高pH值完井液中钛合金管材的腐蚀行为研究

作     者：吕祥鸿 刘乐乐 李健 于浩波 谢俊锋 Lv Xianghong;Liu Lele;Li Jian;Yu Haobo;Xie Junfeng

作者机构：西安石油大学陕西西安710065 中国石油大学(北京)北京102249 塔里木油田分公司油气工程研究院新疆库尔勒841000 

出 版 物：《稀有金属材料与工程》 (Rare Metal Materials and Engineering)

年 卷 期：2020年第49卷第7期

页      面：2326-2332页

核心收录：

学科分类：0808[工学-电气工程] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 0806[工学-冶金工程] 08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 0703[理学-化学] 0702[理学-物理学] 

基　　金：国家自然科学基金(51601148) 陕西省自然科学基金(2016JM5064,2018JQ5108) 中国石油科技创新基金(2018D-5007-0216) 

主　　题：高pH值完井液 钛合金 腐蚀行为 钝化膜 热力学稳定性 

摘      要：基于高温高压腐蚀速率和原位电化学测试,并结合分子动力学模拟和第一性原理计算,探讨了钛合金(TC4)管材在高pH值完井液中的腐蚀行为,以及钝化膜的热力学稳定性。结果表明:TC4钛合金在180℃的高pH值磷酸盐完井液中的腐蚀极为严重,其均匀腐蚀速率高达0.4429mm/a;在高pH值磷酸盐完井液中,TC4钛合金的腐蚀为阳极反应过程控制,随着温度的升高,其腐蚀电位、腐蚀产物膜的膜阻和极化电阻显著降低,腐蚀反应的热力学驱动力增大、动力学阻力降低,腐蚀电流密度显著升高;在碱性溶液中,TiO2钝化膜的钛氧键发生不同程度断裂,并且随着温度升高、碱性增强,TiO2与溶液的界面结合能逐渐增大,钝化膜的热力学稳定性明显降低;在碱性焦磷酸钾溶液中,TiO2钝化膜均可与K2HPO4、K3PO4反应生成疏松多孔的KTiOPO4腐蚀产物膜,但TiO2与K3PO4反应的热力学倾向更大。