预热和控制层间温度，是避免龟裂的最有效方法，为得最佳的性质，需焊后热处理。
马氏体不锈钢是一类可以通过热处理（淬火、回火）对其性能进行调整的不锈钢，通俗地讲，是一类可硬化的不锈钢。
这种特性决定了这类钢必须具备两个基本条件：一是在平衡相图中必须有奥氏体相区存在，在该区域温度范围内进行长时间加热，使碳化物固溶到钢中之后，进行淬火形成马氏体，也就是化学成分必须控制在γ或γ+α相区，二是要使合金形成耐腐蚀和氧化的钝化膜，铬含量必须在10.5%以上。
陈龙刘森项目简介
附件：2017年度陕西省高等学校科学技术奖西安石油大学拟推荐项目公示信息一、项目名称:鄂尔多斯盆地奥陶系碳酸盐岩古残丘储层发育规律及预测模式研究完成单位:西安石油大学完成人：赵永刚赖生华李建奇冯强汉郭峰王起琮时丕同张蓬勃彭雪花陈龙刘森项目简介：该项目综合地质、地震和测井资料及手段，恢复鄂尔多斯盆地奥陶系古岩溶地貌，识别和精细刻画三级地貌古残丘，重点研究古残丘储层发育规律及预测模式。
该项研究拓宽了我国古岩溶储层的研究内容，研究成果达到了国内领先水平。
主要取得以下成果：(1)形成了岩溶相分析与岩溶环境划分相结合，揭示奥陶系古岩溶发育程度的新思路；(2)揭示古岩溶地化特征，建立了识别奥陶系古岩溶的地球化学标准；(3)以等时面为标准层，综合残厚、铁铝岩厚与印模厚图件恢复奥陶系古地貌，重点识别出古残丘；(4)形成了通过地震属性分析，地震与地质相结合研究奥陶系古残丘储层分布的新方法；(5)提出了通过建立三级古地貌发育概念模式精细刻画井区奥陶系三级地貌古残丘的新方法；(6)项目成果已在中石油长庆油田分公司第三采气厂得到了推广应用，有力地指导了该厂下古生界奥陶系马家沟组碳酸盐岩气藏勘探开发研究工作的开展。
主要知识产权目录：发表与该项目紧密相关的学术论文22篇，中文核心期刊论文16篇；SCI期刊论文1篇，EI检索期刊论文3篇；授权计算机软件著作权3项。
具体信息如下：代表性学术论文：[1]赵永刚，陈景山，李凌，等.基于残余岩溶强度表征和裂缝预测的碳酸盐岩储层评价[J]，吉林大学学报（地球科学版），2015，45（1）:25-36.[2]赖生华，蒲秀刚，杜贵荣.沉积相地震波波形响应特征研究[J]，石油实验地质，2008，30（1），400-404.[3]赖生华，梁全胜，袁通路.鄂尔多斯盆地山2段煤层对下伏砂岩地震反射特征影响的数值模拟分析[J]，石油物探，2014，53（3）:86-94.[4]赖生华，梁全胜，曾洪流，等.煤层对砂岩地震反射特征的影响及其地震岩性学意义[J]，石油地球物理勘探，2015，50（1）:136-143.(EI:20150700525158)[5]王起琮，赵淑萍，魏钦廉.鄂尔多斯盆地中奥陶统马家沟组海相碳酸盐岩储集层特征[J]，古地理学报，2012，14（2）:229-242.[6]王起琮，宫旋，肖玲.鄂尔多斯盆地下古生界石灰岩岩相及碳、氧稳定同位素特征[J]，沉积学报，2013，31（4）:580-589.[7]王起琮，张阳，肖玲.鄂尔多斯盆地奥陶系碳酸盐岩成岩相碳、氧稳定同位素特征[J]，石油与天然气地质，2013，34（5）:652-658.[8]郭峰，郭岭，赵卫卫.贺兰坳拉谷奥陶纪岩相古地理[J]，海洋地质与第四纪地质，2011，05:51-58.[9]Feng Guo,Dan Yang,Kenneth A.Eriksoon,Ling Guo.Paleoenvironment s stratigra-phic evolution and reservoir characteristicsof the Upper Cretaceous Yingjisha Group,southwest Tarim Basin[J].Marine and Petroleum Geology,2015,67:336-355.(SCI:000366066500023)[10]赵淑平，王起琮.鄂尔多斯盆地大牛地气田马家沟组古岩溶储集层特征.新疆石油地质，2012，33（2）:170-174.[11]姚泾利，赵永刚，雷卞军等.鄂尔多斯盆地西部马家沟期层序岩相古地理.西南石油大学学报(自然科学版)，2008，30（1）:33-37.计算机软件著作权：［1］赵永刚，刘森.基于点运算的砂岩图像增强系统V1.0，登记号：2014SR214791.［2］赵永刚，张栋梁.基于直方图均衡化的碳酸盐岩图像增强系统V1.0，登记号：2014SR214847.［3］赖生华，李辉峰.多层地震层拉平软件V1.0，登记号：2014SR029320.2.主要科研项目该报奖项目包括省部级科研项目1项，厅级科研项目1项，石油企业科研项目1项，项目经费共计90万元。
超临界CO2输送管材防腐技术分析
超临界 CO 2 输送管材防腐技术分析摘要综述了超临界CO2输送管道的腐蚀机理及防护手段，重点论述了耐蚀管材、内涂层技术、加注缓蚀剂技术等管材防腐蚀技术的研究现状，对比分析了不同技术的优缺点，指出了目前超临界CO2输送管道研究的局限性，展望了未来超临界CO2方面的研究方向。
关键词：超临界CO2；管道；腐蚀；防护；涂层；缓蚀剂在未来较长的一段时间里，石油、天然气等化石燃料仍然是人类社会发展主要能源之一。
但是，这些化石燃料在燃烧使用过程中会产生大量的CO2等温室气体，导致气候变暖等环境问题。
碳的捕捉与封存技术(CCS)是减少大气中CO2存量的有效手段之一。
它主要是将火力发电厂、火力供热站等工厂所排放的CO2废气通过设备捕捉、管道(或车船)输送最终到达地下废弃矿区或空层进行长时间封存，或者将这些CO2作为驱油剂注入至低产、难产等油井中，以提高原油开采率，即CO2提高采收率技术(CO2-EOR技术)。
CO2-EOR技术是石油领域相对成熟的技术。
目前全球正在运营的CO2驱油项目近200个，年驱油产量近1.6×107t。
1958年美国大西洋石油公司发现CO2可以改善原油流动性，并且进行了世界上第一次CO2采/驱油试验，目前全世界拥有运行(或在建)的CO2驱油管线超过6000km。
美国管道与危险物品安全管理局(PHMSA)统计报告显示，1992~2013年间，全美共发生64起CO2输送管道泄露事故，而管道的腐蚀破坏失效(占23.6%)和材料、焊接或装备失效(占24.1%)是引发这些事故的主要原因。
CO2的临界压力为7.38MPa、温度为31.1℃、临界密度为0.448g/cm3。
将捕捉收集的CO2升温加压至超临界态，然后经管道输送至油气田或地下空层等目标地点是目前认为较方便、经济的一种输送手段。
并且在石油钻采过程中，井内压力往往在数十兆帕以上，温度高达几十摄氏度，此时CO2也处于超临界状态。
超临界CO2具有高压缩性、高扩散性和低粘度的特性，它在水中的溶解度远高于非超临界态。
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。
工程材料习题与答案7-8
机械工程材料 第七章 钢的热处理
（二）填空题(续)
中 南 大 学 机 电 工 程 学 院
9． 钢的热处理工艺由 加热、保温、冷却 三个阶段所速成。 10． 利用Fe-相图确定钢完全退火的正常温度范围是A +20 ~ 30℃ ，它只适 C3 应于 亚共析 钢。 11． 球化退火的主要目的是 降低硬度，改善切削加工性，改善组织，提高 塑性 ，它主要试用于 共析钢、过共析钢的锻压件，结构钢的冷挤压件 。 12． 钢的正常淬火温度范围，对亚共析钢是线以上 AC3+30~50℃ ，对过共析 钢是 AC1+30-50℃ 。 13． 当钢中发生奥氏体向马氏体的转变时，原奥氏体中碳含量越高，则点越 低 ，转变后的残余奥氏体量就越 多 。 14． 在正常淬火温度下，碳素钢中共亚析钢的临界冷却速度比亚析钢和过共 析钢的临界冷却速度都 慢 。 15． 钢的临界冷却速度与奥氏体化温度的关系是 奥氏体化温度越高，临界冷 却速度越慢 。 16． 淬火钢进行回火的目的是 消除内应力，获得所要求的组织与性能 ，回 火温度越高，钢的强度与硬度越 低 。 17． 钢在回火时的组织转变过程是由 马氏体分解，残余傲氏体分解，回火屈 氏体形成，碳化物聚集长大 等四个阶段所组成。 18． 化学热处理的基本过程包括介质 分解、吸收、扩散 等三个阶段。
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]。
马氏体不锈钢在CO 2+ 微量H2S 环境下怎么操作
马氏体不锈钢在CO 2+ 微量H2S 环境下怎么操作
在CO 2+ 微量H2S 环境下的管道管用马氏体不锈钢无缝钢管的开发目标, 除与CO 2 环境下管道管用马氏体不锈钢无缝钢管相同外, 还应加上耐SSC, 即在H2S 分压01001M Pa, 5%N aCl 水溶液, pH410 环境下的耐SSC 特性。
马氏体不锈钢的SSC, 在形成钝态皮膜的环境下, 最初是产生点腐蚀。
因此, 提高钢的耐点腐蚀性能可以改善钢的耐SSC 性能。
Mo 是提高马氏体钢耐腐蚀性能的元素, Mo 和N i 对油井管用马氏体不锈钢耐SSC 性能的影响如图4 所示。
N i 对SSC 试验结果影响较小, 而Mo 含量为1%～2% 时影响较大。
在H2S 分压01001M Pa, 5%N aCl 水溶液中, pH410 环境下, 选择Mo 含量为2% 可以确保焊接热影响区的耐SSC 性能。
如前述与11Cr 钢管一样, 把C 和N 含量降低到0101% , 就能确保其焊接性能。
由于添加了Mo, 并降低了C 和N 的含量, 因此12Cr 钢的热加工性能会降低, 微信公众号：hcsteel为对其补偿, 应添加5% 的N i 元素。
根据上述研究结果, 将新开发的在CO 2+ 微量H2S 环境下管道管用
马氏体不锈钢无缝钢管的化学成分(% ) 定为0101C- 12Cr- 5N i- 2Mo- 0. 01N。
用经转炉熔炼的0101C- 12Cr- 5N i-2Mo - 0. 01N 钢生产出外径273mm、壁厚1217mm 的无缝钢管, 将其进行淬火、回火处理, 使其屈服强度达到X80 级。
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近年来 ,鉴于普通 13Cr使用中的局限 ,超级马 氏体 13Cr材料已经进入油套管市场. 该类合金是 由普通 AP I 5CT 13Cr钢发展而来的 ,加入了 N i、Mo、 Cu等合金元素. 相对于普通 13Cr不锈钢来说 ,该 类材料具有高强度 、低温韧性和改进的抗腐蚀性能 的综合特点. 在超级 13Cr马氏体不锈钢中 ,将 C质 量分数减少到 0103%左右以抑制基体中的 Cr元素 析出成 Cr的碳化物 [ 5226 ] ;添加质量分数 5%的 N i来 获得单相马氏体 ;同时 ,在钢材中加入微量的合金元 素 (如 Mo、Ti、Nb和 V 等 ) , Mo元素起到细化晶粒 , 提高材料的硫化物应力开裂 ( SSC )和局部腐蚀抗 力 ,而 Ti、Nb和 V 等强碳化物形成元素的加入有利 于形成弥散分布的碳化物颗粒和高密度的位错结 , 对位错起到钉扎作用 ,降低了超级 13Cr材料的 SSC 敏感性. 经过改进的超级 13Cr马氏体不锈钢在直 到 180 ℃的高温 CO2 腐蚀环境中仍具有良好的均匀 和局部腐蚀抗力 ,同时具有一定的抗 H2 S应力腐蚀 开裂的能力 [ 7 ] .
表 1 实验条件 Table 1 Experimental conditions
实验条件
CO2 腐蚀
H2 S /CO2 腐蚀
温度 / ℃
60, 100, 140, 180
140
CO2 分压 /M Pa
215
215
H2 S分压 /M Pa
—
1
流速 / (m·s - 1 )
1
1
C l - / (mg·L - 1 )
1 实验方法
111 实验材料 实验所用材料为 110 钢级的超级 13Cr马氏体
不锈钢 ,其化学成分 (质量分数 )为 : C, 01029% ; Si, 0121% ; M n, 0145% ; P, 01016% ; S, 01001 2% ; C r, 1313% ; Mo, 1192% ; N i, 4185% ; V , 01025% ; Ti,
1) 西安石油大学材料科学与工程学院 , 西安 710065 2) 西安石油大学机械工程学院 , 西安 710065 3) 衡阳华菱钢管有限公司 , 衡阳 421001
摘 要 在模拟油田腐蚀环境中 ,通过高温 、高压 、CO2 和 H2 S/CO2 腐蚀实验及电化学测试 ,研究超级 13Cr马氏体不锈钢的 腐蚀行为. 结果表明 :在 CO2 腐蚀环境中 ,随着温度的升高 ,超级 13Cr的均匀腐蚀速率呈稍微上升的趋势 ,点蚀轻微 ;在 H2 S、 CO2 共存条件下 ,超级 13Cr的均匀腐蚀速率变化不大 ,点蚀严重 ,当 Cl- 的质量浓度为 160 g·L - 1时 ,其最大点蚀深度可达 28μm. 超级 13Cr的点蚀电位明显高于普通 13Cr的点蚀电位 ,温度升高 、Cl- 的质量浓度增大和 H2 S气体的存在降低了超级 13Cr的点蚀电位 ,而 CO2 对超级 13Cr的点蚀电位影响不大 ;在 N2、CO2 环境中 ,超级 13Cr的回复电位都在钝化区间 ,且回复 电位较高 ,具有良好的再钝化能力. H2 S气体的存在同样使超级 13Cr的回复电位和点蚀电位显著降低. 关键词 马氏体不锈钢 ; 气体腐蚀 ; 均匀腐蚀 ; 点蚀 分类号 TG17218
对于不锈钢构件来说 ,其在工况环境下的失效 主要是由点蚀引发的 ,因为点蚀一旦形成 ,点蚀坑内 的腐蚀自催化效应造成点蚀速率极大加速 ,导致构 件短期内穿孔失效 ; 同时 ,对于不锈钢承载构件来 说 ,点蚀坑容易造成应力集中 ,促进裂纹的萌生和扩 展 ,导致材料的硫化物应力开裂或应力腐蚀开裂 ( SCC) ,使其在远低于使用应力的条件下发生断裂. 本文在模拟现场腐蚀环境中 ,通过高温 、高压 、H2 S / CO2 腐蚀实验和电化学测试技术 ,研究超级 13Cr马 氏体不锈钢的腐蚀行为 ,以期通过以上研究 ,为超级 13C r的合理应用打下坚实的基础 .
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北 京 科 技 大 学 学 报
第 32卷
的油套管以确保油气井的安全 [ 1224 ]. 普通 13C r由于 具有相当高的强度和中等程度的抗腐蚀能力而广泛 用于甜性 (CO2 腐蚀环境 )和中等酸性 (H2 S或 H2 S / CO2 腐蚀环境 )条件下的腐蚀控制 ,其主要靠添加质 量分数 12% ～14%的 Cr在表面形成一定程度的钝 化膜来提高材料的 CO2 腐蚀抗力. 但是 ,普通 13Cr 高温时的均匀腐蚀 、中温时的点蚀和低温时的硫化 物应力 开 裂 ( SSC ) 成 为 限 制 其 广 泛 应 用 的 主 要 障碍.
第 32卷 第 2期 2010年 2月
北京科技大学学报 Journa l of Un iversity of Sc ience and Technology Be ijing
Vol. 32 No. 2 Feb. 2010
超级 13Cr马氏体不锈钢在 CO2及 H2 S /CO2环境中的 腐蚀行为
吕祥鸿 1) 赵国仙 1) 张建兵 2) 谢凯意 3)
80 000
80 000, 160 000
实验时间 / h
240
240
415 (采用 HCl或者
pH
NaHCO3 调节 pH)
11312 电化学实验 实验介质是由分析纯 蒸馏水配制成的
溶液 ,介质质量分数分别为 315%、10%和 20%. 实 验前 ,预先通入高纯 N2 除氧 2 h以上 ,实验过程中 通入的气体为 N2 、CO2 和 H2 S. 从自然电位开始 ,以 电位扫描速率为 20 mV·m in- 1的动电位法进行阳极 极化 ,直到阳极电流密度达到 500 ～1 000μA·cm - 2 为止.
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. 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 13C r材料
收稿日期 : 200922062229 基金项目 : 教育部新世纪优秀人才支持计划资助项目 (No. NCET2207220686) ;国家自然科学基金资助项目 (No. 50704026) ;西安石油大学科技 基金研究项目 (No. YS29030407) 作者简介 : 吕祥鸿 (1971—) ,男 ,副教授 ,博士 , E2mail: lxhong71@ sina. com. cn
Corrosion behav iors of super 13Cr marten sitic sta in less steel under CO2 and H2 S /CO2 env ironm en t
L Β X iang2hong1) , ZHAO Guo2x ian1) , ZHAN G J ian2bing2) , X IE Ka i2y i3)
电化学工作站. 用 O lympus PM 22T3金相显微镜分析 超级 13Cr夹杂物形态 、微观组织及点蚀形貌和深 度 ,用荷兰 Panalytical公司生产的 XπPert Pro型 X射 线衍射仪分析试样表面腐蚀产物的成分 、结构. 113 实验原理 11311 高温 、高压腐蚀失重实验
实验前 ,将试样分别用 400#、600#和 1 000#砂纸 逐级打磨以消除机加工的刀痕 ,此后将试样清洗 、除 油 、冷风吹干后测量尺寸并称量. 然后 ,将试样相互 绝缘安装在特制的实验架上 ,放入高压釜内的腐蚀 介质中. 实验条件如表 1所示.
ABSTRACT The corrosion behaviors of super 13Cr martensitic stainless steel were studied w ith high temperature and high p ressure CO2 and H2 S/CO2 test as well as electrochem ical measurement at the simulated oilfield corrosion environment. The results show that w ith increasing temperature the uniform corrosion rate of super 13Cr martensitic stainless steel increases subsequently under CO2 corro2 sion environment, and the p itting is very slight. Under H2 S/CO2 corrosion environment, the uniform corrosion rate of super 13Cr mar2 tensitic stainless steel changes little, but the p itting becomes severe. W hen the Cl- mass concentration is 160 g·L - 1 , the max p itting dep th comes to 28μm. The p itting potential of super 13Cr martensitic stainless steel is bigger than that of common 13Cr, and it decrea2 ses w ith increasing temperature and Cl- mass concentration as well as the p resence of H2 S, while it changes slightly in CO2 corrosion environment. The recovery potential of super 13Cr martensitic stainless steel is in the passivation zone under N2 and CO2 corrosion envi2 ronment, and the higher recovery potential indicates that super 13Cr martensitic stainless steel possesses the superior re2passivation ability. A t the same time, the p resence of H2 S makes the recovery potential and p itting potential decrease remarkably. KEY WO RD S martensitic stainless steel; gas corrosion; uniform corrosion; p itting