2205双相不锈钢在油田环境中的电化学腐蚀行为

  双相不锈钢由奥氏体相和铁素体相组成,Cr和Mo元素富集在铁素体相中,其力学和耐腐蚀性能有所提高,在诸多介质中的抗晶间腐蚀、应力腐蚀开裂和局部腐蚀性能都优于奥氏体不锈钢。随着工业生产腐蚀环境的日趋严峻,双相不锈钢越来越多地运用于油气、石化、化工、核能和船舶运输等领域。

  国内外气田在开发集输过程中存在着高压、高温、高离子条件下CO2或CO2/H2S共存的腐蚀现象日趋突出的问题,如我国新疆地区大型的含CO2凝析的克拉2气田和雅克拉气田输送管道均出现了严重的腐蚀穿孔甚至暴裂现象,个别输送段管线采用了双相不锈钢等耐蚀合金控制腐蚀。

  尽管国内气田因成本较高的问题而极少应用双相不锈钢或镍基合金等耐蚀合金,近年来国内外有关双相不锈钢在化学成分、微观组织、应力腐蚀开裂、临界点蚀温度等方面的研究仍有较多报道,如:研究表明在含Cl-环境下双相不锈钢比普通奥氏体不锈钢具有更高的抗点蚀及应力腐蚀开裂的优越性能;2205双相不锈钢中添加适量的N可有效抑制腐蚀疲劳裂纹的增长;在CO2环境下进行失重腐蚀研究发现,2205双相不锈钢比304L和316L不锈钢具有更优越的抗腐蚀性能;2205双相不锈钢在22%NaCl溶液中具有优越的抗SCC性能;双相不锈钢在油田H2S-CO2-Cl-环境中的自腐蚀电位和点蚀电位随温度、pH值、Cl-含量、H2S和CO2分压等增大而明显下降。

  目前,有关2205双相不锈钢在油气工业中抗CO2、CO2/H2S电化学腐蚀研究的报道较少,尤其2205双相不锈钢的点蚀和钝化特性研究更少。某公司利用电化学测试方法,针对2205双相不锈钢在含饱和CO2以及CO2/H2S共存的NaCl介质环境中的电化学腐蚀行为进行研究,以期为2205双相不锈钢在油气工业中的工程运用提供参考依据。

  以2205双相不锈钢为研究对象,将试验材料加工成直径为10mm、厚度为5mm的圆片状试样,一面用铜导线焊接,然后用环氧树脂封装并露出一个工作面,其面积为0.785cm2。试验前先用砂纸逐级打磨至1200号、丙酮除油、蒸馏水清洗。试验介质采用分析纯化学试剂(NaCl和Na2S.4H2O)及蒸馏水按照要求进行配制,共5组试验溶液。试验结果表明:

 ?。?)在饱和CO2的不同NaCl溶液中,2205双相不锈钢的腐蚀行为并未发生明显变化,极化曲线保持较宽钝化区域,具有优越的抗CO2腐蚀和抗点蚀性能;随着Cl-浓度增大,2205双相不锈钢的点蚀敏感性提高。

 ?。?)在饱和CO2、不同.浓度的3.5%NaCl溶液中,Na2S.4H2O的添加对2205双相不锈钢电化学反应有明显影响,极化曲线钝化区域明显减小,形成H2S腐蚀加速了金属的阳极溶解;点蚀电位Epit和?;さ缥籈pp随H2S浓度的增大而降低,2205双相不锈钢的点蚀敏感性也进一步提高。

 ?。?)含CO2和CO2/H2S两种腐蚀环境下2205双相不锈钢表面钝化膜均能较快地达到破钝和再钝化的动态平衡。