油田用材在饱和CO2盐溶液中缝隙腐蚀研究

摘要

CO2腐蚀是石油化工生产行业中常见腐蚀之一，易造成油井管线、设备的加速腐蚀。尤其在设备连接缝隙处，将极易引发缝隙腐蚀这一局部腐蚀，给国民经济带来巨大损失。本文研究了2Cr13不锈钢、316L不锈钢、N80碳钢这三种油田常用钢在饱和CO2的NaCl介质中的缝隙腐蚀行为，为石油生产过程中钢材的合理选用与安全使用提供参考依据。
　　本文采用电化学测试方法结合SEM、EDS等物理检测手段研究了温度、Cl-浓度、HAc浓度对2Cr13钢、316L钢、N80钢在饱和CO2的NaCl介质中的缝隙腐蚀行为影响规律。
　　结果表明:随温度升高，2Cr13钢自腐蚀电位逐渐负移，点蚀、缝隙腐蚀Eb值逐渐降低，且Eb差值随温度升高呈先增大后减小的趋势，在80℃时达到极大，为123mV;316L钢自腐蚀电位逐渐负移，点蚀、缝隙腐蚀Eb差值在80℃时达到极大，为40mV;在饱和CO2的NaCl介质中2Cr13钢、316L钢更易遭受缝隙腐蚀。N80钢腐蚀速率随温度升高呈先增大后减小再增大趋势，温度为60℃时，腐蚀速率达到最大，温度升高对N80钢点蚀、缝隙腐蚀造成的差异不大。
　　随Cl-浓度增大，2Cr13钢、316L钢耐点蚀、缝隙腐蚀能力逐渐降低;同浓度下，Cl-对缝隙腐蚀的诱发能力高于点蚀的诱发能力，浓度达到50g/L后，2Cr13钢点蚀、缝隙腐蚀的Eb差值趋于一致;316L钢点蚀、缝隙腐蚀Eb差值随Cl-浓度的增加而递增，浓度为100g/L时，差值最大，为82mV。随Cl-浓度的加大，N80钢腐蚀速率略有增加，Cl-浓度为100g/L时，达到最大，Cl-浓度的增加对局部腐蚀的促进作用不大。
　　随HAc浓度的增大，2Cr13钢腐蚀速率明显增大，浓度达到1000ppm后，缝隙试样丧失再钝化能力。316L钢腐蚀速率随HAc浓度的增大稍有加大，仍能保持良好的耐蚀性能，点蚀、缝隙腐蚀Eb差值随之递增，浓度达到1000ppm后，Eb差值趋于稳定。N80钢在含HAc溶液中易发生全面腐蚀，腐蚀速率随HAc浓度的增加呈先增大后减小再增大趋势，当HAc浓度达到1000ppm时，腐蚀速率出现极大值。随HAc浓度的增加，对N80钢点蚀、缝隙腐蚀诱导能力差异不大。
　　2Cr13钢、316L钢和N80钢在饱和CO2的NaCl介质中有明显不同的电化学噪声特征。2Cr13钢的缝隙腐蚀可分为三个阶段，诱导阶段、发生阶段、稳定发展阶段，缝隙腐蚀一旦引发可使腐蚀速率增加400倍。在监测时间内316L钢缝隙腐蚀没有出现明显的缝隙腐蚀引发阶段，整体腐蚀速率较低。N80钢在饱和CO2的NaCl介质中容易发生全面腐蚀，缝隙的存在对腐蚀速率影响不大。