20#钢在CO_2/H_2O气液两相塞状流中的腐蚀行为

采用自主设计动态腐蚀实验装置研究20#钢在CO_2/H_2O两相塞状流条件下的腐蚀行为,利用失重法、SEM、EDS和XRD等手段对腐蚀试样进行腐蚀速率分析、腐蚀形貌观察以及腐蚀产物成分与膜层结构特征分析.结果表明:随时间的延长腐蚀速率呈先小幅减小、后快速增大、再明显降低的趋势,4h和8h分别达实验条件下的最大值(2.074 6 mm/a)和最小值(1.898 8 mm/a);下管壁腐蚀形貌特征表明随时间延长腐蚀产物膜层由初始阶段疏松团絮状产物+细小针状产物组成含有微裂纹的单层腐蚀产物膜层逐渐转变为双层腐蚀产物膜,外层膜疏松其具有贯穿性裂纹,而内层膜相对致密并随时间延长致密度逐渐提高,EDS分析结果表明内层相对致密膜层的铁含量高于外层膜,属于富铁腐蚀产物,外层相对疏松膜层的碳氧元素含量之和相比内层膜较高;在同时间段上管壁腐蚀产物沿垂直流动方向呈条带状分布,由初始粗大疏松产物颗粒逐渐转变为具有规则排列特征的晶粒;腐蚀产物主要由Fe、C、O三种主要元素组成,主要组成相有Fe_3C、FeCO_3、Fe_3O_4、FeOOH.

CO_2分压对20#钢在CO_2/H_2O气液两相塞状流中腐蚀行为的影响

利用失重法、SEM、EDS、XRD和XPS等分析方法在自主设计的动态腐蚀实验装置上研究了CO_2分压对20#钢在CO_2/H_2O气液两相塞状流中腐蚀行为的影响,对腐蚀试样进行了腐蚀速率分析、腐蚀形貌特征观察以及腐蚀产物成分与膜层结构特征分析。结果表明:随CO_2分压的增加腐蚀速率增加,0.04 MPa、0.28 MPa下分别达到腐蚀速率最小值(1.160 9 mm/a)和最大值(1.898 8mm/a);上管壁腐蚀产物随着CO_2分压的增加最终形成颗粒较大的节瘤状产物,下管壁腐蚀产物由球形颗粒形成初始致密的单层膜逐渐转变为由致密的内层膜和具有网状连通裂纹的片状疏松外层膜构成;经EDS元素分析可知上下壁面的腐蚀产物均由Fe、C、O三种元素构成,XPS分峰图谱显示C 1s、O 1s和Fe 2p均出现了三个拟合峰位,结合XRD分析可知腐蚀产物的主要组成相有Fe_3C、FeCO_3、Fe_2O_3、Fe_3O_4、FeOOH。

20钢在CO2/水两相塞状流条件下的初期腐蚀行为

通过失重法、SEM、X射线光电子能谱分析(XPS)等方法研究了20钢在CO2/水气液两相塞状流条件下初始阶段的腐蚀行为。结果表明:腐蚀过程初期存在明显的腐蚀速率减速过渡阶段,不同CO2压力下腐蚀速率的差异随着腐蚀时间的延长而逐渐减小;腐蚀产物的沉淀从管壁表面的缺陷处或晶界处开始,进而向周围扩展直至腐蚀产物在管壁表面全部覆盖,管壁表面最初形成针状腐蚀产物层,而后在其表面逐渐形成絮凝腐蚀产物;腐蚀产物层中的主要组成相有Fe3C、FeCO3、FeOOH和Fe3O4。