一维阵列电极法研究油井管柱接头缝隙腐蚀机理

发布时间：2017-03-27 16:03

  本文关键词：一维阵列电极法研究油井管柱接头缝隙腐蚀机理，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：油井管柱接头通过螺纹进行连接,在接箍和油管之间可能存在微小缝隙,相比于油井管柱其它部位,更容易遭受腐蚀介质侵蚀,一旦产生严重的缝隙腐蚀,接头部分就会成为油井管柱完整性最薄弱的环节。因此,很有必要研究油井管柱在使用环境中发生缝隙腐蚀的机理,以期能够找出合理的防护措施。本文以油套管常用的P110钢为研究对象,将一维阵列电极测试技术运用到缝隙腐蚀研究过程中。结合失重法、电化学交流阻抗谱、动电位极化法、扫描电镜、能谱分析、扫描电化学显微镜测试技术研究了P110钢缝隙腐蚀敏感性及其在酸性CO2环境中的缝隙腐蚀电化学机理,并探讨了缓蚀剂对P110钢缝隙腐蚀的抑制效果。利用失重法和表面形貌观察研究了缝隙结构和温度变化对P110钢缝隙腐蚀敏感性的影响。结果表明,缝隙结构的存在加速了P110钢腐蚀的速率,温度的逐渐升高,缝隙腐蚀敏感性也逐渐加强,表现为腐蚀速率的增大。P110钢在缝隙结构中形成的腐蚀产物膜对基体的保护性较弱,且基体表面发生了较为严重的点蚀,缝隙内部的点蚀程度比缝隙开口处更加严重。利用P110钢一维阵列电极测试了缝隙腐蚀电化学机理。结果表明,在CO2酸性环境中,P110钢发生了较为明显的缝隙腐蚀,缝隙结构中不同位置腐蚀程度存在较大的差异,最易诱发缝隙腐蚀的缝隙尺寸为0.1到0.15mm。缝隙腐蚀发生的同时,也常伴有点蚀的发生,对油套管接头造成了更为严重的破坏。基于实验结果,提出了缝隙腐蚀的多阶段模型,该模型能够很好解释缝隙腐蚀的发展过程。测试了酸性环境中常用的曼尼希碱和咪唑啉类缓蚀剂对P110钢缝隙腐蚀的缓蚀效果。结果表明,两种缓蚀剂都具有降低P110钢发生缝隙腐蚀的倾向,减小了自腐蚀电流密度,降低了腐蚀速率。两种缓蚀剂都是通过吸附机制在电极表面生成保护膜而起到缓蚀剂效果,该保护膜主要抑制电极的阳极反应过程。咪唑啉类缓蚀剂对P110钢缝隙腐蚀的缓蚀效果高于曼尼希碱类缓蚀剂。
【关键词】：缝隙腐蚀 P110钢 阵列电极 缓蚀剂
【学位授予单位】：西南石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TE983;TG178
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第1章 绪论8-19
• 1.1 研究的背景与意义8-9
• 1.2 缝隙腐蚀机理及规律研究现状9-14
• 1.2.1 缝隙腐蚀相关概念9
• 1.2.2 缝隙腐蚀机理及规律9-10
• 1.2.3 缝隙腐蚀影响因素10-12
• 1.2.4 缝隙腐蚀研究方法12-14
• 1.2.5 缝隙腐蚀的防护措施14
• 1.3 阵列电极在缝隙腐蚀中的研究现状14-17
• 1.3.1 阵列电极相关概念14-15
• 1.3.2 阵列电极在腐蚀中的应用15-16
• 1.3.3 阵列电极在缝隙腐蚀中的应用16-17
• 1.4 本文的主要工作17-19
• 第2章 酸性环境中P110钢缝隙腐蚀敏感性研究19-29
• 2.1 引言19-21
• 2.2 实验部分21-22
• 2.2.1 试样与环境21
• 2.2.2 实验过程21
• 2.2.3 测试方法21-22
• 2.3 P110钢缝隙腐蚀敏感性研究22-24
• 2.3.1 温度对缝隙腐蚀的影响22-23
• 2.3.2 缝隙对P110钢腐蚀速率的影响23-24
• 2.4 P110钢缝隙腐蚀形貌分析24-26
• 2.4.1 缝隙对P110钢腐蚀形貌影响24
• 2.4.2 缝隙中不同位置腐蚀形貌24-26
• 2.5 P110钢缝隙腐蚀产物分析26-28
• 2.6 本章小结28-29
• 第3章 酸性环境中P110钢缝隙腐蚀电化学机理研究29-42
• 3.1 引言29
• 3.2 实验部分29-31
• 3.2.1 试样与环境29-30
• 3.2.2 实验过程30
• 3.2.3 测试方法30-31
• 3.3 P110钢缝隙腐蚀电化学研究31-38
• 3.3.1 电化学交流阻抗分析31-33
• 3.3.2 动电位极化分析33-35
• 3.3.3 扫描电化学显微镜分析35-38
• 3.4 P110钢缝隙腐蚀形貌分析38-40
• 3.5 缝隙腐蚀模型40-41
• 3.6 本章小结41-42
• 第4章 酸性环境中缓蚀剂对P110钢缝隙腐蚀缓蚀机制研究42-57
• 4.1 引言42-43
• 4.2 实验部分43-44
• 4.2.1 试样与环境43
• 4.2.2 实验过程43
• 4.2.3 测试方法43-44
• 4.3 曼尼希碱类缓蚀剂抑制P110钢缝隙腐蚀行为研究44-49
• 4.3.1 电化学阻抗分析44-46
• 4.3.2 动电位极化分析46-47
• 4.3.3 腐蚀形貌分析47-48
• 4.3.4 扫描电化学显微镜(SECM)分析48-49
• 4.4 咪唑啉类缓蚀剂抑制P110钢缝隙腐蚀行为研究49-54
• 4.4.1 电化学阻抗分析49-51
• 4.4.2 动电位极化分析51-52
• 4.4.3 腐蚀形貌分析52-53
• 4.4.4 扫描电化学显微镜(SECM)分析53-54
• 4.5 两种缓蚀剂缓蚀机理分析54-55
• 4.6 本章小结55-57
• 第5章 结论与展望57-59
• 5.1 结论57
• 5.2 展望57-59
• 致谢59-60
• 参考文献60-67
• 攻读硕士学位期间的论文及科研成果67

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