压应力对P110套管钢CO2腐蚀产物膜的影响

目前,鲜见压力作用下P110钢在CO2环境中腐蚀行为的综合研究,采用高温高压釜制备了压应力作用下P110钢在CO2环境中的腐蚀产物膜,并用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)观察和分析了P110钢腐蚀产物膜的表面形貌和物相。利用电化学工作站得到了P110钢腐蚀产物膜在溶有饱和CO2的质量分数为3.5%的NaCl溶液中的电化学阻抗谱(EIS)、动电位极化曲线和Mott-Schottky(M-S)曲线等电化学性能。结果表明:P110钢在压应力作用下能形成一层完整的腐蚀产物膜,并且压应力不会改变腐蚀产物膜的物相组成;施加引起弹性形变的压应力(30%σs,90%σs)会使腐蚀产物膜的晶粒变大,晶界减少,腐蚀产物膜中的离子微观通道减少,电荷转移电阻增大,载流子浓度减小,腐蚀电流密度减小;在引起塑性形变的压应力(103%σs)的作用下,腐蚀产物膜的晶粒略微变小,晶界略微增多,载流子浓度和缺陷数量有所增加;对P110钢施加引起弹性形变的压应力能促进腐蚀产物膜的形成,增强膜对基体的保护作用,而施加引起塑性形变的压应力会略微破坏腐蚀产物膜的完整性,但膜仍对基体具有较好的保护作用。

环境介质对P110套管钢电化学性能的影响

模拟了新疆某油田井下地层水环境,采用恒电流法分别检测P110套管钢在不同温度、pH值、矿化度下的自腐蚀电位和极化曲线,考察了不同介质条件下P110套管的电化学性能。结果表明,相对温度而言,pH值和矿化度对P110钢电化学性能影响有限;随着温度的升高,P110钢的开路电位显著负移;温度能影响P110套管表面腐蚀产物膜特性,钝化膜的稳定性随温度上升而逐渐消失,从而导致在高温下P110钢表面不断溶解腐蚀。

某水平井用P110钢级套管接箍的开裂失效分析

对某水平井用P110钢级套管接箍在酸化压裂过程中发生的横向开裂失效进行了系统分析,通过宏观几何尺寸测量、化学成分分析、力学性能测试、组织分析、扫描电镜观察和能谱分析等方法分析了裂纹产生的原因。结果表明,接箍台肩根部的应力集中和超尺寸夹杂物引起的缺口效应叠加作用引发裂纹及并使其扩展,最终导致失效。断面有韧窝,但韧窝非常浅;裂纹周围并无明显塑性变形征兆,是非常危险的断裂形式。

冷却速度对25MnV/P110钢级石油套管相变规律的影响

P110钢级石油套管经过调质热处理实现其良好的综合力学性能,而相变规律是制定热处理工艺的依据,对相变组织的精细控制是产品质量的根本保证。采用热膨胀法通过Gleeble-1500热模拟实验机测定了25MnV钢在1～50℃/s冷却速度下的连续冷却转变(CCT)曲线,并分析了不同冷却速度对相变规律和组织演变的影响。

抗硫套管钢P110SS在高含H_2S/CO_2条件下的硫化物应力腐蚀破裂敏感性

利用高温高压反应釜模拟普光气田的工况环境,采用慢应变速率拉伸试验(SSRT)方法研究了抗硫套管钢P110SS在高含H2S/CO2条件下的硫化物应力开裂(SSC)敏感性。结果表明,在腐蚀环境中P110SS的力学性能和塑性损伤比较严重;随着温度、H2S/CO2分压升高,P110SS力学性能和塑性损伤逐渐减弱,SSC敏感性降低,温度起主导作用;SSC敏感性由高到低顺序:井口工况条件>井中部工况条件>井底工况条件;井口工况是防范SSC的重点。

不同pH氯化钠溶液对P110S油套管钢腐蚀磨损交互作用的影响

采用失重法和电化学方法研究了P110S油套管钢在不同pH氯化钠溶液中的腐蚀磨损行为,分析了试样表面的磨损产物。结果表明:试验钢在pH为3的氯化钠溶液中的腐蚀磨损速率最大,而在pH为7氯化钠溶液中的最小,在不同pH氯化钠溶液中,试验钢的腐蚀与磨损呈正交互作用;腐蚀磨损后试样的自腐蚀电位在pH为11的氯化钠溶液中最低,在pH为3,7的氯化钠溶液中相差不大,溶液pH对腐蚀磨损前试样的自腐蚀电位影响不大;随着氯化钠溶液pH的增加,试样表面磨损变形程度增大,腐蚀产物中氧、铁原子比减小。

抗硫套管钢P110SS在高含H_2S/CO_2、Cl^-共存条件下的腐蚀行为

采用高温高压釜模拟高含H2S/CO2的腐蚀环境,研究了Cl-对抗硫套管钢P110SS腐蚀速率、硫化物应力开裂和氢致开裂的影响。结果表明,抗硫套管钢P110SS的腐蚀速率随介质中Cl-浓度升高先增加后减小,当Cl-浓度达到50g/L时,P110SS腐蚀速率达到最大值;抗硫套管钢P110SS没有出现硫化物应力开裂和氢致开裂的裂纹,其硫化物应力开裂和氢致开裂敏感性较低,原因是均匀细小的回火索氏体组织,有益元素铬、钼、钛、钕、钒的加入以及低含量的有害元素硫和磷。

元素硫对抗硫套管钢P110SS腐蚀行为的影响

采用高温高压反应釜模拟含H2S/CO2的工况,研究了硫元素对P110SS钢在含H2S/CO2环境中腐蚀行为的影响。溶液中含硫后,P110SS钢腐蚀速率和腐蚀严重程度均明显提高。虽然P110SS钢试样未发生硫化物应力开裂,但硫的存在使P110SS钢试样的基体发生严重腐蚀而损失掉很多部分。

油套管用钢P110的CO_2腐蚀动力学研究

利用高温高压腐蚀试验及电化学原位测量技术,并辅以SEM、EDS和XRD等微观分析手段研究了油套管用钢P110在CO2分压为2 MPa、温度为100℃的3.5%NaCl水溶液中的腐蚀失重、界面反应电化学特性、腐蚀产物膜的微观形貌、成分和结构特征,探讨了油套管用钢CO2腐蚀动力学.研究结果表明:油套管用钢P110的CO2腐蚀产物为FeCO3;随腐蚀时间的延长及腐蚀产物膜的形成,平均腐蚀速率逐渐降低、趋势变缓,产物膜生长满足抛物线生长规律;腐蚀产物晶粒逐渐长大并堆垛紧密,逐渐成膜覆盖于金属表面,膜厚先增加后逐渐趋于稳定,对基体保护能力增强;不同腐蚀时间交流阻抗图谱(EIS)的拟合结果表明,极化电阻随着腐蚀时间增加逐渐增大,电极反应由最初的活化控制变为扩散控制.

温度对P110钢在水泥挤出液中钝化膜性能的影响

目的探究P110套管钢在不同温度下生成的钝化膜的性能差异,找到能使P110套管钢生成最稳定钝化膜的温度,同时了解该温度下氯离子对钝化膜的破坏规律。方法利用极化曲线、交流阻抗谱(EIS)和Mott-Schottky测试,研究了P110套管钢材料在pH值为13.0的水泥挤出液中浸泡4 d的钝化行为,讨论了在低、中、高(40、65、90℃)三种温度下生成的钝化膜的稳定性,并用扫描电子显微镜(SEM)对各试样表面微观形貌进行观察。最后在溶液中加入不同浓度的氯离子,通过测试极化曲线了解氯离子对钝化膜的破坏规律。结果试样在40、65、90℃下的腐蚀电流密度分别为2.2727×10-6、4.0452×10-7、1.7081×10-5 A/cm2,膜电阻分别为100 100、238 200、5480?·cm2。40、65℃下所生成的钝化膜呈p型半导体特征,而90℃下呈双极型半导体特征。65℃下,随着氯离子浓度的增加,试样的腐蚀电位负移,耐蚀性逐渐降低,腐蚀速率增大,当浓度达到0.1mol/L时,钝化膜的膜层结构已被破坏。结论 P110套管钢在pH值为13.0的水泥挤出液中浸泡4d,表面能够生成钝化膜。在65℃溶液中生成的钝化膜耐蚀性最好,膜层结构更加致密,40℃次之,90℃最差。氯离子对钝化膜有侵蚀作用,高浓度的氯离子可以直接导致稳定钝化膜的破坏。

P110SS钢在高含H_2S与CO_2条件下的腐蚀规律

利用高温高压实验装置,研究了P110SS套管钢在3种典型高含H_2S/CO_2工况条件下的腐蚀速率和硫化物应力腐蚀开裂(SSCC)现象。实验结果表明:随H_2S分压、CO_2分压、温度增加,P110SS钢的腐蚀速率先降低再升高;P110SS钢的回火索氏体组织使其具备较为优良的抗SSCC性能;随H_2S分压、CO_2分压、温度增加,SSCC敏感性降低,温度起主导作用,井口工况SSCC敏感性最高。

低H_(2)S和高CO_(2)分压下超深井用P110SS油套管钢腐蚀特征研究

研究了P110SS钢在含低硫化氢油气井下腐蚀规律及特征。通过高温高压反应釜模拟超深井的腐蚀工况,对P110SS钢在不同温度、H_(2)S、CO_(2)分压条件下进行浸泡实验,通过腐蚀失重计算其腐蚀速率,辅以SEM、EDS和XRD等手段对腐蚀产物的形貌和成分进行表征。结果表明,H_(2)S、CO_(2)分压增大均会导致P110SS的腐蚀速率增大;然而温度升高却降低其腐蚀速率。分析腐蚀产物可见,H_(2)S、CO_(2)浓度和温度的变化均会导致腐蚀产物成分和结构发生转变。说明在高温高压条件下,H_(2)S腐蚀起主导作用,Fe7S8腐蚀产物对基体的保护作用较差,腐蚀速率高;低H_(2)S分压下,CO_(2)腐蚀起主导作用,腐蚀速率的大小取决于腐蚀产物膜的致密性;相比于CO_(2),温度对腐蚀速率的影响更显著。

抗硫套管钢P110SS在高含H_2S/CO_2环境中的腐蚀行为和硫化物应力开裂敏感性研究

利用高温高压反应釜模拟普光气田的工况环境,研究抗硫套管钢P110SS在高含H2S/CO2环境中的腐蚀行为和硫化物应力开裂(SSC)敏感性.结果表明,随着温度和H2S/CO2分压的升高,P110SS的腐蚀速率先降低后升高,而在相当于井中部工况的环境中,钢的腐蚀速率最低,腐蚀产物膜明显脱落.在高含H2S/CO2环境中,采用四点弯曲法加载达到P110SS屈服强度的90%时,试样表面未发现裂纹,表明SSC敏感性比较低.

成膜电位对石油套管P110钢钝化膜电化学性能的影响

采用动电位极化、电化学阻抗和电容测量等方法研究了P110钢在0.5 mol/L Na2CO3+1 mol/L NaHCO3缓冲溶液中生成的钝化膜的电化学性能。结果表明,P110钢在-0.2 V^0.8 V发生了明显的钝化现象;随着成膜电位的正移,钝化膜更加致密和稳定,耐蚀性更好;P110钢在该缓冲溶液中生成的钝化膜是n型半导体,随着成膜电位的正移,施主密度更低,对基体的保护作用增强。