镍基合金825在元素硫环境中的局部腐蚀特征

通过模拟普光气田元素硫沉积环境,调节腐蚀体系的温度,研究了固溶强化镍基合金825的腐蚀特征,并利用扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)等技术手段研究了镍基合金825发生点蚀后腐蚀产物的形貌和成分。结果表明,一定温度下元素硫(S8)与酸性NaCl溶液共同作用使镍基合金825产生明显的以点蚀为主的局部腐蚀。腐蚀产物层存在开裂现象,其腐蚀产物主要由Cr、Ni、S、O等元素组成。镍基合金825在高于元素硫熔点的温度及Cl-存在条件下易发生局部腐蚀。

高温高压H_2S/CO_2环境中镍基合金825的腐蚀行为

针对高含硫油气田开发过程中所面临的材料腐蚀问题,采用高温高压哈氏合金反应釜,对镍基合金825在高含量H2S/CO2环境中的腐蚀行为进行了研究,利用SEM、EDS、电化学等手段分析了腐蚀试样的微观形貌和结构特征,探讨了腐蚀机理。结果表明,在高温高压H2S/CO2环境中825合金腐蚀很轻微,其最大腐蚀速率仅为0.068mm/a,应力腐蚀试样表面没有出现裂纹,但有点蚀,点蚀在晶界处形核,表明镍基合金的晶面为其薄弱环节,容易遭到破坏。

H_2S/CO_2腐蚀环境中镍基合金825表面钝化膜的电化学特性

在模拟高温高压H_2S/CO_2气田腐蚀环境中对镍基合金825表面钝化膜进行腐蚀试验,利用电化学方法测量其极化曲线、电化学阻抗谱(EIS)和Mott-Schottky曲线(M-S曲线),研究了温度和H_2S/CO_2分压比对其表面钝化膜电化学特性的影响。结果表明:温度和H_2S/CO_2分压比对镍基合金825表面钝化膜的电化学行为影响规律相同,温度升高或H_2S/CO_2分压比增大时,双电层电容和钝化膜电容均增大,电荷转移电阻和钝化膜电阻减小,载流子浓度增大,说明温度升高和H_2S/CO_2分压比增大时,钝化膜的致密性降低,容易遭到破坏,厚度减薄,对基体的保护性降低。

镍基合金825在模拟油气井含CO2环境中的耐蚀性研究

针对深层油气井开采过程中的CO2腐蚀问题,采用高温高压釜模拟腐蚀试验和动电位极化曲线、电化学阻抗谱(EIS)等测试手段研究了镍基合金825在苛刻CO2环境中的腐蚀行为。试验结果表明:镍基合金825在210℃、CO2分压4.4 MPa的腐蚀环境中,腐蚀速率为0.015 7 mm/a,均匀腐蚀很轻微,表现出良好的抗均匀腐蚀性能;镍基合金825的阳极极化曲线呈现出明显的钝化区,且在120℃、CO2分压为3.5 MPa条件下存在二次钝化现象;随着温度升高,CO2分压增大,自腐蚀电位负移,腐蚀驱动力变大;EIS表明电化学阻抗谱有明显的容抗弧特征,电荷转移电阻呈减小的趋势,而钝化膜电容呈减少趋势,电化学腐蚀动力学阻滞性能减弱,降低了镍基合金825在模拟工况中的耐蚀性。

硫原子在镍基合金825(001)面吸附的第一性原理研究

元素硫在镍基合金表面吸附产生严重的电化学腐蚀,为从原子尺度研究硫腐蚀机理,采用第一性原理方法,构建并优化了镍基合金825的晶胞结构模型,计算分析了S原子在镍基合金825耐蚀性较差面(001)晶面的吸附及电子转移情况.结果表明:Ni原子占据顶角,Cr原子和Fe原子对称占据面心是镍基合金825稳定的晶胞结构;原子S在镍基合金825(001)面上最稳定的吸附位为四重穴位,吸附能为-6.51eV;S吸附前后的态密度(DOS)和二维电荷差分密度图(DCD)对比发现,镍基合金825中Fe与S之间电荷偏移明显,形成离子键,易生成腐蚀产物FexSy.S的吸附对镍基合金825中Cr原子的电子分布影响不大,且合金中Cr和Ni抑制了合金中Fe与S之间的相互作用,从而提高了合金耐蚀性.

Incoloy 825镍基合金的低周疲劳行为

为了研究Incoloy 825镍基合金的循环应力响应行为和低周疲劳行为,在室温和760℃下进行外加总应变幅控制下的疲劳实验,确定了合金在不同温度下的应变疲劳参数.利用透射电子显微镜和扫描电子显微镜分析了合金疲劳变形后的位错亚结构与断口形貌.结果表明,室温下合金呈现先循环硬化后循环软化的特征,而在760℃下合金则呈现先循环硬化后循环软化或循环稳定的特征.在不同温度下合金的塑性应变幅、弹性应变幅与断裂时的载荷反向周次之间均呈现单斜率线性关系,并分别服从Coffin-Manson和Basquin公式.在室温和760℃下合金的低周疲劳变形机制主要为平面滑移,且疲劳裂纹均以穿晶方式萌生和扩展.

焊接工艺对Incoloy 825镍基合金接头力学性能及耐腐蚀性能的影响

采用不同的焊接工艺对Incoloy 825镍基合金进行焊接,并对比分析了不同焊接工艺下焊接接头的力学性能及耐腐蚀性能。结果表明:纯钨极氩弧焊工艺焊接接头的强度、韧性最佳,药芯焊丝气体保护焊工艺接头的最差,埋弧焊及焊条电弧焊工艺接头的居于其间;通过进行点蚀、晶间腐蚀、H_(2)S应力腐蚀、CO_(2)应力腐蚀及高温高压CO_(2)腐蚀试验,表明纯钨极氩弧焊工艺焊接接头的耐腐蚀性能最优,为后续工程项目焊接工艺开发提供了良好的借鉴。

Incoloy 825镍基合金药芯焊丝气保焊工艺试验

介绍了药芯焊丝气保焊(FCAW-G)的工艺特点,依托液化天然气(LNG)项目进行Incoloy 825镍基合金-196℃超低温条件下的焊接工艺开发。焊接工艺评定试验(WPQT)结果表明:焊接接头的抗拉强度高于母材605 MPa下限,满足标准要求;根弯/面弯试样弯曲180°,结果符合标准要求,焊接接头塑性良好;焊缝及热影响区-196℃超低温冲击试验结果,其侧向膨胀值满足标准≥0.38mm要求,焊接接头具有良好的超低温韧性。

Incoloy825镍基合金与低温碳钢的焊接工艺研究

介绍了应用于液化天然气项目中的Incoloy825镍基合金与低温碳钢，分析了母材的焊接性，进行．46℃低温环境异种金属的钨极氩弧焊（GTAw）＋焊条电弧焊（SMAW）焊接工艺评定。焊接接头的抗拉强度高于低温碳钢母材标准的下限415MPa，接头的拉伸性能符合要求；根弯和面弯试样弯曲180°，没有出现缺陷，同时宏观照片没发现裂纹及未熔合等缺陷；维氏硬度满足焊缝及825镍基合金侧〈330HV10、低温碳钢侧〈248HV10要求，表明焊接接头具有良好的塑性；焊缝及热影响区的低温冲击试验，满足单个值〉20J、平均值〉27J（本试验为小尺寸试样，满足单个值〉15J、平均值〉20．25J）要求，接头在-46℃低温的条件下具有良好的韧性。给出了焊接过程中的质量控制措施，成功地开发了GTAW＋SMAW焊接工艺。

某热采井825镍基合金液控管道腐蚀原因分析

某热采井825镍基合金液控管道在运行3个月后发生腐蚀失效。通过管材化学成分、力学性能和显微组织分析,腐蚀产物形貌与成分分析对失效管道的腐蚀原因及机理进行了研究。结果表明:825镍基合金液控管道外壁发生严重点蚀,腐蚀失效的原因是氧腐蚀和硫腐蚀,硫来源于井下H2S与注蒸汽中的O2反应生成。