13Cr不锈钢在高温高压CO 2 中应力腐蚀
发布时间：2021-11-24 17:42
13Cr钢作为一种具有马氏体显微组织的耐蚀合金钢,具有非常强的抵抗CO2腐蚀能力,现已被广泛应用在高温高压含CO2的油气田中。然而,石油管道在服役过程中会发生不同程度的腐蚀甚至是应力开裂现象。本文主要采用高温电化学、慢应变速率拉伸、四点弯曲实验等实验方法结合SEM和XPS等分析手段来研究Cr浓度、CO2分压和拉/压应力三种因素对13Cr钢在高温高压CO2环境中。应力腐蚀行为的影响,为CO2环境中13Cr不锈钢的服役应用提供数据参照和理论支持。在含有CO2的高压环境中,13Cr不锈钢在不同Cl-浓度环境中的慢应变速率拉伸实验结果表明,其应力腐蚀敏感性随着腐蚀介质中Cl-浓度变大呈现先减小后增大的趋势。在5wt.%NaCl环境中的应力腐蚀敏感性最高,应力腐蚀敏感性与氯离子浓度关联从大到小排序为5wt.%>20wt.%>10wt.%。XPS分析结果表明Cl-含量不影响钝化膜的成分组成,钝化膜中的主要成分为Cr2O3
【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：89 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．２氯化物介质中奥氏体不锈钢中的裂纹形核和扩展示意图??（１）无塑性变形的氢致开裂机理??
Ｈ２Ｓ环境中发生应力腐蚀时进入的（＾远高于在Ｈ２氛围中充氢以及大电流电解充??氢时进入的ＣＨ，所以在Ｈ２Ｓ中引起的氢脆敏感性会比在Ｈ２中引起的敏感性更大，??Ｈ２Ｓ应力腐蚀断口形貌表现为沿晶，而Ｈ２中则为准解理。图１．３为应力腐蚀开裂??造成的沿晶断口形貌（ａ）和穿晶断口形貌（ｂ）。??■?■??（ａ）沿晶断口?（ｂ）穿晶断口??图１．３应力腐蚀开裂断口形貌（ａ）沿晶断口：（ｂ）穿晶断口??１．４?１３Ｃｒ不锈钢腐蚀研究现状??日益苛刻的石油开采环境使Ｃ〇２腐蚀问题逐渐加剧。１３０？马氏体不锈钢凭借??高硬度高强度和良好的抵抗ｃｏ２腐蚀能力等优势，在油气田生产中广为应用。然??而１３Ｃｒ不锈钢也存在着＜：０２腐蚀问题，尤其是在高温高压环境中施加应力后，??很容易发生应力腐蚀开裂现象，造成重大的安全事故。因此，众多科技工作人员??研究了各种因素对ｃｏ２腐蚀的影响以及对应力腐蚀开裂的影响。??９??
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【参考文献】：
期刊论文
[1]应力作用下X80钢焊接接头在近中性pH值溶液中的电化学行为研究[J]. 范裕文,吴明,陈旭,戴志勇. 材料保护. 2017(04)
[2]压力容器和压力管道应力腐蚀开裂机理及影响因素分析[J]. 罗汇果. 广东化工. 2017(06)
[3]湿硫化氢环境中油井管钢应力腐蚀研究现状[J]. 陈瑾闻,杨换,郭翠婷. 山东化工. 2017(06)
[4]全尺寸石油管柱高温高压应力腐蚀/开裂研究及未来发展方向[J]. 付安庆,史鸿鹏,胡垚,刘忠和,吕乃欣,韩燕,尹成先. 石油管材与仪器. 2017(01)
[5]超临界CO2环境13Cr材质腐蚀行为研究[J]. 邢希金,谢仁军,马岩,刘书杰. 表面技术. 2016(05)
[6]应力腐蚀机理和基于FEM的应力腐蚀裂纹扩展模拟技术的研究进展[J]. 刘春江,姜涛,刘新灵,何玉怀. 失效分析与预防. 2016(02)
[7]CO2饱和NaCl溶液中Cl-浓度对2Cr13不锈钢腐蚀行为的影响[J]. 陈伟,彭乔. 材料保护. 2013(02)
[8]温度对Cr13不锈钢CO2腐蚀行为的影响[J]. 董晓焕,姜毅,付彩利,赵国仙. 腐蚀与防护. 2012(03)
[9]13Cr不锈钢腐蚀性能的研究现状与进展[J]. 张国超,林冠发,孙育禄,朱世东,方晓君. 全面腐蚀控制. 2011(04)
[10]应力加载对TP110TS管钢在高含H2S腐蚀条件下腐蚀速率影响的实验研究[J]. 赵增新,高德利,王梓力. 钻采工艺. 2011(01)
硕士论文
[1]X80管道近中性pH环境应力腐蚀开裂影响因素研究[D]. 张良.西安石油大学 2015
[2]304不锈钢钝化膜在海水介质中的半导体特性研究[D]. 杜建波.中国海洋大学 2007
[3]硫化氢对石油管线钢应力腐蚀开裂和氢渗透行为的影响[D]. 杨洲.中国科学院研究生院（海洋研究所） 2004
[4]管线钢的应力腐蚀行为与检测技术基础研究[D]. 池琳.北京化工大学 2004
本文编号：3516467
【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：89 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．２氯化物介质中奥氏体不锈钢中的裂纹形核和扩展示意图??（１）无塑性变形的氢致开裂机理??
Ｈ２Ｓ环境中发生应力腐蚀时进入的（＾远高于在Ｈ２氛围中充氢以及大电流电解充??氢时进入的ＣＨ，所以在Ｈ２Ｓ中引起的氢脆敏感性会比在Ｈ２中引起的敏感性更大，??Ｈ２Ｓ应力腐蚀断口形貌表现为沿晶，而Ｈ２中则为准解理。图１．３为应力腐蚀开裂??造成的沿晶断口形貌（ａ）和穿晶断口形貌（ｂ）。??■?■??（ａ）沿晶断口?（ｂ）穿晶断口??图１．３应力腐蚀开裂断口形貌（ａ）沿晶断口：（ｂ）穿晶断口??１．４?１３Ｃｒ不锈钢腐蚀研究现状??日益苛刻的石油开采环境使Ｃ〇２腐蚀问题逐渐加剧。１３０？马氏体不锈钢凭借??高硬度高强度和良好的抵抗ｃｏ２腐蚀能力等优势，在油气田生产中广为应用。然??而１３Ｃｒ不锈钢也存在着＜：０２腐蚀问题，尤其是在高温高压环境中施加应力后，??很容易发生应力腐蚀开裂现象，造成重大的安全事故。因此，众多科技工作人员??研究了各种因素对ｃｏ２腐蚀的影响以及对应力腐蚀开裂的影响。??９??
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【参考文献】：
期刊论文
[1]应力作用下X80钢焊接接头在近中性pH值溶液中的电化学行为研究[J]. 范裕文,吴明,陈旭,戴志勇. 材料保护. 2017(04)
[2]压力容器和压力管道应力腐蚀开裂机理及影响因素分析[J]. 罗汇果. 广东化工. 2017(06)
[3]湿硫化氢环境中油井管钢应力腐蚀研究现状[J]. 陈瑾闻,杨换,郭翠婷. 山东化工. 2017(06)
[4]全尺寸石油管柱高温高压应力腐蚀/开裂研究及未来发展方向[J]. 付安庆,史鸿鹏,胡垚,刘忠和,吕乃欣,韩燕,尹成先. 石油管材与仪器. 2017(01)
[5]超临界CO2环境13Cr材质腐蚀行为研究[J]. 邢希金,谢仁军,马岩,刘书杰. 表面技术. 2016(05)
[6]应力腐蚀机理和基于FEM的应力腐蚀裂纹扩展模拟技术的研究进展[J]. 刘春江,姜涛,刘新灵,何玉怀. 失效分析与预防. 2016(02)
[7]CO2饱和NaCl溶液中Cl-浓度对2Cr13不锈钢腐蚀行为的影响[J]. 陈伟,彭乔. 材料保护. 2013(02)
[8]温度对Cr13不锈钢CO2腐蚀行为的影响[J]. 董晓焕,姜毅,付彩利,赵国仙. 腐蚀与防护. 2012(03)
[9]13Cr不锈钢腐蚀性能的研究现状与进展[J]. 张国超,林冠发,孙育禄,朱世东,方晓君. 全面腐蚀控制. 2011(04)
[10]应力加载对TP110TS管钢在高含H2S腐蚀条件下腐蚀速率影响的实验研究[J]. 赵增新,高德利,王梓力. 钻采工艺. 2011(01)
硕士论文
[1]X80管道近中性pH环境应力腐蚀开裂影响因素研究[D]. 张良.西安石油大学 2015
[2]304不锈钢钝化膜在海水介质中的半导体特性研究[D]. 杜建波.中国海洋大学 2007
[3]硫化氢对石油管线钢应力腐蚀开裂和氢渗透行为的影响[D]. 杨洲.中国科学院研究生院（海洋研究所） 2004
[4]管线钢的应力腐蚀行为与检测技术基础研究[D]. 池琳.北京化工大学 2004
本文编号：3516467
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