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稀土及加入量对BT80S-5Cr油井管耐CO2/H2S模拟环境腐蚀性能的影响

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稀土及加入量对BT80S-5Cr油井管耐CO2/H2S模拟环境腐蚀性能的影响

作者：梁占磊内蒙古科技大学

学位级别：硕士

国内存在一部分低渗透、低压、低丰度的油气田,油气储量较低,开发寿命较短,属于典型的“三低油田”,主要分布在四川盆地、长庆、华北地区等。针对这些“三低”油田,经济型油井管的研发和使用成为发展热点。目前高产油田中国内常用的油... 详细信息

国内存在一部分低渗透、低压、低丰度的油气田,油气储量较低,开发寿命较短,属于典型的“三低油田”,主要分布在四川盆地、长庆、华北地区等。针对这些“三低”油田,经济型油井管的研发和使用成为发展热点。目前高产油田中国内常用的油井管主要为9Cr、13Cr等,抗CO腐蚀能力强,但成本过高。已有的经济型油井管1Cr及3Cr尽管在普通贫油田中得以使用,但由于在“三低”石油开采过程中常伴有CO、HS气体及高温高压环境,开采环境日益严酷,其在高CO分压区、CO/HS共存高腐蚀性环境中腐蚀问题严重,使用性能受限。因此,需要在降低成本的基础上进一步提高现有经济型油井管的耐蚀性能。以往的研究表明,稀土加入钢中可以提高钢的耐蚀性。本地区稀土资源丰富,为稀土油井管的研发提供了资源保障。本文以3Cr油井管为基础,通过适当增加Cr含量,并加入微量稀土元素铈,研究稀土5Cr经济型油井管钢在CO/HS共存严酷环境下的耐腐蚀性能,对充分利用本地资源优势、开发新型经济型油井管具有一定的理论和现实指导意义。本文以某钢厂冶炼的不同稀土含量BT80S-5Cr钢为研究对象,利用金相显微镜（OM）、场发射扫描电镜（SEM）和透射扫描电镜（TEM）对热处理后的组织形貌、夹杂物和第二相进行了观察分析;采用高温高压釜实验对实验钢在CO/HS共存模拟环境中的耐腐蚀性能进行了研究。利用SEM与能谱分析相结合的方法,对实验钢的腐蚀产物形貌和腐蚀产物膜元素组成进行了观察分析;采用X射线衍射仪（XRD）对实验钢的腐蚀产物进行了物相定性定量分析;利用失重法计算了腐蚀失重和腐蚀速率,对腐蚀动力学规律进行了分析;采用电化学方法对实验钢进行了电化学阻抗和动态极化曲线进行了测试分析。研究了稀土BT80S-5Cr油井管在CO/HS共存环境中的腐蚀行为及电化学规律,探索了稀土及加入量对BT80S-5Cr油井管耐CO/HS腐蚀的影响规律及作用机理。研究结果表明:在900℃保温50分钟水淬和690℃回火90分钟后,不同稀土含量BT80S-5Cr钢的组织均为回火托氏体+回火索氏体,但随稀土加入量的增加,回火组织均匀性提高;第二相析出粒子在晶界处出现聚集,尺寸及数量均减小,外形多呈不规则的多边形块状,类型均为CrC、CrC;稀土铝酸盐及稀土氧硫化物逐渐增多,部分大尺寸夹杂物变小,稀土的加入起到了改性夹杂的作用,而稀土夹杂物的功函数高于同类型夹杂物,因此减少了早期的腐蚀溶解点。不同稀土加入量BT80S-5Cr钢在CO/HS模拟环境中的腐蚀产物组成腐蚀产物膜外层为疏松的Fe S,内层主要为FeO、Cr（OH）以及Ca CO;随稀土加入量增加,内层腐蚀产物膜平均厚度减薄,FeO和性质稳定的非晶态物质Cr（OH）含量增多,沉积物Ca CO含量逐渐减少,产物致密性增加,对基体的保护作用增强;腐蚀5天后的腐蚀速率从0.4055mm/a下降到0.3499mm/a;腐蚀15天后的腐蚀速率从0.2644mm/a下降到0.2247mm/a,腐蚀速率随稀土加入量增加而降低。随稀土及加入量增加,实验钢腐蚀电位正向移动,自腐蚀电流密度逐渐降低,阻抗增大,耐腐蚀性能提高。稀土改性夹杂和提高腐蚀产物膜内层FeO和Cr（OH）含量是BT80S-5Cr钢耐CO/HS环境腐蚀性能提高的主要原因。

关键词：油井管稀土 BT80S-5Cr CO2/H2S腐蚀电化学测试

TiZrHfBeCu（Ni）高熵非晶合金在3.5 wt.% NaCl溶液中的腐蚀行为研究

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TiZrHfBeCu（Ni）高熵非晶合金在3.5 wt.% NaCl溶液中的腐蚀行为...

作者：王东亮华中科技大学

学位级别：硕士

随着科学技术的发展,石油化工、能源电力等国防建设领域对高耐蚀材料的需求日益增加,因此必须不断开发新材料以满足高耐蚀的需求。高熵非晶合金兼具非晶合金长程无序的结构特征和高熵合金多主元的成分特征,具有优异的物理化学性能,在腐... 详细信息

随着科学技术的发展,石油化工、能源电力等国防建设领域对高耐蚀材料的需求日益增加,因此必须不断开发新材料以满足高耐蚀的需求。高熵非晶合金兼具非晶合金长程无序的结构特征和高熵合金多主元的成分特征,具有优异的物理化学性能,在腐蚀领域具有广阔的应用前景。但是,由于其发展历程短,腐蚀规律尚不明确,机制仍不清晰,迫切需要对其腐蚀行为进行系统研究。本文以TiZrHfBeCuNi(x=0,10,20)(at.%)高熵非晶合金为研究对象,通过真空电弧熔炼/铜模浇铸制备样品,在3.5 wt.%Na Cl中研究成分、高熵效应和结构对耐蚀性的影响,研究内容和主要结论如下:通过研究TiZrHfBeCuNi的腐蚀行为,发现Ni替代Cu,可以改善合金耐蚀性:自腐蚀电流从7.25×10 A/cm降至4.00×10 A/cm。Ni有利于钝化膜中Ti O、Zr O的富集,稳定钝化膜,改善耐蚀性;Cu在含Cl的电解质溶液中易形成配合物、发生水解,加剧钝化膜溶解;同时,Cu半径较小,易发生迁移,与Ti、Zr竞争阳离子空穴,不利于形成稳定的钝化膜。比较TiZrHfBeCuNi高熵非晶合金与ZrTiCuNiBe非晶合金的耐蚀性,由于高熵效应的存在,抑制合金中Cu的扩散,减少钝化膜中的缺陷;减缓钝化膜溶解;抑制Cl的扩散,阻碍点蚀生长,使高熵非晶合金的自腐蚀电流降至1/2。对TiZrHfBeNi热处理,制备不同晶化率的高熵非晶合金,析出相为NiZr+FCC。当晶化率小于18%,晶粒较小,形成的钝化层厚且致密,合金的耐蚀性受晶化影响小,自腐蚀电流在1.06×10～5.50×10 A/cm之间;当晶化率大于18%,晶粒尺寸增大,元素偏析严重,不同相之间发生剧烈的电偶腐蚀,耐蚀性变差。

关键词：高熵非晶合金高熵效应腐蚀性能电化学测试晶化率

三种植物提取物的高效缓蚀性能及吸附机理研究

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三种植物提取物的高效缓蚀性能及吸附机理研究

作者：张鑫重庆大学

学位级别：硕士

金属铜由于其优良的化学和物理性质已被广泛应用于不同行业,然而,铜在使用的过程中,不可避免地接触空气、水、腐蚀介质等,从而被氧化、腐蚀。这不仅会影响金属的使用性能,带来经济损失,还可能存在着严重的安全隐患。因此,研究绿色环保... 详细信息

金属铜由于其优良的化学和物理性质已被广泛应用于不同行业,然而,铜在使用的过程中,不可避免地接触空气、水、腐蚀介质等,从而被氧化、腐蚀。这不仅会影响金属的使用性能,带来经济损失,还可能存在着严重的安全隐患。因此,研究绿色环保且高效的铜缓蚀剂具有重要的意义。本论文在实验测试与理论计算相结合的基础上,系统研究了三种植物提取物在硫酸介质中对铜的高效缓蚀性能,并进一步探讨了提取物与铜之间的作用机制,阐明其缓蚀机理,为开发新型的植物缓蚀剂提供了理论参考依据。本论文的研究内容如下:(1)通过煎煮法制备了山桐子果实提取物(IFE),采用电化学、表面分析测试、理论计算等方法研究了山桐子果实提取物在硫酸溶液中对铜的缓蚀性能。电化学结果表明,在硫酸介质中,IFE可以作为铜的一种有效的混合型缓蚀剂。缓蚀效率η值随着IFE浓度的增加而增大,且在较宽的温度范围内仍能保持良好的缓蚀性能。SEM观察结果验证了电化学实验结论。IFE在铜表面的吸附遵循Langmuir吸附模型,吸附方式包括物理吸附和化学吸附。根据理论计算结果,IFE的缓蚀能力可能是由于一些有机化合物如AME,idescarpin,idesolide和polycartine A等吸附在铜的表面,其中polycartine A的缓蚀能力最强。(2)利用简单的煎煮法得到了珙桐叶提取物(DLE),运用电化学方法、XPS、FTIR、SEM、AFM以及理论计算,研究了珙桐叶提取物在硫酸介质中对铜的缓蚀性能。DLE可作为硫酸介质中铜的高效绿色缓蚀剂,其主要成分为caffeic acid,kaempferol,pumiloside和quercetin。电化学测试结果表明,随着DLE浓度的增加,缓蚀效率随之增加,且在较宽的温度范围内均能保持良好的缓蚀性能。DLE为混合型缓蚀剂,主要抑制阴极反应。FTIR和XPS检测到了大量的官能团和成键信号。SEM和AFM的观察结果验证了电化学结论。Langmuir吸附模型最适合说明DLE在铜表面的吸附机理,DLE吸附方式包括物理吸附和化学吸附。根据理论计算结果,苯环、氮原子和氧原子可能是DLE的活性位点,它们都可能为铜的空轨道提供孤对电子,也接受金属电子形成反馈键。(3)运用电化学、表面分析以及理论计算等方法研究了金樱子提取物(RLE)作为绿色缓蚀剂在硫酸介质中对铜的缓蚀性能。金樱子提取物中主要的活性成分是loliolide,catechin,kaempferol,6,7-dimethoxycoumarin。借助液相色谱-质谱联用方法对RLE中的四种活性成分进行定性分析。RLE作为一种混合型缓蚀剂,能够有效地抑制铜在硫酸溶液中的腐蚀,其最佳缓蚀效率可以达到90%。FTIR证明RLE有效地吸附到铜的表面。Langmuir吸附模型最适合解释RLE在铜表面的吸附机理,吸附方式包括物理吸附和化学吸附。SEM和AFM观察结果表明,铜表面的腐蚀程度显著下降,这证实了RLE具有优异的缓蚀能力。借助量子化学计算与分子动力学模拟进一步说明了其缓蚀机理。

关键词：铜缓蚀剂植物提取物电化学测试理论计算

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金属、混凝土表面凝胶电化学去污研究

金属、混凝土表面凝胶电化学去污研究

作者：吴凯霖成都理工大学

学位级别：硕士

虽然已经开发了多种放射性去污技术,但是对于单一技术来说,总会受到基体材料的结构、去污的环境、沾污的种类等因素的制约,影响去污效果。所以使用单一的去污技术往往达不到好的去污效果,为了应对越来越复杂的去污环境,对各种去污方法... 详细信息

虽然已经开发了多种放射性去污技术,但是对于单一技术来说,总会受到基体材料的结构、去污的环境、沾污的种类等因素的制约,影响去污效果。所以使用单一的去污技术往往达不到好的去污效果,为了应对越来越复杂的去污环境,对各种去污方法进行创新或者将多种技术结合同时使用是未来去污技术的发展方向。本文使用羧甲基纤维素钠、聚丙烯酸钠、聚丙烯酰胺三种高分子材料制备的水凝胶替代电化学去污中的液体电解质,创新性的结合了电化学和凝胶两种去污方法,对金属样品和混凝土样品进行了去污实验,并针对去污效率的影响因素,进行了实验研究。使用电化学工作站,进行了电化学阻抗谱和极化曲线的测试,研究金属样品腐蚀性能的变化。使用电子显微镜对金属表面形貌进行了形貌分析和EDS能谱测试。在本研究中得到结论如下:（1）考察了羧甲基纤维素钠凝胶（PAAS）体系中,不同因素对去污效率的影响,得到了各因素的最佳数值。（1）金属样品最佳的参数:凝胶浓度为10%,Na Cl作为电解质,电流密度采用0.05 A/cm2,电极距离1.5cm,电解质浓度为200 g/L,pH为7。（2）混凝土样品的参数:凝胶浓度为11%,Na Cl作为电解质,电压强度采用20 V,电解质浓度为100 g/L,pH为10,去污率达75%（6h内）。（2）考察了聚丙烯酸钠凝胶（CMC-Na）体系中,不同因素对去污效率的影响,得到了各因素的最佳数值。（1）金属样品最佳的参数如下:凝胶浓度为30%,Na Cl作为电解质,电流密度采用0.05 A/cm2,电极距离1.5cm,电解质浓度为200g/L,pH为7。（2）混凝土样品的最佳参数如下:凝胶浓度为25%,Na Cl作为电解质,电压强度采用20 V,电解质浓度为100 g/L,pH为7,去污率达45.9%（6h内）。（3）使用了分子量为600万、800万、1000万和1200万的聚丙烯酰胺（PAM）为基体,考察了不同因素对去污效率的影响,得到了各因素的最佳数值。（1）金属样品最佳的参数如下:凝胶浓度分别为30%、25%、20%、15%,Na Cl作为电解质,电流密度采用0.05 A/cm2,电极距离1 cm,电解质浓度为200 g/L,pH为7。（2）混凝土样品的最佳参数如下:凝胶浓度为20%,Na Cl作为电解质,电压强采用25 V,电解质浓度为200 g/L,pH为7,去污率达50.6%（6h内）。（4）使用污染后的金属样品进行电化学凝胶去污实验验证,对不同凝胶去污前后的测试样品进行了EIS测试和极化曲线测试,在三种凝胶体系的电化学凝胶去污均显示有极高的去污率,去污率能够在实验6分钟后达到99.9%。同时,水凝胶电化学去污在金属上的去污效果优于在混凝土上的去污效果;原因是混凝土样品放射性核素污染渗透到了内部。通过EIS图谱和Tafel曲线显示的结果表明去污之后,金属抗腐蚀性能变差。通过等效电路计算和Tafel外推法,结果表明,EIS图谱和Tafel结果一致,抗腐蚀性能PAAS>NPAM 600>CMC-Na。通过表面显微照片看到污染后,样品钝化膜还存在。去污实验后,样品失去光泽,表面粗糙度增加;另外,PAAS和CMC-Na体系还产生了点蚀。用扫描电子显微镜对实验前后的样品进行了观察,发现去污后表面组织被破坏;由于含碳量的增加,减小了抗腐蚀能力。

关键词：放射性污染凝胶去污电化学去污电化学测试

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胺基化松香醇酸树脂磁漆的稳定性研究

热固性树脂 2023年第2期38卷 22-26页

作者：黄增尉余会成石展望刘苏妮韦贻春黄文球广西民族大学化学化工学院广西林产化学与工程重点实验室广西南宁530006 广西民族大学化学化工学院广西高校食品安全与药物分析化学重点实验室广西南宁530006

为了提高醇酸树脂磁漆的防腐性能,以干性长油度醇酸树脂为主要成膜物质,丙烯海松酸(乙胺)酰胺(APAA-EA)、丙烯海松酸(乙二胺)酰胺(APAA-DEA)及富马海松酸(三(乙胺))酰胺(FPA-T(EA))为缓蚀剂,制备了3种胺基化松香醇酸树脂磁漆,均匀地喷... 详细信息

为了提高醇酸树脂磁漆的防腐性能,以干性长油度醇酸树脂为主要成膜物质,丙烯海松酸(乙胺)酰胺(APAA-EA)、丙烯海松酸(乙二胺)酰胺(APAA-DEA)及富马海松酸(三(乙胺))酰胺(FPA-T(EA))为缓蚀剂,制备了3种胺基化松香醇酸树脂磁漆,均匀地喷于预处理后的马口铁片上,然后浸泡在质量分数3.5%的氯化钠溶液中。采用了极化曲线、交流阻抗、盐水浸泡腐蚀试验及吸水率测试了这3种涂层的稳定性,结果表明:APAADEA最好,FPA-T(EA)次之,APAA-EA较差。

关键词：磁漆胺基化松香稳定性电化学测试盐水浸泡试验防腐蚀性

核废料储罐候选材料在深地质环境下的腐蚀行为研究

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核废料储罐候选材料在深地质环境下的腐蚀行为研究

作者：裴云霞青岛科技大学

学位级别：硕士

深地质处置法将高放射性核废料封装在金属储罐中,罐身周围包裹缓冲材料,存放在地下处置库。我国已选定甘肃北山地区作为深地质处置库的最佳场地,选定高庙子膨润土作为缓冲材料,然而核废料储罐金属材料的选择和设计仍然未确定。在导致储... 详细信息

深地质处置法将高放射性核废料封装在金属储罐中,罐身周围包裹缓冲材料,存放在地下处置库。我国已选定甘肃北山地区作为深地质处置库的最佳场地,选定高庙子膨润土作为缓冲材料,然而核废料储罐金属材料的选择和设计仍然未确定。在导致储罐失效的因素中,腐蚀破坏的影响最大。因此,模拟深地质环境,进行储罐候选材料耐腐蚀性能的研究至关重要。根据深地质环境的演变规律,本论文模拟的深地质环境包括:(1)早期有氧的北山地下水模拟液(温度25～80°C);(2)后期缺氧的膨润土/地下水模拟液(室温、膨润土含量为0%、20%和30%wt.%)。通过设计短期和长期实验,利用多种电化学测试手段及表面表征方法,本论文研究了储罐候选材料,包括钛合金(TA8-1)、铜合金(B19)和纯铜(T2),在上述深地质环境中的腐蚀行为。(1)本论文通过设计短期电化学实验,使用电化学阻抗(EIS)、动电位极化(PC)和循环极化(CV),研究深地质初期的降温过程(80～25°C)对上述材料腐蚀行为的影响。结果表明:钛合金(TA8-1)具有最小的腐蚀电流密度(10A·cm)和较低的点蚀敏感性;铜合金(B19)在60°C以下,有较高的腐蚀电流密度(10A·cm)且有点蚀发生,在60～80°C耐蚀性能提高;纯铜(T2)具有相对较高的腐蚀电流密度(10A·cm),但无点蚀发生。(2)本论文通过设计长期浸泡实验(60 d),利用电化学阻抗(EIS),定期监测上述候选材料在深地质初期腐蚀行为的演变过程。结果表明:随浸泡时间增长,钛合金(TA8-1)的耐蚀性能增强,主要是由于表面形成了一层钝化膜(Ti O),从而大大提高了腐蚀界面的电荷转移电阻;纯铜(T2)表面形成了具有保护性的CuO/Cu(OH)Cl沉积层,在浸泡60 d后其耐蚀性能未有明显下降;铜合金(B19)在浸泡过程中,表面出现了严重的局部腐蚀,耐蚀性能明显恶化。(3)本论文研究了缺氧、含硫膨润土/地下水溶液体系中,纯铜(T2)的长期腐蚀行为变化。结果表明:在缺氧、含硫地下水溶液中,随浸泡时间增长,体系的阻抗减小,拟合结果表明体系的阻抗主要来源于腐蚀界面的电荷转移电阻,其随浸泡时间增长而减小;在含硫地下水中添加膨润土后,体系的阻抗增大,说明膨润土对SH向铜表面的扩散有一定的阻滞作用;纯铜(T2)在膨润土/地下水体系中的阻抗都表现出早期(5～30 d)优于后期(30～60 d)这一特点,表明膨润土对SH扩散的阻滞作用会随时间增长而减弱。

关键词：合金核废料储罐腐蚀点蚀敏感性电化学测试膨润土

盐酸介质中钛合金缓蚀剂的制备与缓蚀机制研究

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盐酸介质中钛合金缓蚀剂的制备与缓蚀机制研究

作者：田野华中科技大学

学位级别：硕士

伴随着对石油与日俱增的需求,我国开始了对深层油气资源的开采,目前已出现多个万米以上的超深井油气田。为了应对油井深度的持续增加而带来的更加复杂且恶劣的工作环境,有部分油井开始使用钛合金作为新一代采油套管。钛合金密度小、比... 详细信息

伴随着对石油与日俱增的需求,我国开始了对深层油气资源的开采,目前已出现多个万米以上的超深井油气田。为了应对油井深度的持续增加而带来的更加复杂且恶劣的工作环境,有部分油井开始使用钛合金作为新一代采油套管。钛合金密度小、比强度高、耐蚀性好。但在油气生产过程的酸化工序中,钛合金材料会因为表面氧化膜的破坏发生强烈的腐蚀。而常规用于碳钢的酸化缓蚀剂并不能有效抑制酸化过程中钛合金的腐蚀。本文通过设计合成三种类型的物质,并将其作为钛合金在盐酸介质中的缓蚀剂。通过失重实验,电化学测试以及微观表征对三种物质在20%盐酸介质中对钛合金的缓蚀作用进行评价,探究了三种不同缓蚀剂分子结构与作用效果之间的关系,并揭示其作用机理。主要研究内容如下:(1)选取含有-NO、-SO的芳香化合物为原料,经重氮化、偶联反应合成了两种含氮氮双键的偶氮化合物作为新型的氧化型缓蚀剂,两种化合物在较高浓度下对钛合金有着优异的缓蚀效果,缓蚀率超过98%,但在较低浓度下,二者缓蚀效果较差且表现出一定的“危险性”。(2)基于其他合金缓蚀剂的开发经验,设计合成含有磺酸基团的长链类表面活性剂型化合物作为钛合金的吸附型缓蚀剂。其在较宽的浓度范围内对钛合金有着较好的缓蚀效果,且随浓度升高缓蚀效果有所增强。经分析,该物质可在钛合金表面发生自发的化学吸附,并能与Cl~–发生竞争吸附,进一步保护钛合金。(3)为了减小氧化型缓蚀剂在低浓度下的“危险性”,并提高吸附型缓蚀剂的缓蚀效果。选取含-NO的物质与相应的含N化合物为原料,合成兼具氧化与吸附双重作用的缓蚀剂。所合成的缓蚀剂在低浓度下表现出了吸附型缓蚀剂的作用特征,对钛合金起到了一定的保护作用,在高浓度下则有着氧化型缓蚀剂的特征,缓蚀率超过96%。

关键词：钛缓蚀剂盐酸电化学测试量子化学计算

电解锰表面复合硅烷膜的制备及耐腐蚀性能的研究

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电解锰表面复合硅烷膜的制备及耐腐蚀性能的研究

作者：陈萌萌广西科技大学

学位级别：硕士

电解锰作为一种锰元素纯度较高的重要金属,应用领域广泛,但是化学性质非常活泼,在空气中易被腐蚀。为了提高电解锰的使用性能和商业价值,需要进行钝化处理。采用铬酸盐和磷酸盐的钝化工艺对金属进行防腐处理,其工艺成熟,防腐效果好,但... 详细信息

电解锰作为一种锰元素纯度较高的重要金属,应用领域广泛,但是化学性质非常活泼,在空气中易被腐蚀。为了提高电解锰的使用性能和商业价值,需要进行钝化处理。采用铬酸盐和磷酸盐的钝化工艺对金属进行防腐处理,其工艺成熟,防腐效果好,但是它们严重污染环境并对人体有害。因此,亟需开发绿色的钝化工艺。硅烷化表面处理技术具有操作简单、绿色环保等优点,可对电解锰起到保护作用,但是单一的硅烷钝化膜存在膜层不完整、有气孔和微裂痕等弊端,严重影响硅烷膜的防护效果。为此,本文采用硅烷和缓蚀剂复合使用以及硅烷对纳米颗粒表面修饰改性等方法,在电解锰表面制备出三种复合硅烷钝化膜,并研究其在3.5 wt.%Na Cl溶液中的耐腐蚀性。主要研究内容如下:1.采用浸涂法在电解锰表面制备出硝酸铈掺杂硅烷KH550的钝化膜。采用单因素实验法,确定了铈盐掺杂硅烷复合钝化膜的最佳制备工艺条件为:KH550浓度为1.6 vol%,硝酸铈的浓度为1.86 g/L,p H值为2.5,浸泡时间为1 min。并对最佳条件下的复合钝化膜进行物理表征和电化学测试。SEM和EDS图表明铈的氧化物覆盖在硅烷膜的微裂纹处形成了致密的复合钝化膜。FTIR和XPS测试结果表明硝酸铈成功地掺杂在硅烷钝化膜表面。电化学测试结果显示,与裸露的电解锰相比,复合钝化膜的腐蚀电位升高到-1.23 V,腐蚀电流密度降低了一个数量级,容抗弧直径扩大10倍,说明铈掺杂的硅烷复合钝化膜在电解锰表面起到了良好的抗腐蚀作用。2.采用十二烷基三乙氧基硅烷（DTES）和硬脂酸（SA）为原料制备出硅烷钝化液。通过单因素变量法研究了浸涂成膜工艺中的浸泡时间、硅烷浓度、有机缓蚀剂浓度、干燥温度等对硅烷膜耐腐蚀性的影响,确定了DTES和DTES-SA两种钝化膜的最佳制备工艺条件。利用物理表征和接触角测试等方法分别研究了硅烷膜的形貌、组成及湿润性。通过电化学测试研究了两种钝化膜的耐腐蚀性和稳定性。结果显示,DTES-SA钝化膜表面有纳米粗糙片状物覆盖,有机缓释剂硬脂酸成功掺杂到硅烷钝化膜中。与裸露的电解锰相比,两种钝化膜都具有疏水效果,均提高了电解锰的防腐蚀作用,但是DTES-SA钝化膜比DTES钝化膜有更低的腐蚀电流密度、更高的阻抗值和更小的电容值,说明DTES-SA钝化膜拥有更优异的抗腐蚀性和稳定性。3.采用简单的两步喷涂法,以环氧树脂粘结剂作为底层,全氟癸基三乙氧基硅烷修饰的AlO@SiO纳米颗粒作为超疏水界面,制备出了超疏水钝化膜。采用相关的手段表征了超疏水AlO@SiO纳米颗粒的形貌和成分。并探究了在不同条件下超疏水钝化膜的湿润性,结果显示,表面接触角大于150°,具有良好的化学稳定性。另外,通过防污实验表明超疏水钝化膜具有抗污和自清洁能力。最后通过动电位极化曲线和电化学阻抗谱考察膜层的耐腐蚀性能,结果表明超疏水钝化膜的腐蚀电流密度比裸露的电解锰降低了2个数量级,缓蚀率达99.47%,具有较高的阻抗值,在3.5 wt.%Na Cl溶液中浸泡24 h后仍保持良好的耐腐蚀性能。

关键词：电解锰硅烷钝化膜电化学测试超疏水性耐腐蚀性能

N80的腐蚀特征及添加少量Cr对N80腐蚀行为的影响

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N80的腐蚀特征及添加少量Cr对N80腐蚀行为的影响

作者：张思琦西安石油大学

学位级别：硕士

某油田井下的CO-HS-HO腐蚀环境中N80油套管发生严重腐蚀,本文针对该问题通过高温高压浸泡腐蚀模拟试验和原位高温高压电化学测试试验对N80和3Cr-80在模拟现场工况中的腐蚀行为和机理进行研究分析,并探讨添加3%的Cr元素对N80在该环境中... 详细信息

某油田井下的CO-HS-HO腐蚀环境中N80油套管发生严重腐蚀,本文针对该问题通过高温高压浸泡腐蚀模拟试验和原位高温高压电化学测试试验对N80和3Cr-80在模拟现场工况中的腐蚀行为和机理进行研究分析,并探讨添加3%的Cr元素对N80在该环境中腐蚀行为和规律的影响,为防治油套管CO/HS腐蚀以及油套管选材问题提供试验支撑和理论基础。试验结果表明:在1MPa CO腐蚀环境中,N80钢表面生成少量的Fe CO腐蚀产物,同时表面有点蚀发生。添加3%的Cr元素后,表面Fe CO产物的数量及颗粒均得到提高,但仍没有形成连续的腐蚀产物膜,产物中富含Cr,降低了N80的均匀腐蚀速率和点蚀速率。在0.3MPa HS腐蚀环境中,N80钢表面生成的腐蚀产物膜为Fe S膜,膜间有空隙存在。添加3%的Cr元素后,表面Fe S腐蚀产物膜的空隙减少,变得更加致密,并且腐蚀产物膜中的Cr元素富集不仅降低了其导电性,而且减少阴离子扩散通道,提高了N80的耐腐蚀性能。在1MPa CO+0.3MPa HS腐蚀环境中,HS优先吸附在钢表面发生腐蚀,N80钢的表面腐蚀产物膜为Fe S,局部出现鼓包和脱落现象。添加3%的Cr元素后,表面鼓包和脱落现象消失,同时膜层有Cr富集,增强了产物膜的稳定性。通过对浸泡腐蚀试验结果综合分析,发现Cr元素主要通过对N80的腐蚀产物膜产生影响进而降低腐蚀速率,对N80在CO/HS共存环境中的腐蚀规律没有起到改变作用,即N80和3Cr-80在CO/HS共存环境中的腐蚀均以HS腐蚀为主导,其中CO发挥的作用相对较小。高温高压电化学试验测试结果显示,3Cr-80和N80在三种试验条件下电化学腐蚀规律相似。在CO环境中,N80和3Cr-80的EIS图呈现单容抗弧特征,阴极反应均以HCO还原为主;在HS和CO/HS环境中,N80和3Cr-80的EIS图呈现双容抗弧特征,阴极反应均以HS还原为主。三种环境中N80的阳极反应主要为Fe的溶解,3Cr-80的阳极反应主要为Fe和Cr的溶解。由极化曲线分析可知,添加3%的Cr元素后,N80钢的自腐蚀电位发生正移,腐蚀倾向降低;且自腐蚀电流显著降低,腐蚀速率减小。主要原因为Cr元素在产物膜中富集,不仅提高了产物膜的覆盖程度和致密度,还使其导电性降低,增大了电荷穿越基体和腐蚀介质的阻力,提高了N80的耐腐蚀性能。由交流阻抗谱分析可知,添加Cr元素后,容抗弧的半径均增大,极化电阻和腐蚀产物膜的膜电阻均被提高,使得电流通过难度增大,减缓腐蚀的进行。

关键词： CO2/H2S腐蚀 N80钢 3Cr-80钢腐蚀产物膜电化学测试