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表面狀態(tài)對304不銹鋼/20鋼雙金屬復(fù)合管耐腐蝕性能的影響

時間:2019-06-13    作者:無錫不銹鋼板    瀏覽:0

隨著能源需求的日益增長,油氣田開采逐漸向深井、高腐蝕環(huán)境延伸。目前,高腐蝕性油氣田在開采作業(yè)和油氣輸送中普遍采用耐蝕合金甚至鎳基合金管道。然而,普通耐蝕管材中用作耐腐蝕的部分僅占1/3左右,其余部分作結(jié)構(gòu)支撐,這樣造成了資源的極大浪費。為了降低成本,延長管道的使用壽命,國內(nèi)外學(xué)者針對高H2S/CO2/Cl-氣田的嚴重腐蝕問題開展了多年研究。結(jié)果表明,使用耐蝕合金復(fù)合管是解決管道腐蝕問題相對安全和經(jīng)濟的途徑之一。本研究選用最具有代表性的304不銹鋼/20鋼機械式復(fù)合管作為研究對象,對比研究304不銹鋼內(nèi)襯管經(jīng)過塑性加工、拋光處理前后在含Cl-溶液中的電化學(xué)腐蝕行為。

試驗選用304不銹鋼/20鋼雙金屬復(fù)合管,其化學(xué)成分見表1:
表1 試驗用雙金屬復(fù)合管的化學(xué)成分(ω,%)              
鋼種
C
Si
Mn
P
S
Cr
Ni
Mo
304不銹鋼
0.03
0.34
1.89
0.025
0.032
16.54
11.24
1.62
20鋼
0.21
0.37
0.44
0.029
0.03
0.25
0.21
0.21
 
將試驗用供應(yīng)態(tài)(未塑性加工)與經(jīng)歷了復(fù)合變形的304不銹鋼,以及拋光處理前后的304不銹鋼試件加工成工作面積為1cm2的電極。電極的一端與銅線焊接,用來導(dǎo)通電路,另一面作為工作面,其余部分均用環(huán)氧樹脂密封。
拋光處理時,電極的工作面依次用400#、800#、1200#和2000#砂紙逐級打磨,然后用金相試樣拋光機打磨成鏡面,再用去離子水清洗,放置到裝有去離子水的燒杯中保存待用。試驗用溶液為NaCl,所用試驗儀器見表2:
表2 試驗用儀器
名稱
型號
生產(chǎn)廠家
電化學(xué)工作站
PARSTAT 2273
美國普林斯頓應(yīng)用研究
電子天平
HX-T
慈溪市天東衡器廠
金相試樣拋光機
P-2
萊州市蔚儀實驗器械制造有限公司
 
試驗采用極化曲線測試方法,通過穩(wěn)態(tài)極化曲線形狀、斜率及極化曲線的位置,可以研究腐蝕過程的電化學(xué)行為特性及陰極和陽極反應(yīng)的控制特征等。在三電極體系中加入NaCl溶液400mL,安裝好工作電極,并與裝有腐蝕測量系統(tǒng)軟件的計算機連接,設(shè)置動電位掃描范圍為-1~+1.6V,掃描速率為50mV/min,測定在0.08mol/L的Cl-腐蝕介質(zhì)中的極化曲線。
通過對比研究了304不銹鋼/20鋼機械式復(fù)合管經(jīng)過塑性加工、拋光處理后,在Cl-溶液中的腐蝕過程和耐腐蝕測試結(jié)果,得到如下結(jié)論:
(1)未拋光處理的304不銹鋼,在0.08mol/L的中性Cl-腐蝕介質(zhì)中腐蝕,塑性加工后自腐蝕電位負移,腐蝕電流大幅增加,腐蝕加劇。這源于塑性加工產(chǎn)生了晶格變形與殘余應(yīng)力等因素,促使了金屬的腐蝕。
(2)拋光處理的304不銹鋼,在0.08mol/L的中性Cl-腐蝕介質(zhì)中腐蝕,塑性加工后自腐蝕電位負移,腐蝕電流變大,但是相對變化很小??梢姡ㄟ^改善表面加工質(zhì)量可以使304不銹鋼的耐腐蝕性能大為提高。
(3)不同表面粗糙度試樣在0.08mol/L的中性Cl-腐蝕介質(zhì)中的動電位極化曲線表明,表面粗糙度越小,金屬的耐腐蝕性越好。