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油气管材的二氧化碳腐蚀行为研究

作　者: 王建刚
导　师: 周琦
学　校: 兰州理工大学
专　业: 材料学
关键词: CO2腐蚀均匀腐蚀局部腐蚀腐蚀速率点蚀带状组织
分类号: TG174
类　型: 硕士论文
年　份: 2004年
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内容摘要

本课题对武钢X60、宝钢X60、住友X60、武钢X65、宝钢X70、 316L及16Mn七种不同的材料在未通CO2的NACE溶液中、饱和CO2的NACE溶液中的全浸泡腐蚀和饱和CO2的NACE溶液中的冲刷腐蚀行为进行了研究。试验在60℃和90℃两种条件下进行，试验周期分为24h、48h、96h、120h和240h。试验结果表明：90℃条件下的全浸泡腐蚀速率远远大于60℃条件下的腐蚀速率。在60℃条件下只发生点蚀，试样的其余部分平整，产物主要是FeCO3，而90℃发生3Fe+4H2O→Fe3O4+4H2↑反应，并产生严重的台地腐蚀，试样的局部腐蚀和均匀腐蚀都非常严重；饱和CO2的NACE溶液中的腐蚀速率都要大于没有通CO2条件下NACE溶液中的腐蚀速率。这是因为CO2溶于水生成碳酸，H2CO3虽是弱酸，但是在相同的pH值下，它的腐蚀性比强酸还要严重；60℃条件下的冲刷腐蚀速率都大于浸泡腐蚀速率，说明腐蚀还是靠扩散传质，冲刷增加了腐蚀介质到达表面的速率从而腐蚀速率增大。随着试验周期的延长，表面产生了腐蚀产物，这时冲刷作用对试样表面腐蚀产物膜的破坏更加严重，所以冲刷腐蚀速率比浸泡腐蚀速率增加。随着试验周期的延长，每种材料的最大点蚀深度都在增大，这说明点蚀随着时间的进行不断向纵深方向扩展，且从表中点蚀速率我们可以看出，点蚀速率很大，会可能造成材料在短时间内穿孔；在60℃条件下，主要发生点蚀，而试样表面其他部分仍然平整。能谱图中我们可以看出，有氯元素存在，说明氯离子是引发点蚀的重要因素；点蚀系数：武钢X65＞宝钢X70＞武钢X60＞宝钢X60＞住友X60。说明武钢X65在60℃饱和CO2的NACE溶液中最容易发生腐蚀穿孔，而住友X60只发生轻微的点蚀或均匀腐蚀；在带状组织上点蚀萌生并长大，说明带状组织也是萌生点蚀的敏感部位；60℃时，随着试验周期的延长，试样表面均出现点蚀且点蚀逐渐增多和增大。这是在试样表面形成了小阳极大阴极的腐蚀电池，导致在试样表面某些区域快速溶解腐蚀并且点蚀向纵深发展。在不同试验条件下腐蚀速率随试验周期的增加，变化趋势不同，这主要是由各种材料的腐蚀产物膜的形成及其对基体的保护性有关。

全文目录

摘要  2-3
Abstract  3-7
第一章绪论  7-15
  1.1 选题意义  7-8
  1.2 国外CO_2腐蚀现状  8
  1.3 国内CO_2腐蚀现状  8-9
  1.4 国内外CO_2腐蚀研究及进展  9-10
  1.5 国外高含CO_2气藏的腐蚀问题及主要防腐工艺  10-12
  1.6 金属腐蚀的分类  12-15
    1.6.1 按腐蚀机理分类  12
    1.6.2 按腐蚀形态分类  12-14
    1.6.3 按腐蚀环境分类  14-15
第二章试验内容  15-17
  2.1 试验方法  15-17
    2.1.1 试验材料的选用  15
    2.1.2 试样的制备  15
    2.1.3 腐蚀速率的表示法  15-16
    2.1.4 腐蚀产物的清除方法  16
    2.1.5 材料带状组织级别的评定  16-17
  2.2 研究内容  17
  2.3 试验仪器设备  17
第三章试验结果和分析讨论  17-57
  3.1 材料在未通CO_2的NACE溶液中的全浸泡腐蚀试验  18-25
  3.2 各种材料在通CO_2的NACE溶液中的全浸泡腐蚀试验  25-41
    3.2.1 温度对CO_2腐蚀的影响  25-31
    3.2.2 CO_2含量对各种材料腐蚀的影响  31-32
    3.2.3 时间对CO_2腐蚀的影响(60℃)  32-36
    3.2.4 时间对CO_2腐蚀的影响(90℃)  36-41
  3.3 各种材料在通CO_2的NACE溶液中的冲刷腐蚀试验  41-52
    3.3.1 温度对CO_2冲刷腐蚀的影响  141-45
    3.3.2 时间对CO_2冲刷腐蚀的影响(60℃)  45-48
    3.3.3 时间对CO_2冲刷腐蚀的影响(90℃)  48-50
    3.3.4 流速对CO_2腐蚀的影响(60℃)  50-51
    3.3.5 流速对CO_2腐蚀的影响(90℃)  51-52
  3.4 各种材料在60℃通CO_2的NACE溶液中的局部腐蚀试验  52-57
    3.4.1 点蚀腐蚀速率的确定  52-54
    3.4.2 点蚀敏感性的综合评定  54
    3.4.3 点蚀起源与发展  54-57
第四章综合讨论  57-69
  4.1 CO_2腐蚀机理  57-62
    4.1.1 二氧化碳全面腐蚀机理  57-58
    4.1.2 二氧化碳局部腐蚀机理  58-62
  4.2 二氧化碳腐蚀的影响因素  62-67
    4.2.1 环境的影响  62-65
    4.2.2 材料的影响  65-67
  4.3 影响点蚀的主要因素  67-69
    4.3.1 溶液成分的影响  67
    4.3.2 溶液流速的影响  67
    4.3.3 合金成分对点蚀的影响  67
    4.3.4 带状组织对点蚀的影响  67-69
结论  69-71
参考文献  71-74
致谢  74-75
攻读硕士研究生期间发表的论文  75

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