20＃钢在不同压力和pH值条件下气液两相分层流中的腐蚀行为研究

摘要

本文模拟实际管流腐蚀环境，根据实验要求自主设计制作水平管流腐蚀实验装置，进行CO2动态腐蚀模拟实验，利用SEM、XRD、EDS、XPS等形貌观察与成分分析技术研究了20＃在CO2/水溶液气液两相分层流状态下20#钢管的腐蚀行为，分析腐蚀速率、腐蚀形貌以及腐蚀产物膜层的成分并初步分析了压力和pH值对腐蚀速率影响的机理。
　　研究结果表明：不同 pH值条件下钢管在液相介质中的腐蚀速率随压力的变化趋势不同，酸性环境下，压力较小时腐蚀产物膜较疏松且有腐蚀坑出现，随着压力增加腐蚀坑大小和深度都增大，且压力增大后腐蚀产物在垂直于液体流动方向出现条带状特征分布，中性环境下压力较小时腐蚀产物膜分布均匀，压力较高时也出现了全面不均匀腐蚀现象，碱性环境下腐蚀产物大多呈鳞片状分布且表面有不规则颗粒状物质附着；不同 pH值条件下钢管在气相介质中的腐蚀速率随压力的变化趋势也不同，腐蚀产物大多由颗粒状物质构成，压力较小时颗粒物质大小不均匀，当压力增大后颗粒物质均匀，但在pH=6时产物膜出现了节瘤状，pH=8时出现了斑点状；不同压力下钢管在液相介质中的腐蚀速率随 pH值的增大均呈下降趋势，pH=4、5时在压力较小的条件下腐蚀产物膜较疏松，并出现了微裂缝及腐蚀坑，压力增大后腐蚀坑加深，产物膜出现不均匀分布现象，pH=6时压力较低条件下腐蚀产物膜表面有微裂纹但没有出现腐蚀坑，压力增大后腐蚀产物在表面不均匀分布，pH=8时腐蚀产物膜均匀，但表面有不规则的颗粒物质附着；不同压力条件下碳钢在气相介质中的腐蚀速率随 pH增大变化趋势不同。PCO2=0.06MPa条件下，只有在 pH=5时腐蚀产物有胞状颗粒物质构成，其他 pH条件下腐蚀产物是连续的片状，膜层表面存在大量裂纹，PCO2=0.17MPa条件下。pH=4、5时产物膜表面比较粗糙，表面有少量裂缝，pH=6时腐蚀产物由均匀的颗粒物质构成，pH=8时产物膜即有颗粒状物质也存在节瘤状区域，PCO2=0.28MPa条件下，腐蚀产物均由胞状颗粒物质构成，但是pH=4、5时颗粒较大且不均匀。pH=6、8时颗粒均匀且较小。不同腐蚀环境下腐蚀产物均以铁的氧化物为主，还有以不同形式出现的铁的碳酸盐。

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第1章 绪论

1.1 前言

1.2 二氧化碳腐蚀概述

1.3 多相流条件下CO2腐蚀国内外研究现状

1.4 课题研究内容

第2章 实验方案设计

2.1 实验材料

2.2 试样的制备

2.3 腐蚀介质

2.4 水平管流腐蚀试验装置的设计

2.5 CO2层状流腐蚀试验过程描述

第3章 不同pH值条件下压力对20#钢管在气液两相分层流液相介质中的腐蚀行为的影响

3.1 引言

3.2 pH=4时压力对液相介质中20#钢管的腐蚀行为的影响

3.3 pH=5时压力对液相介质中20#钢管的腐蚀性能的影响

3.4 pH=6时压力对液相介质中20#钢管的腐蚀性能的影响

3.5 pH=8时压力对液相介质中20#钢管的腐蚀性能的影响

3.6 本章小结

第4章 不同pH值条件下压力对20#钢管在气液两相分层流气相介质中的腐蚀行为的影响

4.1 引言

4.2 pH=4时压力对气相介质中20#钢管的腐蚀性能的影响

4.3 pH=5时压力对气相介质中20#钢管的腐蚀性能的影响

4.4 pH=6时压力对气相介质中20#钢管的腐蚀性能的影响

4.5 pH=8时压力对气相介质中20#钢管的腐蚀性能的影响

4.6 本章小结

第5章 pH值对20#钢管在气液两相分层流液相相介质中的腐蚀行为的影响

5.1 引言

5.2 不同pH值下20#钢管在液相介质中的腐蚀速率

5.3 不同pH值下20#钢管在液相介质中的腐蚀产物宏观形貌

5.4 不同pH下20#钢管在液相介质中的腐蚀产物微观形貌

5.5 不同pH下液相介质中20#钢管的腐蚀产物成分分析

5.6 分析与讨论

5.7 本章小结

第6章 pH值对20#钢管在气液两相分层流气相介质中腐蚀行为的影响

6.1 引言

6.2 不同pH值下气相介质中20#钢管的腐蚀速率

6.3 不同pH值下气相介质中20#钢管的腐蚀产物宏观形貌

6.4 不同pH值下气相介质中20#钢管的腐蚀产物微观形貌

6.5 不同pH值下气相介质中20#钢管的腐蚀产物成分分析

6.6 分析与讨论

6.7 本章小结

结论

参考文献

致谢

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