20CrMo抽油杆腐蚀机理研究啊(5)

（４）氧腐蚀形貌

氧腐蚀的特征是溃疡腐蚀，产物是疏松的，没有保护性。腐蚀产生的Ｆｅ２＋通过疏松的二次产物层向外扩散，遇水中的ＯＨ－又形成新的二次产物，积累在原有二次产物层中，越积越厚，导致形成鼓泡，鼓泡下面的金属越腐蚀越深，形成坑蚀。腐蚀产物外观呈大面积不均匀溃疡腐蚀，为黄色或黄褐色锈瘤，锈瘤下面为腐蚀坑，大面积时呈蜂窝状【５８】。

以下是文献【１２】中给出的溶解氧作为腐蚀剂的腐蚀形貌类型。

①缝隙腐蚀

金属与金属之间或金属与其他物质之间存在有间隙时，由于在间需内积存的电解质水溶液的浓度差和溶解氧浓度差等构成局部电池，从而加速了狭缝内或近旁发生的腐蚀。缝隙腐蚀本质上也是氧浓度差腐蚀电池。几乎所有的腐蚀性介质都容易引起缝隙腐

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

蚀，但以Ｃｌ‘溶液最为容易。缝隙腐蚀的形态广而浅，而点蚀的形态是窄而深。

②沟状腐蚀

沟状腐蚀是局部腐蚀的一种形态，由点蚀连续化所形成的沟状形态，其断面呈Ｖ

字形。通常在焊缝内的硫化物夹杂周围优先被腐蚀，在Ｍ１１Ｓ等夹杂物周围形成坑蚀。

③点蚀

腐蚀集中于金属表面上个别或微小区域内，并深入到金属基体内，出现窄小而深的

蚀坑、蚀孔。点蚀的形态有窄深形、椭圆形、宽浅形、皮下形、底切形、水平形、垂直形等。点蚀发生的主要条件有：

ａ．铁表面的涂镀膜局部失效，失效区的面积远远小于未失效区，形成小阳极大阴

极，腐蚀集中在失效区而后向深发展形成小孔。

ｂ．点蚀发生在有Ｃｌ‘的介质中。

点蚀剖面形貌如图１．３所示：

（ｃ）

（ｆ）∞

图１－３点蚀形貌

Ｆｉｇ．１－３Ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙｏｆｐｉｔ缅ｇｃｏｍｓｉｏｎ

④层间腐蚀

锻压金属内层的腐蚀，有时候会导致剥离，即引起未腐蚀层的分离，剥离一般沿着层状组织，如挤压、轧制或变形方向。

⑤腐蚀疲劳

金属在循环应力或脉冲应力与腐蚀环境的电化学腐蚀联合作用下产生的脆性断裂。

腐蚀疲劳形成条件是，绝大多数金属或合金在交变应力及容易引起孔蚀的介质中。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

中国石油大学（华东）硕上学位论文

疲劳的特征如下所述：

ａ．表现疲劳极限，在腐蚀疲劳环境中，应力和循环次数之间不再存在临界应力值，人们通常选１０７或１０８，使设备在运行期间安全。

ｂ．腐蚀环境不是特定的，和应力腐蚀不同，腐蚀疲劳不需要金属与环境的特殊配合，只要环境对设备有腐蚀作用，再加上交变应力的联合作用就可能产生腐蚀疲劳。

ｃ．裂纹一般无分支，尖端较钝，大多为穿晶形，断口有疲劳辉纹。

腐蚀疲劳断口上覆盖的腐蚀产物多呈泥纹花样，在断裂扩展区可见疲劳辉纹，裂纹扩展一般呈穿晶形。

腐蚀疲劳一般起源于点蚀坑底部，个别主裂纹两侧有与之垂直的次生裂纹，裂纹沿带状组织和硫化物选择发展，这是腐蚀疲劳伴生的应力腐蚀。

（６）氧腐蚀影响因素【５９】

氧的浓度ｌｍ扎时就能引起严重腐蚀，而氧在水中的饱和溶解度可达到墨～１２ｍｇ／Ｌ。在大多数情况下，供氧速度有限，吸氧腐蚀过程受氧扩散过程控制，金属腐蚀速度就等于氧极限扩散电流密度值。

①溶液的温度

溶液的温度升高，使溶液粘度降低，从而使溶解氧的扩散系数增加，故温度升高会加速腐蚀过程。但是，温度升高的另一个相反的作用是能使溶解氧的溶解度降低，特别是在接近沸点时，氧的溶解度已经急剧降低，到沸点时氧气彻底从水中逸出，从而使腐蚀速率进一步减缓。在敞开的系统中，溶解氧的腐蚀速度在８０℃时达到最大，大于８０℃溶解氧浓度下降，腐蚀速度也下降。但有的文献也表明，溶解氧均匀腐蚀的速度在６５～７０℃时，达到最大。但在密封的容器中，由于氧过饱和而加剧局部腐蚀，可能发生腐蚀和应力腐蚀裂纹。

②溶解氧浓度的影响

溶解氧的增加，极限电流密度增大，溶解氧的浓度增大，腐蚀速度增大。但是，氧的溶解度会随着盐溶液浓度的增加而减小。在海水中ＮａＣｌ浓度为３％时，腐蚀速率有

③溶液流速的影响

吸氧腐蚀与扩散、浓度极化的关系极为密切，而溶液的流动条件又强烈的影响着扩

一最大值。最开始，由于盐浓度的增加，使溶液导电性增加，使腐蚀速度迅速增加；当盐浓度超过３％时，由于氧浓度降低及扩散速度减小，使腐蚀速度明显下降。散及浓度极化。流速的增加，即意味着金属界面上的扩散层厚度减薄，从而使氧传递更

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

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容易。

④搅拌作用的影响

搅拌能使扩散层减薄，加速扩散，从而加速腐蚀。

⑤＿ｐＨ值的影响【删

ｐＨ值是影响金属腐蚀的一个主要原因，一般ｐＨ值越低，金属腐蚀越严重，尤其是当水中有溶解氧存在时，ｐＨ值的改变对腐蚀的影响更大。当ｐＨ＜４．５，腐蚀速度随ｐＨ值的降低而迅速增加；当ｐＨ值在中等范围（４．５＜ｐＨ＜１０）之内时，对氧腐蚀的影响不是主要因素。当ｐＨ值较高时，腐蚀速度降低，而当ｐＨ值达到１２时，腐蚀速度几乎很小。

⑥其他因素的影响

若水中同时含有０２和Ｃ０２时，则钢材的腐蚀就会更严重。将含有不同量的０２和Ｃ０２的水溶液对钢材作腐蚀试验，结果可知０２浓度、Ｃ０２浓度和温度的升高均会加速腐蚀。这种腐蚀之所以比较严重，是因为氧的电极电位高，易形成阴极，侵蚀性强；Ｃ０２使水呈酸性，破坏保护膜。这种腐蚀特征往往是金属表面没有腐蚀产物，腐蚀速率很快。

压力升高溶解氧分压增大，腐蚀速度增加。

氧通常是由于空气进入套管环形成空间的液柱中引起的，主要发生在抽油杆的下部。这种腐蚀使抽油杆表面产生平地的蚀坑，坑的边缘比较光滑，连成一片，腐蚀产物通常覆盖在整个表面上。疲劳裂纹源起源于腐蚀坑。防止氧腐蚀的主要方法是防止氧气进入井内，在井液中加入除氧剂和在套管内保持一个低的回压，也是有利的。

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