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。

含H_2S/CO_2脱硫胺液中Cl^-对20#钢腐蚀的影响

为评估Cl^-累积作用对脱硫净化装置安全运行的影响,利用高温高压釜在室内对20#钢材质进行5组不同Cl^-质量浓度(465~40 000 mg/L)条件下的腐蚀试验,并采用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射(XRD)分析了腐蚀产物的微观形貌与组成。结果表明,在110℃条件下,随Cl^-质量浓度增加,20#钢在脱硫胺液环境中基体表面腐蚀产物膜的形态发生变化,腐蚀速率先增大后减小,当Cl^-质量浓度为20 000 mg/L时,腐蚀速率达到峰值0.801 mm/a,腐蚀产物主要由FeS、FeCO_3和FeS_2组成。研究表明,Cl^-通过加速金属阳极的溶解、破坏腐蚀产物的完整性、降低酸性气体的溶解度3方面作用影响腐蚀过程。在脱硫装置高温工况下,20#钢存在较大的腐蚀安全隐患,建议甲基二乙醇胺(MDEA)溶液中Cl^-质量浓度控制在500 mg/L以内,而酸气负荷大的单元和设施不宜采用20#钢材质。

20^#钢在聚丙烯酰胺驱油溶液中的腐蚀行为

采用电化学测试和SEM、XRD、XPS等多种表面分析技术,对2 0 # 钢在聚丙烯酰胺驱油溶液中的腐蚀进行了系统的研究.结果表明:2 0 # 钢在聚丙烯酰胺驱油溶液中的腐蚀为活性溶解腐蚀;浸泡后2 0 # 钢表面产生了大量的腐蚀坑和腐蚀沟,形成的腐蚀产物为FeOOH ,Fe3 O4和Fe2 O3 ;腐蚀产物晶粒细化,结构趋于非晶态;2 0 # 钢的腐蚀还会引起聚丙烯酰胺的降解。

20^#钢激光熔覆－重熔Ni基涂层及其高温磨损行为

应用激光熔覆法,采用镍基NiCrSiB粉末,在20#钢表面制备了熔覆涂层,并用激光重熔涂层。观察了熔覆-重熔层的形貌,检测了其相组成和高温耐磨性能,结果表明:所制得熔覆-重熔层组织均一、致密,与基体形成了良好的冶金结合;经重熔处理后,熔覆层表面的裂纹显著减少;熔覆-重熔层的硬度提高到基体的5倍,高温磨损率约为基体的1/3。熔覆-重熔层耐磨能力的增强除因其与基体形成了良好的冶金结合和硼化物、硼碳化物等析出相的强化作用外,也是重熔减少微裂纹的结果。

稀土加入量对20#齿轮用钢渗碳层组织及耐磨性能的影响

以煤油为渗碳剂,稀土为催化剂,在920℃对20#低碳钢渗碳5 h,渗碳后随炉缓冷,研究了稀土加入量(0%,1%,2%,3%,4%)对渗碳层的组织、硬度和耐磨性能的影响,并初步探讨了稀土催渗机理。研究表明:渗碳层中的过共析层组织主要由珠光体和少量碳化物组成,随着稀土加入量的增加,珠光体有细化趋势,渗层的厚度、硬度和耐磨性均呈先增加后减小的趋势,稀土加入量为3%时,渗层珠光体最为细小,渗层最厚,硬度最高,耐磨性最好。由此可见,稀土可显著增加渗碳层厚度,细化渗层组织及改善渗碳层的耐磨性能。

基于有限元的20~#钢冲蚀磨损行为模拟

目的研究固体颗粒对油气井管柱或地面油气输送管道材料的冲蚀磨损规律。方法通过对石英砂颗粒形状特征抽提了颗粒模型,采用有限元方法模拟了其对20~#钢的冲击磨损动力学行为。在不同冲击角度、不同颗粒粒径和不同冲击速度的条件下,分析材料表面冲击破坏应力特征和材料堆积形态。结果在给定的参数条件下,随着冲击角度的增大,最大等效应力先上升后下降,在40°时达到最大值1370 MPa。高角度冲蚀时,表现为凿坑和塑性挤出;低角度冲蚀时,以微切削和犁沟形唇为主,在冲蚀坑两侧及前端有材料堆积,冲蚀坑前端的变形唇高度逐渐增加,在40°时达到最大值0.019 85 mm。随着冲击速度的增大,最大等效应力单调增大,冲击坑深度变化不大,但冲击粒子前端的堆积材料明显增多,变形唇片高度增大。当粒径小于0.15 mm时,最大等效应力随粒径的增加而增大,粒径为0.15 mm时达到最大值1410 MPa。当粒径超过0.15 mm时,最大等效应力随粒径的增加而减小。随粒径的增加,冲蚀坑深度缓慢增加,粒子前端的变形唇片高度明显增加。结论采用有限元方法对石英砂冲击20~#钢的动力学行为进行了成功的模拟,获得了冲击角度、冲击速度以及颗粒粒径的变化对20~#钢冲击过程中应力分布、冲蚀形貌变化的影响规律。

20^#钢热浸镀铝的防腐蚀研究

选取换热器中较为常用的材质20#钢作为研究对象,研究了20#钢热浸镀铝的抗腐蚀性能,使用便携式瞬时腐蚀速率测量仪对20#钢热浸镀铝前、后的试样在酸性腐蚀介质和碱性腐蚀介质中的年腐蚀速率进行了测试。实验结果表明,20#钢热浸镀铝前的平均年腐蚀速率是热浸镀铝后平均年腐蚀速率的3到6倍。通过对机理的分析验证了20#钢换热器整体热浸镀铝后具有较高的耐腐蚀性能。

20#低碳钢激光焊接接头组织和性能的研究

对1.5mm厚的20钢采用激光焊接,利用维氏硬度计、光学显微镜等工具对焊接接头组织和力学特性进行研究。结果表明,采用激光焊接方法可以实现1.5mm厚20钢的高速稳定焊接,热影响区范围较小,焊接接头软化区较小。

HCl-H2O-CMS体系对20^#钢腐蚀的现场分析

对CMS(甲烷氯化物)生产工序中20#钢的现场腐蚀情况进行了统计,探讨了HCl-H2O-CMS体系对20#钢的腐蚀规律及其机理。调查分析认为,HCl-H2O-CMS体系对20#钢腐蚀的主要影响因素是体系中HCl和H2O的含量,同时对采集数据拟合了腐蚀速率方程。最后针对该体系腐蚀的现象和特征,对操作工艺、部件材料及结构等进行了改进,实际应用后取得了良好的效果。

20#钢表面镍基添Y2O3激光熔覆层及其高温磨损行为

采用激光熔覆法,在20#钢表面制备出添Y2O3的镍基合金粉末的熔覆涂层.分析了熔覆层的相组成、高温耐磨性能;观察了熔覆层显微形貌.结果表明:所制得的熔覆层组织均一、致密,与基体形成了良好的冶金结合.添加Y2O3的熔覆层硬度提高到基体的3.9倍,高温耐磨率仅是基体的1/4.熔覆层耐磨能力增强的主要原因是熔覆层与基体良好的冶金结合,镍基合金良好性能,组织细化以及硼化物、硼碳化物等析出相的强化作用.

20#钢拉伸过程的声发射信号频率特性分析

采用声发射(AE)测试技术对20#钢试件拉伸过程的声发射特性和声发射信号频率特性进行研究。得到不同拉伸阶段声发射信号幅值和累积撞击计数的变化规律,可以用来描述不同的拉伸阶段。声发射信号峰值频率具有较好的统计分布规律,可反映不同拉伸阶段的声发射信号频带分布特性。双谱分析方法更适合于声发射信号频率特征的识别,得到不同拉伸阶段声发射信号的双谱分布特征。

20^#管线钢在役焊接HAZ的组织与性能研究

在役焊接过程中,管内流动介质的快速冷却,易使接头出现氢致裂纹。对20#管线钢在不同冷却条件和不同焊接线能量下的HAZ的组织性能进行了模拟研究。结果表明,在流动水冷却下,HAZ出现较多的贝氏体、马氏体和M-A组元等不平衡组织,使得HAZ的硬度高达330HvN5,性能最差。采用大的线能量焊接,形成较多的上贝氏体和粒状贝氏体组织,对改善接头性能有利。因此,在避免烧穿的前提下增大焊接线能量或减小管内介质的冷却能力,减少高硬度不平衡相的形成,可以降低HAZ氢致开裂敏感性。

三元复合驱采出液对20#钢腐蚀的主要影响因素

根据大庆油田三元复合驱采出液水质监测数据,采用灰关联分析和BP神经网络两种方法,对20#钢在三元复合驱采出系统中的腐蚀进行研究。灰关联分析结果表明,影响20#钢腐蚀的主要因素是矿化度、Cl-浓度和HCO3-浓度。针对这些主要影响因素,利用BP神经网络分析了其浓度变化与腐蚀速率的关系。

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。

页岩气地面管道20^(#)钢与碳化钨涂层弯头冲蚀性能研究

针对20^(#)钢90°弯头在页岩气地面测试流程应用时易出现冲蚀的问题,使用超音速等离子喷涂方法制备了碳化钨涂层。采用气固两相冲蚀试验机,对比20^(#)钢和碳化钨涂层弯头在不同冲蚀角度下的冲蚀规律及冲蚀机理。研究结果表明:20^(#)钢冲蚀速率随冲蚀角度增加而降低,冲蚀角度20°时冲蚀最严重;碳化钨涂层冲蚀率随冲蚀角度的增大先增大后减小,50°时冲蚀最严重,其抗冲蚀性能较20^(#)钢提高85%;20^(#)钢和碳化钨涂层低角度冲蚀时为微切削机理,高角度冲蚀时以挤压锻打机理为主。

20#钢及焊缝低温冲击韧性试验研究

以20#钢及焊缝为研究对象,测得不同温度下冲击吸收能量,并采用Boltzmann函数对离散点拟合成冲击吸收能量—温度曲线,得出了20#钢、手工焊焊缝及氩弧焊焊缝处脆性转变温度;通过断口形貌分析,比较了材料的脆性断裂特征,为热氨融霜氨制冷系统中材料及其焊接方式的选择提供一定参考依据。

20钢/316L复合管固液复合制坯工艺研究

双金属复合管在石油运输行业中应用前景广阔,结合性能是考察复合管是否合格的重要指标之一。为了能在轧制成形过程中得到高品质的复合管材,在复合管制坯过程中要求实现界面处的冶金复合。以20钢和316L为原材料,基于结合温度及元素扩散情况,采用固液复合方式,并且结合界面的温度模型及通过Pro CAST软件模拟,获得了外模最佳预热温度为1050—1100℃。通过现场试制界面处实现了冶金复合,在最佳温度范围既保证了固态20钢和液态316L之间能达到冶金复合,又能使元素有充分的扩散时间而增强了界面结合强度,同时又可以防止因元素过渡扩散而导致316L腐蚀性能下降。该方法为后续复合管连轧提供了优良的管坯,可实现高品质复合管的现场生产。

电炉短流程生产20~#管坯钢工艺实践

莱钢特钢厂采用50tUHP电炉—LF精炼—大方坯连铸—半连轧短流程代替原模铸工艺生产20#管坯钢。通过实施精料方针、规范脱氧化工艺、优化吹氩处理工艺、选择最佳二冷区配水模型、采取钢水低过热度浇注和全程保护浇注、控制拉速、控制开轧温度等,产品成材率、合格率分别达到95.8%、99.3%,满足了国标要求。

海水中一种曼尼希碱对20#钢缓蚀行为的电化学特征

根据曼尼希反应的基本原理,设计并制备了一种水溶性的曼尼希碱缓蚀剂(MNX-B)。采用红外和质谱测试,分析了MNX-B的分子结构特征。采用极化曲线和电化学阻抗谱测试,研究了MNX-B及其氯化铈CeCl3对海水中20#钢的缓蚀作用机理。研究表明,MNX-B为吸附成膜、以抑制20#钢海水腐蚀的阳极反应为主的混合控制型缓蚀剂,单剂的缓蚀作用较为有限;MNX-B与阴极沉淀型缓蚀剂CeCl3可产生明显的协同增效作用,共同抑制20#钢海水腐蚀。