注蒸汽管道在CO_(2)/O_(2)/SO_(2)环境中的腐蚀行为

目的揭示45#钢、3Cr钢在高温高压CO_(2)/O_(2)/SO_(2)体系中的腐蚀行为及力学性能规律,为新疆油田注蒸汽管道的安全运行提供理论支撑。方法基于注蒸汽管道现场运行工况,结合高温高压釜、结合扫描电子显微镜、3D显微镜、X射线衍射仪(XRD)等手段,进行失重测试、产物表征及拉伸测试试验。结果随着温度(100~250℃)升高,45#钢、3Cr钢的腐蚀速率呈减小的趋势;随着O_(2)含量(物质的量分数,0~3%)升高,45#钢、3Cr钢的腐蚀速率呈先增大后减小的趋势,在O_(2)含量2%~3%时腐蚀受到抑制。XRD测试结果表明45#钢在CO_(2)/O_(2)/SO_(2)体系中腐蚀产物主要包括FeSO_(4)·H_(2)O、FeCO_(3)、Fe_(2)O_(3),3Cr钢的腐蚀产物主要有Cr_(2)O_(3)、FeSO_(4)·H_(2)O、FeCO_(3)、Fe_(2)O_(3)。3D显微镜结果显示45#钢基体表面存在较为明显的局部腐蚀缺陷,3Cr钢未出现局部腐蚀现象;力学性能结果显示45#钢腐蚀后抗拉强度减小1.36%,延伸率减小6.85%,3Cr钢腐蚀后抗拉强度减小0.39%,延伸率减小21.34%。结论在高温高压CO_(2)/O_(2)/SO_(2)环境中,SO_(2)在腐蚀过程中占据主导地位;高温(100~250℃)下腐蚀产物膜致密,抑制腐蚀;O_(2)参与阴极反应,在低浓度氧(0~2%)时腐蚀产物膜被破坏从而促进腐蚀,高浓度氧(2%~3%)时钢材基体钝化抑制腐蚀;腐蚀后钢材力学性能退化,腐蚀对钢材延伸率影响较大,对抗拉强度影响较小。