20CrMo抽油杆腐蚀机理研究啊(3)

（２）表面吸附Ｃ０２．ａｄ，氢离子的催化反应

Ｃ０２，∞ｌ＿Ｃ０２．ａｄ（ｓｏｌ代表溶液中的粒子）

Ｃ０２．ａｄ＋Ｈ２０—哼Ｈ２Ｃ０３脚（１－９）（１．１０）

（１．１１）

（１．１２）

（１．１３）Ｈ２Ｃ０３硝｝ｅ—Ｈａｄ＋ＨＣ０３＇ａｄ。Ｈ３０甜＋＋ｅ—’Ｈａｄ＋Ｈ２０Ｈ２Ｃ０３＇ａｄ。＋Ｈ３０＋—’Ｈ２Ｃ０３，ａｄ＋Ｈ２０

两种阴极反应实质都是Ｃ０２溶解后形成的ＨＣ０３‘电离出矿的还原过程。总的腐蚀反

应为：

Ｃ０２＋Ｈ２０卜卜Ｆｅ－－＋ＦｅＣ０３＋Ｈ２（１．１４）

Ｃ０２腐蚀机理模型

钢种类型ｌ（低温）

ＦｅＣ０３类型２（中等温度）类型３（高温）

碳

钢Ｆ年＋＠、Ｊ｜Ｉ｜『。一／Ｆｅ２＋

图１．１ＦｅＣ０３ｌＦｅ二氧化碳腐蚀机理模型

Ｆｉｇ．１ ｌＣ０２∞ｍｓｉｏｎｍｅｃｈａＩＩｊｓｍ珊Ｄｄｅｌ

②局部腐蚀研究现状及机理

２０世纪９０年代起，Ｃ０２腐蚀的研究领域的重点逐渐转移到局部腐蚀机理及防护技术

上来，实际上，Ｃ０２腐蚀破坏往往表现为局部穿孔及局部破损。Ｃ０２局部腐蚀穿孔表现上主要有蜂窝状腐蚀穿孔，局部破损表现上主要有台地腐蚀等形式。在高温高压Ｃ０２腐蚀多相流介质环境中，腐蚀产物膜会遇到三种力学．化学作用：即金属基体变形作用、

随着我国油田开采年限的增加,抽油杆的服役环境越来越恶劣,抽油杆的断裂事故断发生。失效的最主要的原因是腐蚀疲劳破坏。抽油杆腐蚀疲劳实验的条件要求非常刻,所以目前对抽油杆失效的研究主要集中在其疲劳寿命上,对腐蚀研究很少。针对种情况,本文选用厂家提供的抽油杆作为基材,在疲劳实验的基础上,通过电化学实和静态挂片腐蚀实验,研究腐蚀速率、腐蚀形貌、腐蚀产物和腐蚀机理。本文首先根疲劳实验机和抽油杆的配合要

中国石油人学（华东）硕上学位论文

不同流动状态剪切作用和固体颗粒冲刷作用。在这些力的作用下腐蚀产物膜发生破损导致严重的局部腐蚀。

许多学者认为，碳钢的ｃ０２腐蚀是由于材料表面覆盖了腐蚀产物后构成了电偶腐蚀，加速了碳钢的局部腐蚀。）（ｉｄｌ８１等人研究碳钢在含ｃ０２的溶液中的孔蚀时指出，表面覆盖了ＦｅＣ０３的区域与另一些无覆盖产物的处于裸露状态的区域构成了电偶腐蚀，由此产生了点蚀。砌ｅｓｅＩｌｆｅｌｄ㈣等人认为在Ｃ０２腐蚀过程中形成的腐蚀产物，如Ｆｅｃ０３和水合氧化物等能够与碳钢形成电偶腐蚀。Ｃｒ０１ｅｔ【２０１等人指出，碳钢腐蚀后表面裸露出的渗碳体Ｆｅ３Ｃ成分为电导体，可作为阴极反应活性点促进局部腐蚀。

赵国仙等人【２ｌ】研究了碳钢腐蚀产物膜的致密性，提出了由于腐蚀产物疏松，膜内存在物质传输通道，从而加剧了局部台地腐蚀。

Ｃ０２的局部腐蚀包括点蚀、台面状腐蚀、流动诱使局部腐蚀等。Ｃ０２的腐蚀破坏往往由局部腐蚀造成。在金属表面大部分区域，腐蚀产物膜和试样表面紧密接触，腐蚀介质难以穿过膜层到金属表面。而在最靠近试样表面的腐蚀产物膜层由于不致密会有一些缝隙，可允许腐蚀介质穿过到达金属表面，这些区域便成为电化学反应的阳极，而腐蚀介质难以到达的地方成为阴极。这种小阳极大阴极腐蚀将使金属在很短时间内形成严重的局部腐蚀区。同时，在膜中孔隙处及腐蚀坑底部，腐蚀介质不流通还可引起自催化腐蚀反应而加剧局部腐蚀，导致金属表面大面积凹陷和点蚀穿孔。

（３）二氧化碳腐蚀产物

腐蚀产物为ＦｅＣ０３，新鲜的ＦｅＣ０３为黑色，暴露在空气中后会被氧化成氧化铁，颜色变为黄色。碳酸铁是一种坚硬的灰色锈皮，它结实的附着在金属的表面，与铁之间产生“直流电池效应”而引起电解腐蚀。这种腐蚀坑通常是圆底，侧边很陡，连成一片，产生“虫蛀效应”。疲劳裂纹就发源于坑底。

（４）二氧化碳腐蚀形态

二氧化碳对金属材料的腐蚀类型有全面腐蚀，也有局部腐蚀。油气田设备的二氧化碳腐蚀主要表现为局部腐蚀，腐蚀形态有点蚀、台地状腐蚀、环状腐蚀、冲刷腐蚀。

①点蚀

二氧化碳点蚀的形态是蚀坑较为密集，蚀坑周围光滑并且可能穿孔。油管被二氧化碳腐蚀后表面形成溃疡状，敲打去锈后，形同千疮百孔的朽木。发生的环境是二氧化碳的含水的天然气、原油及油水混输的介质，点蚀的敏感温度为８０～９０℃。

②台地状腐蚀

随着我国油田开采年限的增加,抽油杆的服役环境越来越恶劣,抽油杆的断裂事故断发生。失效的最主要的原因是腐蚀疲劳破坏。抽油杆腐蚀疲劳实验的条件要求非常刻,所以目前对抽油杆失效的研究主要集中在其疲劳寿命上,对腐蚀研究很少。针对种情况,本文选用厂家提供的抽油杆作为基材,在疲劳实验的基础上,通过电化学实和静态挂片腐蚀实验,研究腐蚀速率、腐蚀形貌、腐蚀产物和腐蚀机理。本文首先根疲劳实验机和抽油杆的配合要

第一章前言

二氧化碳台地状腐蚀形态的发生环境是流动的含有二氧化碳气体的水介质。点蚀和台地状腐蚀形态往往是共生的。二氧化碳腐蚀造成的台地状腐蚀形态即大面积的蚀坑，这种蚀坑的形貌为台地状态，底部平坦，周围垂直台地底部，流动造成台地沿流动方向形成沟槽直至穿透。

③冲刷腐蚀

冲刷腐蚀是金属表面与腐蚀性流体之间由于高速相对运动引起的金属损伤，是流体的冲刷与腐蚀协同作用的结果。较高流速的流体流经变径处冲击金属表面产生絮流损伤金属，形成马逆流行走时留下的细小蹄印似的形态，有时候也称这种腐蚀形态叫湍流腐蚀或冲击腐蚀。

当流体中含有磨粒时，更容易破坏。冲刷腐蚀的形态是局部的，形成光滑的或没有腐蚀产物的沟槽或回流凹谷，与流动方向一致。造成冲刷腐蚀的流体有凝析气，含水、含砂原油及油田污水等多相流。

冲刷腐蚀与流体的攻角有关，对于延性材料，最大的冲刷率发生在２００～３００处。

挪威科技大学ＥｉＩｌ盯Ｂ绷埘教授对多相流冲击腐蚀的可预测性研究认为，如果流动条件和相的分布是确定的，如沿着管壁的水相、含砂的气流，则以数值分析和不封经验为基础的预测模型是可用的。对于不带有连续水相的多相气、液流条件和凝露条件则必须依据经验数据。如果不形成腐蚀产物膜，冲蚀和腐蚀是叠加的，在成膜条件下要考虑两者的协同作用。

（５）二氧化碳腐蚀影响因素

二氧化碳腐蚀受许多因素的影响，包括环境的、冶金的以及水动方面的参数等‘２２‘２６】。①水的润湿性

产生二氧化碳腐蚀必须有水的存在，而且必须湿润钢铁的表面。而当钢铁表面被水润湿后，二氧化碳腐蚀的严重程度则与时间成正比，所以含水率是一个非常重要的影响因素。不过含水率对腐蚀的影响还必须与流速和流动状态联系起来。如果在油水中形成水包油的乳状液，管线将被润湿。当原油的含水率达到３０％～４０％左右时，可以看出其腐蚀速度有一个明显的跳跃。

影响水润湿性的主要参数有：油水比、流速和流态、表面特征（粗糙程度、洁净程度）、水的析出点、由于流体剖面（拐弯、焊缝）改变而引起的水分线、第三方介入等。

②温度

在湿相二氧化碳环境下的碳素钢和低合金钢的腐蚀都可以导致生成碳酸铁盐这种

随着我国油田开采年限的增加,抽油杆的服役环境越来越恶劣,抽油杆的断裂事故断发生。失效的最主要的原因是腐蚀疲劳破坏。抽油杆腐蚀疲劳实验的条件要求非常刻,所以目前对抽油杆失效的研究主要集中在 …… 此处隐藏：2196字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……