注气环境中改性聚脲涂层/P110钢体系的耐蚀性能研究

发布时间：2021-01-24 07:23

　　目前地下储气库的长期安全供气是业界关注的重点问题,由于地层水、Cl-、CO₂气体、泥沙等物质,同时井内存在渐变的温度和压力,将会导致气井管柱的严重腐蚀。针对盐穴储气库气井管柱的腐蚀问题,将纳米TiO₂改性聚脲涂层涂覆于气井管柱表面,以期改善高温高压、冲刷腐蚀及应力环境下气井管柱的耐腐蚀性能。通过涂层试样的质量变化和电化学阻抗测试研究高温高压条件下CO₂分压、纳米粒子含量和缺陷存在三个因素对涂层/P110钢体系耐腐蚀性能的影响。试验结果表明:由于有机涂层具有半透膜特性,纳米TiO₂改性聚脲涂层在CO₂分压最低（0.5MPa）时防腐性能最好的,随着CO₂分压的提高,涂层的抗渗透能力降低,改性聚脲涂层防腐性能逐渐下降。纳米粒子含量对涂层防腐性能具有明显影响,添加5%TiO₂的涂层耐腐蚀性能最好,10%次之,15%最差。TiO₂纳米粒子具有疏水特性且能填充涂层中的微观孔隙,增加了涂层的致密性,但是当TiO₂

【文章来源】：中国石油大学(华东)山东省 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：70 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 课题的研究背景及意义
2腐蚀国内外研究现状">    1.2 CO₂腐蚀国内外研究现状
2腐蚀机理">        1.2.1 CO₂腐蚀机理
2腐蚀防护措施">        1.2.2 气井管柱的CO₂腐蚀防护措施
    1.3 聚脲弹性体的发展现状
        1.3.1 聚脲弹性体的发展及应用
        1.3.2 纳米改性聚脲弹性体的发展及应用
    1.4 有机涂层/金属体系的防护机理和腐蚀失效机制
        1.4.1 有机涂层的防护机制
        1.4.2 涂层/金属体系的腐蚀失效机制
        1.4.3 涂层/金属体系的现代分析测量技术
    1.5 研究内容
第二章 高温高压条件下纳米粒子改性聚脲涂层性能研究
    2.1 试验方法与过程
        2.1.1 试验材料
        2.1.2 试样制备
        2.1.3 试验设备与方法
    2.2 增重法试验结果与讨论
2改性聚脲涂层的表面特征">    2.3 SEM观察纳米TiO₂改性聚脲涂层的表面特征
第三章 纳米粒子改性聚脲涂层电化学性能研究
    3.1 试验方法与过程
    3.2 完好涂层高温高压腐蚀试验电化学研究结果与讨论
2分压下的涂层交流阻抗分析">        3.2.1 不同CO₂分压下的涂层交流阻抗分析
        3.2.2 不同纳米粒子含量涂层自腐蚀电位变化及交流阻抗分析
        3.2.3 不同腐蚀时间段的涂层交流阻抗分析
    3.3 含缺陷涂层高温高压腐蚀试验电化学研究结果与讨论
2分压下的含缺陷涂层交流阻抗分析">        3.3.1 不同CO₂分压下的含缺陷涂层交流阻抗分析
        3.3.2 不同纳米粒子含量含缺陷涂层自腐蚀电位变化及交流阻抗分析
        3.3.3 不同腐蚀时间段的含缺陷涂层交流阻抗分析
第四章 冲蚀条件下纳米粒子改性聚脲涂层耐腐蚀性能研究
    4.1 冲蚀试验过程与方法
        4.1.1 试验材料及试样制备
        4.1.2 试验设备
        4.1.3 试验方法
    4.2 冲刷腐蚀试验结果分析
第五章 气井管柱应力场的有限元数值模拟
    5.1 应力场的数值模拟准备
        5.1.1 边界条件
        5.1.2 利用ABAQUS有限元模拟过程
        5.1.3 气井管柱在井下的受力状态
        5.1.4 外压力及内压力的计算
        5.1.5 管柱强度校核
    5.2 注气过程管柱应力状态分布
    5.3 采气过程管柱应力状态分布
    5.4 数值分析
        5.4.1 注气过程数值分析
        5.4.2 采气过程数值分析
第六章 纳米粒子改性聚脲涂层/气井管柱体系的SSRT试验研究
    6.1 试验过程与方法
    6.2 SSRT试验结果与分析
    6.3 断口的宏观形貌及分析
    6.4 断口的微观形貌及分析
结论
参考文献
攻读硕士学位期间取得的学术成果
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]川西气田气井管柱选材研究[J]. 帅永乾,王倩,冷雪霜,李红涛.  重庆科技学院学报(自然科学版). 2011(05)
[2]重防腐涂层的应用及其发展趋势[J]. 方震.  电镀与涂饰. 2010(07)
[3]纳米/微米复合二氧化钛改性聚氨酯涂层的耐腐蚀性能研究[J]. 王淑丽,滕雅娣,舒燕,魏英华.  电镀与涂饰. 2010(03)
[4]纳米粒子改性环氧树脂及其复合材料力学性能研究[J]. 刘刚,张代军,张晖,安学锋,益小苏,张忠.  材料工程. 2010(01)
[5]氮掺杂TiO2光催化剂的制备及可见光催化性能研究[J]. 任凌,杨发达,张渊明,杨骏,李明玉.  无机化学学报. 2008(04)
[6]储气库注、采气过程热工分析研究[J]. 陈剑文,蒋卫东,杨春和,尹雪英,傅四乌,余克井.  岩石力学与工程学报. 2007(S1)
[7]中国地下储气库现状与发展展望[J]. 丁国生,谢萍.  天然气工业. 2006(06)
[8]潜艇表面涂层失效机理的研究[J]. 阎瑞,耿志,吴行,马世宁.  海军工程大学学报. 2005(05)
[9]纳米改性涂料的研究进展[J]. 胥利先,孙继红,马重芳,孟声.  化工进展. 2005(04)
[10]纳米碳化硅填充环氧树脂复合材料的摩擦磨损特性[J]. 纪秋龙,章明秋,容敏智,WETZEL B,FRIEDRICH K.  复合材料学报. 2004(06)

博士论文
[1]模拟深海环境下有机涂层/低合金钢体系失效过程的研究[D]. 刘杰.中国海洋大学 2011



本文编号：2996841