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低CrX70管线钢在多相流腐蚀环境中CO2腐蚀行为研究
作者:this | 发布时间: 2017-12-22

    Cr是提高金属管道抗CO2腐蚀最常用最有效的元素之一。低Cr钢作为一种新研发的抗CO2腐蚀的钢材,力学性能好,生产成本低,在油气集输和长途输送管道方面具有广阔的应用前景。本文设计了一种低Cr的X70的管线钢,在模拟东北某油田采出流体的实际工况下,采用高温高压反应釜开展了低Cr的X70管线钢在模拟油-矿化水-CO2多相流环境中的动态腐蚀试验,对不同环境温度下实验钢的腐蚀行为进行了检测和研究,为低成本X70管线钢在高矿化度油水混合环境下的应用提供理论依据。
    实验用钢成分为(质量分数,%)0.04C,0.23Si,1.40Mn,≤0.01P,≤0.006S,0.03Nb,≤0.4(V+Ti+Mo),0.6Cr,≤0.6(Ni+Cu)。规格为直径87mm、弧长30mm、面宽12mm、厚度4mm的弧形试样。经过800#砂纸打磨后,丙酮除掉试样表面的油污,酒精清洗,然后用精度0.1mg的电子分析天平称量试样的质量。高温高压腐蚀试验采用磁力驱动高温高压CO2反应釜。实验用溶液的模拟成分(mg·L-1):15000 Cl-,5450 SO42-,600 HCO3-,1050 Mg2+,880 Ca2+,9560 Na+,用以模拟油气田腐蚀介质环境。实验溶液在试验前用CO2除氧10h,而后倒入反应釜再除氧2h后升温,温度分别为30、60、90和120℃,到温后调整CO2压力至2MPa,流速为1m/s。
    随着腐蚀环境温度的升高,实验用低CrX70管线钢平均腐蚀速率和点蚀速率的变化趋势均是先增大后减小,但在60℃时平均腐蚀速率达到最大值,而在90℃时点蚀速率达到最大值。基体中的Cr与介质中的OH-有较强的电子亲和力,容易优先生成Cr(OH)3而后脱水生成Cr2O3在金属表面沉积,可以有效阻碍阴离子穿透腐蚀产物膜到达金属表面,从而降低了膜与金属界面处的阴离子浓度,大大减少Cl-的催化作用导致的点蚀。FeCO3的溶解度具有负的温度系数,以及随着环境温度的升高,离子间结合速度加快,FeCO3的沉积速度加快,因此在腐蚀产物膜中所占比例也随温度的升高而增加。

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