20Cr在CO2和Cl-共存环境下流体诱导腐蚀研究

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在油气田开发过程中,油井管和地面管汇中常有高速流动的流体流过,这些流体中通常含有Cl-、CO2等组分,甚至含有固体颗粒。与静态介质环境相比,由此产生的腐蚀(即流体诱导腐蚀)问题更为严重。本文对常用地面管汇材料20Cr在不同工况下的流体诱导腐蚀特性进行了实验研究。实验利用喷射式实验装置,实验研究了20Cr在含Cl-、CO2、CO2+Cl-等腐蚀环境下流体诱导腐蚀基本规律及影响因素。实验主要采用失重法测量腐蚀速率,并结合扫描电子显微镜对材料的腐蚀形貌及腐蚀产物进行了分析。实验结果表明,当流速、入射角度、含砂量一定时,流体诱导腐蚀的腐蚀速率会随着金属表面腐蚀产物膜的形成而逐渐降低,冲刷时间超过90min时,腐蚀速率下降速度加快。流速对流体诱导腐蚀速率影响很大,腐蚀速率随流速的增加以指数函数的形式增加。在低流速区,流体诱导腐蚀主要受电化学控制;在中流速区,表现为电化学腐蚀和机械作用共同控制,且腐蚀逐渐由电化学为主向机械作用为主转变;在高流速区,腐蚀主要由机械作用控制。随着入射角度的变化,流体诱导腐蚀的腐蚀速率也会发生变化,低入射角冲刷时流体诱导腐蚀的腐蚀速率明显高于高入射角冲刷时的腐蚀速率,当入射角度为45°时,流体的剪切作用及法向冲击力的交互作用达到最大值,流体诱导腐蚀的腐蚀速率最大。流体中固相粒子的含量也对流体诱导腐蚀有较大影响,当含砂量为25kg/m3时,腐蚀最为严重,含砂量超过这个数值后,固相粒子容易沉积,且因为固相粒子之间的相互碰撞产生“屏蔽作用”,使固相粒子对材料的冲刷作用减小、腐蚀速率降低。
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