Электрохимическое поведение дуплексной нержавеющей стали 2205 в моделируемом растворе, содержащем высокую концентрацию Cl- и насыщенный CO2, при различных температурах

Том 12 научных отчетов, номер статьи: 11822 (2022) Цитировать эту статью

1136 Доступов

Подробности о метриках

Дуплексная нержавеющая сталь 2205 (DSS) обладает хорошей коррозионной стойкостью благодаря своей типичной дуплексной организации, но все более суровая среда, содержащая CO2, в нефти и газе приводит к разной степени коррозии, особенно питтинговой коррозии, которая серьезно угрожает безопасности и надежности нефтегазовой отрасли. разработка газа. В этой статье влияние температуры на коррозионное поведение 2205 DSS в смоделированном растворе, содержащем 100 г/л Cl- и насыщенный CO2, исследовалось с помощью иммерсионных и электрохимических испытаний и сочеталось с такими методами определения характеристик, как лазерная конфокальная микроскопия и рентгеновский анализ. лучевая фотоэлектронная спектроскопия. Результаты показывают, что средняя критическая температура питтинговой коррозии 2205 DSS составила 66,9 °C. Когда температура была выше 66,9 ° C, потенциал питтингового пробоя, интервал пассивации и потенциал самокоррозии уменьшались, в то время как размерная плотность тока пассивации увеличивалась, а чувствительность к питтинговой коррозии повышалась. При дальнейшем повышении температуры радиус емкостной дуги 2205 DSS уменьшался, сопротивление пленки и сопротивление переносу заряда постепенно снижались, увеличивалась также плотность носителей заряда донора и акцептора в пленочном слое изделия с n+p-биполярными характеристиками и увеличивалась внутренняя Слой пленки с содержанием оксида Cr уменьшился, а внешний слой с содержанием оксида Fe увеличился, растворение слоя пленки увеличилось, стабильность снизилась, увеличились количество и размер пор ямок.

В условиях быстрого развития экономического и социального прогресса растущий спрос на ресурсы нефти и газа вынудил разработку нефти и газа постепенно становиться все более суровыми условиями и окружающей средой юго-западного Китая и моря, поэтому условия эксплуатации скважинных насосно-компрессорных труб становятся все более сложными. все более тяжелые1,2,3. В области разведки нефти и газа растущее содержание CO24, а также минерализация и содержание ионов Cl-5,6 в добываемых жидкостях вызывают сильную коррозию труб из обычной углеродистой стали7, даже если закачка ингибиторов коррозии в колонну труб не может быть эффективной. препятствуют коррозии, углеродистая сталь больше не может соответствовать требованиям долгосрочной эксплуатации в суровых агрессивных средах, содержащих CO28,9,10. Исследователи сместили свою цель на дуплексную нержавеющую сталь (DSS) с лучшей коррозионной стойкостью. 2205 DSS, содержащий примерно 50% феррита и аустенита в стали, имеет превосходные механические свойства и коррозионную стойкость, плотную пассивирующую пленку на поверхности, отличную стойкость к равномерной коррозии и более низкую цену по сравнению со сплавами на основе никеля11,12 . Таким образом, 2205 DSS обычно использовался в качестве сосудов под давлением, работающих в суровых агрессивных средах, обсадных колонн нефтяных скважин в агрессивных средах с CO2 и охладителей воды для конденсационных систем в нефтяных и химических морских месторождениях13,14,15, но 2205 DSS также может страдать от коррозионной перфорации. во время его использования.

В настоящее время в отечественных и зарубежных странах проводятся дополнительные исследования, связанные с CO2-коррозией и питтинговой коррозией, вызванной хлором, марки 2205 DSS16,17,18. Эбрахими19 обнаружил, что добавление соли дихромата калия к раствору NaCl ингибирует возникновение питтинговой коррозии 2205 DSS, а увеличение концентрации соли дихромата калия увеличивает критическую температуру питтинговой коррозии 2205 DSS. При этом питтинг-потенциал 2205 DSS увеличивался за счет добавления к дихромату калия количественной концентрации NaCl и уменьшался с увеличением концентрации NaCl. Хан20 показал, что при температуре от 30 до 120 °C структура пассивационной пленки 2205 DSS состояла из смеси внутреннего Cr2O3, внешнего FeO и богатого Cr; при повышении температуры до 150 °С пассивационная пленка как будто растворялась, внутренняя структура трансформировалась в Cr2O3 и Cr(OH)3, а внешний слой трансформировался в оксиды Fe(II, III) и Fe(III). ) гидроксиды. Пеге21 обнаружил, что начало устойчивого питтинга нержавеющей стали S2205 в растворе NaCl обычно происходит не ниже критической температуры питтинга (CPT), а в интервале температур перехода (TTI). Тиади22 пришел к выводу, что коррозионная стойкость S2205 DSS значительно снижается с увеличением концентрации NaCl, и чем более отрицателен приложенный потенциал, тем хуже коррозионная стойкость материала.