中国腐蚀与防护学报, 2023, 43(3): 611-618 DOI: 10.11902/1005.4537.2022.225

研究报告

低H2S和高CO2分压下超深井用P110SS油套管钢腐蚀特征研究

幸雪松1, 范白涛1, 朱新宇2, 张俊莹2, 陈长风,2

1.中海油研究总院有限责任公司 北京 100028

2.中国石油大学(北京)新能源与材料学院 北京 102249

Corrosion Characteristics of P110SS Casing Steel for Ultra-deep Well in Artificial Formation Water with Low H2S and High CO2 Content

XING Xuesong1, FAN Baitao1, ZHU Xinyu2, ZHANG Junying2, CHEN Changfeng,2

1.CNOOC Research Institute Co., Ltd., Beijing 100028, China

2.School of New Energy and Materials, China University of Petroleum, Beijing 102249, China

通讯作者: 陈长风,E-mail:chen_c_f@163.com,研究方向为腐蚀与防护

收稿日期: 2022-07-07   修回日期: 2022-09-08  

Corresponding authors: CHEN Changfeng, E-mail:chen_c_f@163.com

Received: 2022-07-07   Revised: 2022-09-08  

作者简介 About authors

幸雪松,男,1978年生,高级工程师

摘要

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、H2S、CO2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,H2S、CO2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,H2S、CO2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,H2S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H2S分压下,CO2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CO2,温度对腐蚀速率的影响更显著。

关键词: P110SS油套管钢 ; 低H2S分压 ; 腐蚀速率 ; 腐蚀产物膜成分

Abstract

The corrosion condition of ultra-deep oil- and gas-wells is simulated via a high-temperature and high-pressure reaction kettle that can adjust the temperature, H2S- and CO2- partial pressure of the artificial formation waters. The corrosion characteristics of P110SS steel in the artificial formation water by varying temperature, and H2S- and CO2-partial pressure, was assessed by means of immersion test, SEM, EDS and XRD. The results show that the corrosion rate of P110SS increased with the increase of H2S and CO2 partial pressure, but decreased with the increase of temperature. By analyzing the corrosion products, it is found that the change of H2S-, CO2- partial pressure and temperature will lead to the change of composition and structure of corrosion products. This shows that under the condition of high temperature and high pressure, the corrosion of H2S is dominant, the corrosion product of Fe7S8 has poor protectiveness and thus the steel presents high corrosion rate, and the corrosion of CO2 is dominant under the condition of low H2S partial pressure, the corrosion rate depends on the compactness of the corrosion product film. However, the effect of temperature on the corrosion rate is more significant than that of CO2.

Keywords: P110SS casing steel ; low H2S partial pressure ; corrosion rate ; composition of corrosion product film

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幸雪松, 范白涛, 朱新宇, 张俊莹, 陈长风. 低H2S和高CO2分压下超深井用P110SS油套管钢腐蚀特征研究. 中国腐蚀与防护学报[J], 2023, 43(3): 611-618 DOI:10.11902/1005.4537.2022.225

XING Xuesong, FAN Baitao, ZHU Xinyu, ZHANG Junying, CHEN Changfeng. Corrosion Characteristics of P110SS Casing Steel for Ultra-deep Well in Artificial Formation Water with Low H2S and High CO2 Content. Journal of Chinese Society for Corrosion and Protection[J], 2023, 43(3): 611-618 DOI:10.11902/1005.4537.2022.225

深层油气资源的开发是当前油气工业发展的方向,由于深井、超深井管柱内的温度和压力进一步增加,使得井筒管柱高温高压H2S/CO2腐蚀愈发严重,这是深层油气资源开发所面临的非常突出的问题[1, 2]。有关H2S和CO2共存情况下的腐蚀,目前较为一致的观点是两者存在竞争协同效应[3, 4],其形成的腐蚀产物主要为FeCO3和不同形态的硫铁化合物。Pots等[5]给出了不同H2S和CO2的分压比对腐蚀产物类型和腐蚀速率控制模式,当pCO2/pH2S<20时,腐蚀受H2S控制,腐蚀产物为FeS;当500>pCO2/pH2S>20时,腐蚀受H2S和CO2混合控制,腐蚀产物为FeCO3和FeS;当pCO2/pH2S>500时,腐蚀受CO2控制,腐蚀产物为FeCO3,赵国仙等[6]也支持这一观点。然而,对于H2S和CO2共存情况下的腐蚀速率变化规律还有待进一步认识[7~10]

抗硫管P110SS钢级油套管 (简称P110SS钢) 因其经济性和较低的硫化物应力腐蚀开裂 (SSCC) 敏感性广泛用于含硫油气田中[11]。针对P110SS钢在高的含硫油气井中的腐蚀行为已有很多相关研究[12~17]。目前,H2S和CO2共存情况下的腐蚀速率会受到温度、压力的影响出现复杂变化[18~20]。温度对H2S/CO2腐蚀的影响方面,研究表明在超过80 ℃的高温区,单一CO2腐蚀的腐蚀速率随着温度升高而降低[21, 22],主要原因被归结于FeCO3对基体保护作用随温度变化发生转变[23~25]。但在含有H2S的腐蚀环境中,温度升高腐蚀速率也会增大。即H2S往往在低温区降低CO2腐蚀速率,而在高温区增大CO2的腐蚀速率。例如,Sun等[14]、于浩波等[15]研究表明,温度低于100 ℃时,P110SS钢的腐蚀速率随温度变化基本保持不变,但温度超过120 ℃,其腐蚀速率随温度升高明显上升。Li等[13]研究表明,当温度在90~150 ℃之间时,随温度升高,P110SS钢腐蚀速率也会出现上升的趋势。H2S分压的影响甚至会出现反常现象,Sun等[14]研究表明高温区随着H2S分压增加,腐蚀速率也增大,但在中低温区,H2S分压的增加反而会降低腐蚀速率,何松等[26]在中温区测试P110SS腐蚀速率也出现了相同的现象。

上述H2S/CO2腐蚀速率的复杂变化,越来越多的学者认为与H2S腐蚀过程中形成的多种晶型的硫铁化合物有关[17, 27~29]。Smith等[4]提出腐蚀产物的性质是影响腐蚀速率的主要因素之一,腐蚀产物膜会影响离子的传输、扩散。Sun等[14]通过分析不同条件下形成的硫铁化合物的离子选择性与腐蚀行为之间的关联表明,随着温度、H2S分压的变化,硫铁化合物的种类和晶型也发生改变,阴离子选择性的腐蚀硫铁化合物如磁黄铁矿、硫铁矿容易产生局部腐蚀,均匀腐蚀速率也很高;而阳离子选择性的硫铁化合物如立方硫化亚铁、马基诺矿,对基体有良好的保护性,因此腐蚀速率低,也呈现均匀腐蚀。

尽管Pots等[5]给出了H2S/CO2腐蚀行为的控制模式,但近期研究表明,微量H2S存在对CO2腐蚀也会造成明显影响[30~32]。Choi等[12]和Ma等[17]研究结果则表明,微量H2S对CO2腐蚀具有抑制作用,其原因归结于表面形成了一层硫化铁薄膜,抑制了阳极溶解过程。但总体而言,目前对抗硫油套管在高温、微含H2S条件下的认识仍有诸多不足[33~35]。因此,研究低含H2S、高含CO2环境下P110SS钢级油套管的腐蚀行为,有助于进一步理解油套管腐蚀的机制。

我国渤海油气田普遍存在高含CO2、低含H2S的深井,CO2含量高达16.3%,仅含微量H2S。这种工况环境中P110SS钢能否满足井下使用要求还没有足够数据支持,腐蚀动力学控制机制还不清楚,因此,本文对P110SS钢在不同温度、低H2S分压和高CO2分压环境下的腐蚀行为进行了研究,主要包括腐蚀速率、腐蚀形貌和腐蚀产物成分的表征。探讨了P110SS钢在不同环境变量下的腐蚀行为与规律及其在相关工况下应用的可行性。

1 实验方法

实验材料选用抗硫低合金钢P110SS钢级油套管钢,其化学成分 (质量分数,%) 为:C 0.26,Cr 0.49,Ni 0.26,Mo 0.6,Mn 0.6,Si 0.26,S 0.003,P 0.01,Ti 0.02,Nb 0.005,V 0.005,其余成分为Fe。显微组织为回火索氏体。浸泡试样尺寸为50 mm×10 mm×3 mm,实验前将挂片试样做好标记,接着依次通过200#、400#、800#的砂纸打磨,去离子水冲洗,酒精脱水,冷风干燥,随后用游标卡尺测量试样尺寸并用电子天平称量。浸泡试验在高温高压反应釜中进行。

实验溶液为模拟地层水溶液,其组成 (g/L) 为:CaCl2 0.222,MgCl2·6H2O 0.305,NaHCO3 1.084,Na2SO4 0.284,Na2CO3 0.138,NaCl 5.61,KCl 0.015。模拟井筒工况环境腐蚀实验在高温高压反应釜中进行,实验前,将处理好的试样和溶液装入釜内后密封,通高纯氮气除氧2 h,升温至设定温度后,分别通入H2S和CO2气体到设定压力,具体实验温度及H2S、CO2压力 (分别用pH2SpCO2表示) 见表1。浸泡实验周期为7 d。浸泡期后,取出试样,用去离子水和酒精清洗表面带有腐蚀产物膜的样品,晾干。采用Quanta 200F场发射坏境扫描电镜 (FEI) 观察反应后挂片表面的腐蚀产物形貌及腐蚀产物的分层情况,同时对腐蚀产物成分进行元素分析,通过D8 Focus X射线衍射仪 (XRD) 标定腐蚀产物的成分。

表1   P110S油套管钢腐蚀失重实验条件

Table 1  Weightloss test conditions for P110S oil casing steel

ConditionT / ℃pH2S / kPapCO2 / MPat / h
Scheme 12200/2/10/204168
Scheme 2100/140/180/220210168
Scheme 310021/4/10168
22021/4/10168

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2 结果与讨论

2.1 腐蚀速率变化规律

图1为P110SS钢在不同环境变量中的腐蚀速率图。其中图1a是在10 MPa pCO2和2 kPa pH2S而温度不同条件下的腐蚀速率结果。可以看出,P110SS钢在100 ℃时腐蚀速率最高,为2.32 mm/a;当温度升高至220 ℃,腐蚀速率明显下降,这与CO2腐蚀的规律相似,即中温区60~100 ℃区间腐蚀速率较高,进一步升高温度腐蚀速率反而显著降低。一般而言,温度升高对反应动力学起加速作用,这种腐蚀速率随温度升高而降低的情况除与腐蚀性气体溶解度降低,导致H+浓度降低,阴极去极化作用减弱有关外,通常与腐蚀产物的保护性提高有关。

图1

图1   P110SS钢在不同温度、H2S和CO2分压下的腐蚀速率

Fig.1   Corrosion rates of P110SS steel under conditions of 100~220 ℃ (a), 0~20 kPa pH2S (b) and 1~10 MPa pCO2 (c)


图1b为220 ℃、4 MPa pCO2条件下,当pH2S从0 kPa升至20 kPa时腐蚀速率的变化。可以看出,随H2S分压升高,腐蚀速率呈现上升趋势。值得注意的是,纯CO2环境下P110SS的腐蚀速率为0.04 mm/a,这符合CO2腐蚀在高温下腐蚀速率较低的特征;然而,在添加了2 kPa H2S之后,腐蚀速率增加了4倍,达到0.16 mm/a;进一步,当H2S分压的增加以后,可以看出腐蚀速率也随着增加。这说明高温环境下,微量H2S也会对H2S/CO2共存条件下的腐蚀行为起到重要的影响,即使pCO2/pH2S>500的情况,H2S的影响也不能忽略。

图1c是H2S分压为2 kPa时,CO2分压变化对腐蚀速率的影响,尽管随CO2分压升高,P110SS钢在100和220 ℃下腐蚀速率均呈上升趋势,但CO2对腐蚀速率的影响在温度100 ℃时要比200 ℃要显著。而且P110SS钢在100 ℃的腐蚀速率均显著大于220 ℃。这进一步说明导致腐蚀速率变化的关键因素还是在于腐蚀产物。在H2S/CO2共同控制的环境下,腐蚀产物膜的成分和结构发生改变,从而影响腐蚀速率[20, 36, 37]

2.2 腐蚀产物演变规律

图2为P110SS钢在220 ℃,4 MPa CO2,不同H2S分压下的腐蚀产物的微观形貌图片。图3为不同H2S分压下腐蚀产物的XRD图谱及2 kPa H2S和20 kPa H2S分压下腐蚀产物的EDS信息。220 ℃单一CO2环境下腐蚀产物呈菱形的块状,致密完整的堆垛于试样表面 (图2ae),XRD与能谱分析确定腐蚀产物为菱铁矿 (FeCO3)。当H2S分压为2 kPa时,腐蚀产物呈双层结构 (图2bf)。可以看出表层 (图2a) 是不规整的菱形颗粒状腐蚀产物,图3a XRD结果显示腐蚀产物仅为FeCO3;这层FeCO3未能完全覆盖基体表面,可以观察到下面有一层非常薄的腐蚀产物 (图3f),能谱显示 (图3b) 存在S,说明形成了FeS,XRD实验结果未发现FeS存在的原因可能是底层腐蚀产物较薄,硫铁化物较少所致。

图2

图2   在220 ℃下4 MPa pCO2pH2S不同时P110SS腐蚀产物微观形貌图

Fig.2   SEM surface morphologies of P110SS steel after corrosion at 220 ℃ under 4 MPa pCO2 and 0 (a, e), 2 (b, f), 10 (c, g) and 20 kPa pH2S (d, h)


图3

图3   在220 ℃下4 MPa pCO2时P110SS钢腐蚀产物XRD及EDS 分析结果

Fig.3   XRD patterns (a) of P110SS steel after corrosion at 220 ℃ under 4 MPa pCO2 and varied pH2S, and corresponding EDS results of corrosion products formed under 2 kPa (b) and 20 kPa (c) pH2S


当H2S分压升高至10 kPa时 (pCO2/pH2S=400),表层FeCO3结晶的排列更为稀疏,结合XRD的结果可确定,底层为紧密排列的具有阴离子选择性的六方片状磁黄铁矿Fe7S8交织而成 (图2c3g),这表明腐蚀受H2S和CO2共同控制。随H2S分压进一步上升至20 kPa (pCO2/pH2S=200),试样表面无FeCO3 (图2d),腐蚀产物均为片状的磁黄铁矿Fe7S8,且单个层片的厚度明显增加 (图2h),这表明此时腐蚀由H2S控制。综上,在高温220 ℃时,随H2S分压由2 kPa增加到20 kPa时,腐蚀由H2S/CO2混合控制转变为H2S控制。

图4图5分别为P110SS钢在220 ℃,4 MPa pCO2,不同pH2S下的腐蚀产物的微观形貌图片和XRD衍射图谱。分析温度对腐蚀产物的影响表明,在100~180 ℃温度区间,P110SS钢级油套管在CO2分压为10 MPa、H2S分压为2 kPa环境中形成的腐蚀产物呈块状堆垛于样品表面,并且腐蚀产物也出现分层现象 (图4a~c)。从图5 XRD的测试结果可以判断出,外层腐蚀产物为FeCO3,内层则形成了Fe的硫化物。当温度为220 ℃时,腐蚀产物形貌发生转变,主要时由薄片状腐蚀产物构成,少量的不规则结晶覆盖在表面,图5分析结果显示不规则结晶腐蚀产物为FeCO3,片状腐蚀产物为Fe7S8

图4

图4   在2 kPa pH2S和10 MPa pCO2下温度不同时P110SS腐蚀产物微观形貌

Fig.4   SEM morphologies of P110SS steel after corrosion under 2 kPa pH2S and 4 MPa pCO2 at 100 ℃ (a), 140 ℃ (b), 180 oC (c) and 220 ℃ (d)


图5

图5   在2 kPa pH2S和10 MPa pCO2时不同温度条件下P110SS钢腐蚀产物XRD 分析结果

Fig.5   XRD patterns of corrosion products formed on P110SS steel after corrosion under 2 kPa pH2S and 4 MPa pCO2 at different temperatures


上述结果表明在100~180 ℃时,腐蚀受H2S/CO2混合控制。在220 ℃下,腐蚀产物在热力学上有向硫铁化合物转变的趋势,腐蚀受H2S控制。

图67分别为100和220 ℃下,H2S分压2 kPa时,P110SS钢在1、4和10 MPa CO2分压下腐蚀168 h之后的腐蚀产物膜微观形貌图片和XRD衍射图谱。从图6ad可以看出,100 ℃时产生的腐蚀产物均为FeCO3,在CO2分压为1 MPa时,碳酸亚铁晶体颗粒大小不均匀,A区的晶体颗粒明显小于B区,且存在大块状的Fe/Ca的碳酸复盐团簇,这说明在该条件下,腐蚀动力学过程十分剧烈,FeCO3长大速度很快。从图6bc可以看出,随CO2分压升高,FeCO3晶体颗粒有明显变大的趋势,且腐蚀产物膜出现局部脱落,对基体的保护性较差。

图6

图6   在100和220 ℃下2 kPa pH2S以及不同pCO2时P110SS钢腐蚀产物微观形貌

Fig.6   SEM morphologies of P110SS after corrosion at 100 ℃ (a-c) and 220 ℃ (d-f) under 2 kPa pH2S and 1 MPa (a, d), 4 MPa (b, e) and 10 MPa (c, f) pCO2


图7

图7   在100和220 ℃下2 kPa pH2S和不同pCO2时P110SS钢腐蚀产物XRD分析结果

Fig.7   XRD patterns of P110SS steel after corrosion under 2 kPa pH2S and varied pCO2 at 100 ℃ (a) and 220 ℃ (b)


220 ℃下,随CO2分压的升高,FeCO3的分布更加稀疏,在1 MPa CO2条件下,可以看到FeCO3颗粒表面有絮状绒毛出现,结合能谱的结果推测,可能是某种硫铁化物在FeCO3表面的初期结晶,腐蚀产物存在分层现象。4 MPa CO2时腐蚀产物呈现清晰的双层结构,底部含有大量S。10 MPa时出现磁黄铁矿 (Fe7S8),且FeCO3明显减少。推测可能在高温环境下,随总压力升高,腐蚀产物在热力学上更容易形成硫铁化物,腐蚀逐渐由CO2控制转变为H2S控制,腐蚀产物性质的转变对腐蚀速率起控制作用。

2.3 低H2S高CO2环境下的腐蚀行为

尽管图1a中不同温度下低H2S、高CO2分压环境中P110SS钢的腐蚀速率变化规律与单一CO2腐蚀规律相似,但结合腐蚀产物的分析可以发现,在低H2S环境中均出现了Fe的硫化物,特别是在220 ℃时2 kPa H2S分压下,已产生硫铁化物腐蚀产物层,20 kPa H2S分压下,腐蚀产物主要是磁黄铁矿 (Fe7S8),腐蚀速率随H2S分压升高呈现出明显的增大趋势,表明腐蚀速率主要受H2S腐蚀控制,这也解释了图1c中CO2分压的增加对腐蚀速率影响不大的原因。通过腐蚀产物结构的分析还可以明确,在100 ℃时腐蚀产物主要是FeCO3,腐蚀速率受CO2腐蚀模式控制,而220 ℃时腐蚀产物出现了磁黄铁矿 (Fe7S8),腐蚀过程虽有CO2的参与,但腐蚀速率受H2S分压影响更大,因此,在100 ℃时CO2分压的变化对腐蚀速率会造成比较显著的影响,而到了220 ℃时,CO2分压的影响并不明显。

需要注意一点的是,220 ℃下当腐蚀受H2S腐蚀模式控制时,尽管CO2的分压增加到10 MPa,溶液中的H+浓度大幅度增加,但腐蚀速率的变化却不明显,这可能与腐蚀产物磁黄铁矿 (Fe7S8) 的离子选择性有关[15]。研究表明磁黄铁矿具有阴离子选择性,因此对阳离子的迁移有一定的阻碍作用,在这种情况下溶液中的H+穿过腐蚀产物扩散到金属/膜的界面可能受到阻碍,结果导致CO2的分压对腐蚀速率的影响不显著[14]

上述研究对于预测低H2S、高CO2分压的油气井筒从井口到井底的油管的腐蚀速率,掌握井筒不同位置处的服役寿命以及理解其中的机制都能起到指导作用。

3 结论

(1) 在低H2S、高CO2分压环境中,P110SS钢在100 ℃时腐蚀产物以FeCO3为主,腐蚀速率受CO2腐蚀模式控制;220 ℃时,即使H2S分压低到2 kPa,腐蚀产物也存在硫铁化物,腐蚀主要受H2S腐蚀模式控制。在100~220 ℃之间,腐蚀产物出现分层情况,外层以FeCO3为主,内层出现Fe的硫化物,腐蚀速率受H2S/CO2混合控制。

(2) 在100 ℃下,当腐蚀速率受CO2腐蚀模式控制时,CO2分压的增加才能明显改变腐蚀速率;而在220 ℃下,腐蚀速率受H2S腐蚀模式控制时,CO2分压的增加对腐蚀速率的影响就不显著,此时H2S的分压的增加则能显著改变腐蚀速率。

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Ion-selectivity of iron sulfides and their effect on H2S corrosion

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Effect of crystal structure and ion selectivity of corrosion products on corrosion behavior of P110S low alloy steel in H2S/CO2 environment

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于浩波, 刘家宁, 杨 明 .

腐蚀产物晶体结构及离子选择性对P110S低合金钢在H2S/CO2环境中腐蚀行为的影响

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Corrosion behavior and material selection of tubing for a H2S containing gas well

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毛学强, 谢俊峰, 樊 文 .

某气田含硫气井井筒的腐蚀行为及防腐蚀选材

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Ma H Y, Cheng X L, Li G Q, et al.

The influence of hydrogen sulfide on corrosion of iron under different conditions

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A case study of the design and operation of a high CO2 production with H2

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Zhao G X, Lv X H, Li H L, et al.

Effect of temperature on CO2 corrosion behaviour of P110 steel

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赵国仙, 吕祥鸿, 李鹤林 .

温度对P110钢CO2腐蚀行为的影响

[J]. 中国腐蚀与防护学报, 2005, 25: 93

[本文引用: 1]

在模拟油田实际腐蚀环境中研究了温度对P110钢CO2腐蚀行为的影响。用SEM、XRD等分析了在不同温度条件下材料表面腐蚀产物膜的形貌以及对腐蚀速率和腐蚀形态的影响。研究结果表明,40℃时表层腐蚀产物类似于疏松的土壤,少且很松散地附着在材料表面,成份主要是溶液中沉积的KCL。90℃时腐蚀产物主要是钙铁镁的碳酸盐和少量的KCl和Fe2O3,腐蚀产物呈颗粒状,较致密但是膜层中含有大量的孔洞。140℃时,试样表层腐蚀产物呈致密的粘土形貌、下层腐蚀产物仍是颗粒状,产物层致密,成份主要是FeCO3和KCl。不同温度下不同的腐蚀产物形貌造成随温度升高,材料的平均腐蚀速率在90℃时出现峰值。

Zhu S D, Yin Z F, Bai Z Q, et al.

Influences of temperature on corrosion behavior of P110 steel

[J]. J. Chin. Soc. Corros. Prot., 2009, 29: 493

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朱世东, 尹志福, 白真权 .

温度对P110钢腐蚀行为的影响

[J]. 中国腐蚀与防护学报, 2009, 29: 493

[本文引用: 1]

模拟油气田环境,采用高温高压釜进行失重法腐蚀实验,用扫描电子显微镜(SEM)、能散X射线谱仪(EDS)和X射线衍射(XRD)技术研究油管钢P110在不同温度下的CO<sub>2</sub> 腐蚀产物。结果表明:静态和流速为5 m/s时,随着温度的升高,P110钢的腐蚀速率先增大后减小,前者在100 ℃时达到最大,后者在60 ℃时达到最大,且在160 ℃时,两者腐蚀速率趋同;温度大于140 ℃时,流速对腐蚀速率的影响已不再明显,随着温度的继续升高,腐蚀速率变化趋于平缓。温度通过影响腐蚀产物膜的形貌、结构、化学组成、产物膜因子和膜的厚度等,进而影响材料的腐蚀速率。

Bai H T, Yang M, Dong X W, et al.

Research progress on CO2 corrosion product scales of carbon steels

[J]. J. Chin. Soc. Corros. Prot., 2020, 40: 295

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白海涛, 杨 敏, 董小卫 .

CO2腐蚀产物膜的研究进展

[J]. 中国腐蚀与防护学报, 2020, 40: 295

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系统总结了碳钢的CO<sub>2</sub>腐蚀产物膜研究进展,重点介绍了CO<sub>2</sub>腐蚀产物膜的结构、化学组成、生长过程、电化学性质及力学性质。展望了对碳钢的CO<sub>2</sub>腐蚀产物膜研究发展趋势和重点。

Li J, Lu M X, Yan M L, et al.

Corrosion mechanism of steel P110 in CO2-containing simulated oilfield brine

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李 静, 路民旭, 严密林 .

模拟油田水介质中P110钢的CO2腐蚀机理

[J]. 中国腐蚀与防护学报, 1999, 19: 285

Ming N X, Wang Q S, He C, et al.

Effect of temperature on corrosion behavior of X70 steel in an artificial CO2-containing formation water

[J]. J. Chin. Soc. Corros. Prot., 2021, 41: 233

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明男希, 王岐山, 何 川 .

温度对X70钢在含CO2地层水中腐蚀行为影响

[J]. 中国腐蚀与防护学报, 2021, 41: 233

DOI      [本文引用: 1]

利用高温高压反应釜,采用失重、SEM、XRD、EDS和电化学方法研究了不同温度下X70管线钢在含CO<sub>2</sub>地层水中的腐蚀行为。讨论了X70钢CO<sub>2</sub>腐蚀机理的热力学和动力学机制。结果表明:温度通过影响FeCO<sub>3</sub>过饱和度、晶粒形核率和长大速率,进而影响X70钢腐蚀速率。在温度为30 ℃时,FeCO<sub>3</sub>的过饱和度较小,不能在X70钢表面连续析出,难以形成保护性产物膜,X70钢腐蚀速率较高。温度为60~90 ℃时,FeCO<sub>3</sub>的形核速率大于生长速率,X70钢表面形成致密的FeCO<sub>3</sub>膜,腐蚀速率开始下降。继续升温至120和150 ℃,FeCO<sub>3</sub>的形核速率小于生长速率,X70钢表面不能形成完整的具有保护性的FeCO<sub>3</sub>膜,或膜内应力增大导致膜破裂。FeCO<sub>3</sub>膜与基体金属形成电偶电池,发生局部腐蚀。

He S, Wang B, Xie R J, et al.

Corrosion behavior of 110SS steel in supercritical CO2 phase under environment with low H2S

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何 松, 王 贝, 谢仁军 .

低含H2S工况下110SS的超临界CO2腐蚀行为

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