20#碳钢在无碱复合驱模拟采出液中腐蚀行为研究

无碱复合驱(复合盐、聚合物、表面活性剂)是一种新型改进驱油技术,能够有效降低成本,提高采收率及降低管线结垢。但是,随着集输系统采出液中化学剂浓度逐渐升高,目前,在用的无内防腐20#碳钢材质的集输管道在未来采出液中的适应性还不明确。为摸清20#碳钢材质在采出液中的腐蚀情况,依据大庆油田某区块产能建设工程所提供的无碱复合驱三元上返采出液浓度预测,通过室内模拟现场集输系统工况环境,利用动态腐蚀模拟试验和电化学试验,确定20#碳钢在无碱复合驱模拟采出液中的腐蚀行为。试验结果表明:20#碳钢试片在配制最高浓度模拟液中的腐蚀速率较大,腐蚀等级为中度。目前,区块采出液和回掺水中的腐蚀等级为低度,试片表面在模拟液中出现了明显的钝化现象,但Cl^(-)能够很快穿透钝化膜导致钝化时间较短,加速了腐蚀电极反应。考虑到未来集输管道中采出液里存在的大量Cl^(-),使电化学反应过程变得更加复杂,将导致管道内腐蚀情况加剧,因此,建议集输管道采取合适的内防腐措施。

20#碳钢和321不锈钢在高温环烷酸中的腐蚀行为

高温环烷酸腐蚀是加工高酸原油过程中主要的腐蚀问题,温度和环烷酸浓度对其影响很大。本工作采用动态高温反应釜研究了不同温度和环烷酸浓度下20#碳钢和321不锈钢的腐蚀行为。结果表明,两种材质在环烷酸中的腐蚀速率随温度升高均呈现先增加后减小的规律。在环烷酸浓度为5%时,碳钢在280℃时腐蚀速率最高,而321不锈钢在260-280℃时腐蚀速率最高。在280℃时,随环烷酸浓度的增大,两种材料的腐蚀速率急剧增加,但浓度对两种材料的腐蚀速率加速比不同。在一定的环烷酸浓度下,两种材料的腐蚀速率发生突跃,对于20#碳钢,在环烷酸浓度1.5%-2%时存在一个腐蚀突跃区,而321不锈钢的腐蚀突跃区在环烷酸浓度为3%-5%之间。

2-苯基咪唑啉在常见酸洗液中对20#、45#碳钢的缓蚀性能

采用静态失重法研究2-苯基咪唑啉作为缓蚀剂(40℃恒温时)在5%盐酸、5%硫酸及5%硝酸介质中对20#、45#碳钢的缓蚀行为,确定了2-苯基咪唑啉在各种酸性条件下的最佳添加量,并研究了在不同酸性溶液中复合型缓蚀剂2-苯基咪唑啉/KI对20#、45#碳钢材质的缓蚀性能。结果表明2-苯基咪唑啉在上述3种酸性介质中对20#碳钢,45#碳钢均具有一定的缓蚀作用,其中KI成分对2-苯基咪唑啉具有协同缓蚀效果。

20^(#)碳钢在含砂NaCl溶液中的冲刷腐蚀行为研究

以20^(#)碳钢为研究对象,通过旋转圆柱电极冲刷腐蚀装置并配合电化学工作站,研究了不同NaCl浓度对20^(#)碳钢的冲刷腐蚀行为,量化了纯腐蚀、纯冲刷、腐蚀促进冲刷、冲刷促进腐蚀四种变量对总冲刷腐蚀的贡献程度,并根据量化结果对腐蚀和冲刷之间的交互作用进行了讨论。结果表明:随着NaCl浓度的增加,纯腐蚀和纯冲刷条件下的失重速率先小幅增加后大幅增加,冲刷腐蚀临界NaCl浓度为2.5%(质量分数);冲刷促进腐蚀的量先增大后减小,腐蚀促进冲刷的量呈单调递增趋势;不同NaCl浓度下,E/C值均在0.1~1之间,为电化学-冲刷磨损混合控制,并以电化学腐蚀为主。研究结果可为管道延长寿命及完整性管理提供理论依据和实际参考。

20#碳钢在HCO3^-和Cl^-混合溶液中的点蚀行为研究

采用动电位极化方法研究了在0.5 mol/L NaHCO3+0.002 mol/L NaCl溶液中,20#碳钢的破钝电位和维钝电位区间,使用钝化+电流控制方法研究20#碳钢的点蚀行为和腐蚀机理。试验结果表明:在该溶液体系中,20#碳钢试样具有一定钝化效果,钝化电位区间为-148〜908 mV;点蚀坑的尺寸、深度和数量均随试验时间的增加而增加;Cl^-对钝化膜具有破坏作用,腐蚀反应机理为阳极溶解+膜破裂机制。采用HCO3^-与Cl^-混合溶液结合电化学方法,利用电化学腐蚀进行点蚀试样制备具有可行性。

咪唑啉缓蚀剂官能团结构对20#碳钢缓蚀作用影响

以苯甲酸、月桂酸为有机酸、二乙烯三胺为有机胺、二甲苯为携水剂,硼酸为催化剂,合成不同团能团结构的咪唑啉缓蚀剂。通过红外光谱法、静态失重法、极化曲线与交流阻抗电化学等方法对缓蚀剂效果进行分析与评价。结果表明:月桂酸咪唑啉和苯甲酸咪唑啉均属于以抑制阳极为主的混合型缓蚀剂,在模拟HCl-H_(2)O的腐蚀环境中对20#碳钢的缓蚀效果显示,月桂酸咪唑啉缓蚀剂的缓蚀效果更佳,1.5 g/L的月桂酸咪唑啉缓蚀剂的缓蚀效率达到96.95%。

碳钢表面激光熔覆镍基合金涂层及其高温磨损行为

应用激光熔覆法,采用镍基NiCrSiB合金粉末,在20#碳钢表面制备了熔覆涂层.利用X射线衍射仪分析熔覆层的相组成;利用摩擦磨损实验机对熔覆层的高温耐磨性能进行了研究;利用扫描电镜观察熔覆层形貌.结果表明:所制得熔覆层组织均一、致密,与基体形成了良好的冶金结合.镍基合金激光熔覆层硬度提高到基体的4倍;高温磨损率约为基体的1/3.熔覆层耐磨能力增强的主要原因在于熔覆层与基体良好的冶金结合,固溶强化和硼化物、硼碳化物等析出相的强化作用.

碳钢在含硫水溶液中的电化学行为

采用稳态极化曲线法研究了20#碳钢在硫化钠水溶液中的电化学行为。结果表明:随着硫化钠含量的增大,腐蚀速率先增大后降低,硫化钠质量分数为2%时腐蚀速率最大;当硫化钠质量分数大于1%时,碳钢电极表面经阳极极化可以生成钝化膜;随着添加的氨水浓度的增加,加剧了碳钢的腐蚀;SO42-的添加,碳钢在硫化钠水溶液中的腐蚀速率基本没影响;随着Cl-浓度的增加,碳钢在硫化钠水溶液中的腐蚀速率增大;同时,Cl-可以阻止碳钢电极表面钝化性能。

碳钢在常压塔顶冷凝水中腐蚀速率与防护研究

采用旋转挂片腐蚀法,考察了常压塔顶酸性水的p H值、Cl-浓度以及缓蚀剂对腐蚀速率的影响,结合扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)对挂片的形貌进行研究。结果表明:pH值在2~3时,20#碳钢腐蚀严重;p H值大于4时,20#碳钢的腐蚀速率趋于稳定;最佳缓蚀剂浓度为9 mg/L。添加缓蚀剂前后的扫面电镜(SEM)和能谱仪(EDS)分析显示,未添加缓蚀剂时,20#碳钢发生均匀腐蚀与点蚀,20#碳钢的腐蚀产物主要是Fe的氧化物,缓蚀剂有效的抑制了冷凝水中Cl-与金属结合,缓解了20#碳钢的腐蚀速率。

20#碳钢管道内沉积物对腐蚀行为的影响

塔河油田地面原油集输金属管道主要材质为20#碳钢。地面原油集输金属管道腐蚀主要为内壁点蚀,点蚀区域存在有沉积物。为研究沉积物对地面原油金属集输管道的腐蚀行为的影响,在对管道内壁沉积物类型分析的基础上,通过将无、有沉积物覆盖的20#碳钢试片挂入高压釜来模拟现场腐蚀实验,应用失重法分析、电位极化曲线测试、丝束电极测试及扫描电镜技术对无沉积物覆盖的20#碳钢试片及有沉积物覆盖下的20#碳钢试片的腐蚀失重速度、腐蚀过程、腐蚀电位分布及扫描电镜特征进行测试。分析表明:无沉积物覆盖区20#碳钢相比有沉积物覆盖腐蚀失重速度小;两者腐蚀过程均受阴极扩散控制,后者阳极过程受到促进,腐蚀电位降低、耐蚀性变差;前者腐蚀电位分布随时间变化不大,以全面腐蚀为主,后者腐蚀电位分布随时间变化大,点蚀特征明显,建立了无、有沉积物覆盖的20#碳钢腐蚀行为影响过程模型。

模拟海水淡化一级反渗透产水中咪唑啉缓蚀剂对20#碳钢的缓蚀行为

采用失重法、电化学方法、XPS和SEM分析了2-十一烷基-N-羧甲基-N-羟乙基咪唑啉(UHCI)对20#碳钢在模拟海水淡化一级反渗透产水中的缓蚀行为。结果表明:UHCI对20#碳钢具有缓蚀作用,并且随着UHCI浓度的增加,缓蚀效率明显增大;UHCI减小了碳钢电极的阳极电流密度,是一种阳极型缓蚀剂。XPS测试表明,UHCI吸附在金属表面形成保护膜,有效阻碍腐蚀介质向金属表面扩散,从而达到缓蚀效果。量子化学计算结果表明,UHCI分子在与金属作用时,主要是羧甲基和咪唑环吸附在金属表面,从而降低腐蚀速率。

硫脲基咪唑啉季铵盐缓蚀剂的合成及效果评价

【目的】使用硫脲、油酸、二乙烯三胺为原料合成硫脲基咪唑啉季铵盐缓蚀剂。【方法】通过产品收率计算获得最佳物料配比,使用傅里叶红外光谱分析对合成的缓蚀剂官能团进行表征,确认缓蚀剂的合成效果。在含有不同缓蚀剂的腐蚀介质中进行静态挂片失重试验,计算金属的腐蚀速率和药剂缓蚀率,并对金属表面微观形貌进行表征分析。【结果】当油酸、二乙烯三胺的物料配比为1∶0.8时,药剂的合成效果最佳,收率最高;当腐蚀介质中药剂含量升高,对金属的缓蚀作用增强,当浓度达到150 mg/L时,缓蚀能力最佳。【结论】对金属表面进行微观形貌观察发现,含有药剂的金属表面形成了一层稳定的金属钝化膜,说明药剂起到了很好的缓蚀效果。

20~#钢的慢速率高温流变实验和模拟

碳钢种类繁多且广泛应用于建筑、汽车制造等领域.选择其中的20#低碳钢,利用Paterson高温高压流变仪在恒温条件下,完成了单阶恒应变速率和多阶突变应变速率两类轴向压缩实验.实验条件如下:温度700～900℃,围压100々300MPa,应变速率105～103s1测定了不同条件下变形过程中的应力-应变曲线,并进行了流变本构方程计算.结果显示流变本构方程中的参数对应变的函数依赖关系与快速变形时类似.由本构方程模拟计算所得的流变应力可以很好地拟合单阶恒应变速率实验;由于多阶突变应变速率实验受变形历史影响大,因此拟合精度较差但仍可接受.另外,研究表明,在慢速率变形时无论是低温的铁素体相还是高温的奥氏体相,20#钢的流变行为均可用相同的流变本构方程进行描述,但是相变区的流变行为则不同,需要对lnA的表达式稍作修正.

铁细菌对聚驱采出体系管线钢腐蚀行为研究

采用电化学测试技术和表面分析技术,研究了无菌体系以及铁细菌(FB)下聚驱采出体系管线钢的腐蚀行为。结果表明,无菌体系下碳钢表面腐蚀程度较弱。随浸泡时间的增加,其腐蚀速率前期迅速增大,随后腐蚀速率降低,浸泡后期腐蚀速率缓慢增大。随浸泡时间的增加,FB体系下碳钢表面发生了局部腐蚀,碳钢的腐蚀速率呈增大、减小和增大的趋势。微生物在碳钢表面形成的生物膜抑制了碳钢电化学的阴极反应,促进了电化学的阳极反应。

直接空冷凝汽器3种可选材质的腐蚀性能

火电厂直接空冷凝汽器因特殊介质环境和20~#碳钢(20~#)的易腐蚀性导致管材腐蚀特别严重。针对这一问题,自建了一套空冷凝汽器模拟装置,选取3004铝合金(3004)和304不锈钢(304)为20#的替换材质,对3种材质进行了腐蚀特性研究,包括模拟挂片腐蚀速率、电化学极化曲线和电化学交流阻抗(EIS)测试等,分析了介质温度、溶解氧和pH值对3种材质腐蚀特性的影响,比较了3种材质的腐蚀性能。研究结果表明,3004和304的腐蚀速率比20~#小1~2个数量级,3004具有非常好的阻抗特性,304次之,20~#阻抗特性较差;304出现了Warburg阻抗,电极反应属于混合控制;温度和溶解氧对3004和304腐蚀性能的影响要比20#小。从技术经济角度上看,3004具有较好的应用前景。

碳钢在SO_2大气环境中的腐蚀行为

在实验室模拟含SO_2体积分数分别为0.4×10^(-6)和1×10^(-6)的污染大气环境,研究20~#碳钢的腐蚀规律。借助金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)观察表面腐蚀形貌,X射线衍射仪(XRD)分析腐蚀产物成分。结果表明,随SO_2含量增加,碳钢腐蚀加快。在两种大气环境中碳钢腐蚀432 h,前者分为2个阶段,均符合指数增长规律;后者分为3个阶段,分别符合指数增加、线性增加和指数衰减规律。在SO_2含量少的大气环境中,锈层较薄,在SO_2含量多的大气环境中,腐蚀产物层向外生长速度相对较慢,锈层较厚。具有丝状腐蚀特征,丝状腐蚀物在晶界和表面活性点上开始生长,然后沿着晶界和铁素体向内延伸,同时在丝状物上有胞状锈的生成。S主要集中在胞状物上,SO_2含量增加,胞状锈的生长速度加快。

月桂酸和硫脲在饱和CO_2和SRB共存污水中缓蚀行为的研究

通过电化学方法、腐蚀失重法、超景深三维立体显微镜和菌量测定等方法,研究了常用缓蚀剂(月桂酸、硫脲)在含有硫酸盐还原菌(SRB)的饱和CO2产出水中的缓蚀行为。结果表明:在无菌饱和CO2介质中,月桂酸、硫脲对碳钢的最大缓蚀率分别为:98.6%和94.6%,且二者均是主要控制阴极抑制型缓蚀剂。在含SRB饱和CO2介质中,月桂酸和硫脲的缓蚀性能下降,缓蚀率分别只有62.9%和53.5%,且碳钢试片表面出现大量腐蚀坑。菌量测定结果表明,月桂酸和硫脲能够促进SRB生长,且SRB代谢产物阻碍月桂酸和硫脲在碳钢金属表面吸附,因此,这两种缓蚀剂均不适用于含有SRB的工况环境中。

湿相CO_2环境管道内沉积物及对腐蚀影响的定量化研究

为研究湿相含CO2腐蚀环境下管道底部沉积物对腐蚀的影响,在管道内底部湿相盐水成分分析的基础上,分析沉积物结垢趋势,研究管道内沉积物形成及类型。应用电化学噪声技术和金相分析法对湿相CO2环境下20^#低碳钢无、有沉积物覆盖下的电位噪声、电流噪声及噪声电阻等腐蚀相关参数进行测试,对腐蚀形貌进行观察。结果表明,湿相CO2环境下有沉积物相比无沉积物覆盖的20^#碳钢电流、电位噪声随时间变化曲线波动性大,噪声电阻的倒数降低87.5%～95%。通过室内及现场实验测试20^#低碳钢监测挂片定期清除沉积物、缓蚀剂防护条件下腐蚀失重及点腐蚀参数,得出定期清除沉积物及缓蚀剂防护能分别降低20^#碳钢均匀腐蚀80%、43%,点腐蚀速率57%、92%。

高温状态下锅炉给水氧化还原电位监测与模拟实验研究

通过实验室动态模拟给水实验,研究了氧化还原电位(ORP)与溶氧量、pH值、温度、流速的关系,并提出ORP经验计算式。结果表明,水溶液体系ORP随溶氧量的增大而增大,随pH值及温度的升高而减小,且受流速影响较小。相对于常温ORP测量,高温ORP信号有灵敏度高、精确性好的特点,能够实现对痕量溶氧的有效测量。在电厂实际运行中,可根据高温在线ORP监测结果,结合金属电位-pH值图判断金属腐蚀倾向,进而优化给水ORP。