苛刻腐蚀环境中钛合金管材的界面特性研究
发布时间：2021-07-20 03:27
本文在苛刻环境腐蚀试验分析的基础上,通过钛合金钝化膜的原位电化学测试分析,结合钝化膜/溶液界面第一性原理计算及分子动力学模拟,探讨钛合金管材钝化膜的界面特性。腐蚀试验结果表明:在地层水CO2、地层水H2S及残酸腐蚀环境中,TC4钛合金表面形成了一层热力学稳定性极高的钝化膜,具有极其优异的耐均匀腐蚀及点蚀的能力。但在高pH值完井液腐蚀环境中的腐蚀速率远远大于其他腐蚀环境。原位电化学测试结果表明:TC4钛合金在上述苛刻腐蚀环境中的极化曲线均存在较为明显的钝化区,电化学腐蚀由阳极反应过程控制;温度升高,钛合金极化电阻有所降低,但依旧很大,其钝化膜在高温腐蚀环境中仍具有良好的保护作用,腐蚀速率仍然保持在较低水平;钛合金钝化膜的半导体类型为n型,其具有阳离子选择性,温度升高,钝化膜的施主浓度增大,抗腐蚀性能降低。第一性原理模拟结果表明:Cl-、HCO3-和HS-三种腐蚀性离子在TiO2界面吸附达到稳定态后,均为带负电的Cl、O、S与Ti O
【文章来源】：西安石油大学陕西省
【文章页数】：64 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 钛合金的概述
1.2.1 钛合金
1.2.2 钛合金钝化膜
1.2.3 钛合金常见的腐蚀类型
1.3 钛合金管材的国内外研究及应用现状
1.3.1 钛合金管材的发展
1.3.2 钛合金的耐蚀性研究
1.3.3 钛合金钝化膜界面特性研究
1.4 研究内容、技术路线和创新点
1.4.1 研究内容
1.4.2 技术路线
1.4.3 创新点
第二章 苛刻环境钛合金管材的抗腐蚀性能研究
2.1 试验材料及方法
2.1.1 试验材料
2.1.2 试验方法
2.2 试验条件
2.3 试验结果
2.3.1 地层水CO2腐蚀环境
2.3.2 地层水H2S腐蚀环境
2.3.3 高pH值完井液腐蚀环境
2.3.4 残酸腐蚀环境
2.4 分析讨论
2.5 本章小结
第三章 苛刻环境钛合金钝化膜半导体特征及电化学特性研究
3.1 试验方法与设备
3.1.1 电化学腐蚀试验方法
3.1.2 电化学腐蚀试验设备
3.2 试验结果及讨论
3.2.1 极化曲线
3.2.2 电化学交流阻抗(EIS)
3.2.3 TC4钛合金钝化膜半导体特性
3.3 本章小结
第四章 苛刻环境钛合金钝化膜的热力学稳定性研究
4.1 研究方案
4.1.1 基本原理
4.1.2 软件介绍
4.2 建模与计算方法
4.2.1 第一性原理研究
4.2.2 分子动力学模拟
4.3 结果分析及讨论
4.3.1 第一性原理
4.3.2 分子动力学
4.4 本章小结
第五章 结论
致谢
参考文献
攻读学位期间参加科研情况及获得的学术成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]钛合金油管在苛刻井下环境中的抗腐蚀性能研究[J]. 吕祥鸿,高文平,谢俊峰,李岩,王华,薛艳,李丹平. 热加工工艺. 2017(06)
[2]钛合金在石油天然气勘探开发中的应用[J]. 吴欣袁,张恒,徐学军,张忠世,郭淑君. 石油化工应用. 2016(11)
[3]HPHT井完井管柱材质研究及应用进展[J]. 李娜,吕祥鸿,周鹏遥,赵国仙,张宏,姚婷珍. 材料导报. 2015(05)
[4]钛合金油井管的耐腐蚀性能及应用研究进展[J]. 刘强,宋生印,李德君,白强. 石油矿场机械. 2014(12)
[5]钛合金石油管材的研究和应用进展[J]. 吕祥鸿,舒滢,赵国仙,谢俊峰,薛艳. 稀有金属材料与工程. 2014(06)
[6]医用Mg-Zn-Ca-Mn合金在PBS模拟体液中的腐蚀行为[J]. 丁雨田,郭兵,胡勇,纪国庆,柴利强. 材料导报. 2012(06)
[7]钛合金的腐蚀机理及耐蚀钛合金的发展现状[J]. 杨东,郭金明. 钛工业进展. 2011(02)
[8]钛合金的电偶腐蚀与防护[J]. 张晓云,汤智慧,孙志华,宇波. 材料工程. 2010(11)
[9]高温钛合金的发展和应用[J]. 许国栋,王凤娥. 稀有金属. 2008(06)
[10]焊接工艺对低合金海洋用钢焊接接头耐蚀性的影响[J]. 孔小东,杨明波,童康明,朱梅五. 兵器材料科学与工程. 2007(05)
硕士论文
[1]水及电解质溶液的分子动力学模拟研究[D]. 蔡慧婷.华南理工大学 2009
本文编号：3292027
【文章来源】：西安石油大学陕西省
【文章页数】：64 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 钛合金的概述
1.2.1 钛合金
1.2.2 钛合金钝化膜
1.2.3 钛合金常见的腐蚀类型
1.3 钛合金管材的国内外研究及应用现状
1.3.1 钛合金管材的发展
1.3.2 钛合金的耐蚀性研究
1.3.3 钛合金钝化膜界面特性研究
1.4 研究内容、技术路线和创新点
1.4.1 研究内容
1.4.2 技术路线
1.4.3 创新点
第二章 苛刻环境钛合金管材的抗腐蚀性能研究
2.1 试验材料及方法
2.1.1 试验材料
2.1.2 试验方法
2.2 试验条件
2.3 试验结果
2.3.1 地层水CO2腐蚀环境
2.3.2 地层水H2S腐蚀环境
2.3.3 高pH值完井液腐蚀环境
2.3.4 残酸腐蚀环境
2.4 分析讨论
2.5 本章小结
第三章 苛刻环境钛合金钝化膜半导体特征及电化学特性研究
3.1 试验方法与设备
3.1.1 电化学腐蚀试验方法
3.1.2 电化学腐蚀试验设备
3.2 试验结果及讨论
3.2.1 极化曲线
3.2.2 电化学交流阻抗(EIS)
3.2.3 TC4钛合金钝化膜半导体特性
3.3 本章小结
第四章 苛刻环境钛合金钝化膜的热力学稳定性研究
4.1 研究方案
4.1.1 基本原理
4.1.2 软件介绍
4.2 建模与计算方法
4.2.1 第一性原理研究
4.2.2 分子动力学模拟
4.3 结果分析及讨论
4.3.1 第一性原理
4.3.2 分子动力学
4.4 本章小结
第五章 结论
致谢
参考文献
攻读学位期间参加科研情况及获得的学术成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]钛合金油管在苛刻井下环境中的抗腐蚀性能研究[J]. 吕祥鸿,高文平,谢俊峰,李岩,王华,薛艳,李丹平. 热加工工艺. 2017(06)
[2]钛合金在石油天然气勘探开发中的应用[J]. 吴欣袁,张恒,徐学军,张忠世,郭淑君. 石油化工应用. 2016(11)
[3]HPHT井完井管柱材质研究及应用进展[J]. 李娜,吕祥鸿,周鹏遥,赵国仙,张宏,姚婷珍. 材料导报. 2015(05)
[4]钛合金油井管的耐腐蚀性能及应用研究进展[J]. 刘强,宋生印,李德君,白强. 石油矿场机械. 2014(12)
[5]钛合金石油管材的研究和应用进展[J]. 吕祥鸿,舒滢,赵国仙,谢俊峰,薛艳. 稀有金属材料与工程. 2014(06)
[6]医用Mg-Zn-Ca-Mn合金在PBS模拟体液中的腐蚀行为[J]. 丁雨田,郭兵,胡勇,纪国庆,柴利强. 材料导报. 2012(06)
[7]钛合金的腐蚀机理及耐蚀钛合金的发展现状[J]. 杨东,郭金明. 钛工业进展. 2011(02)
[8]钛合金的电偶腐蚀与防护[J]. 张晓云,汤智慧,孙志华,宇波. 材料工程. 2010(11)
[9]高温钛合金的发展和应用[J]. 许国栋,王凤娥. 稀有金属. 2008(06)
[10]焊接工艺对低合金海洋用钢焊接接头耐蚀性的影响[J]. 孔小东,杨明波,童康明,朱梅五. 兵器材料科学与工程. 2007(05)
硕士论文
[1]水及电解质溶液的分子动力学模拟研究[D]. 蔡慧婷.华南理工大学 2009
本文编号：3292027
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jiagonggongyi/3292027.html
