高镍耐蚀合金油井管材料第二相析出对其耐局部腐蚀性能的影响

来源 :中国石油大学(北京) | 被引量 : 0次 | 上传用户:wangzhao0922
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为保障高含硫气田的安全开发,石油工业选择高镍耐蚀合金作为高酸性气井油套管材料。高镍耐蚀合金油套管材料在高含硫酸性条件下会由于第二相析出而导致腐蚀,对于热加工过程第二相的演变及其对合金耐蚀性影响机制的研究亟待开展。通过探讨固溶处理和时效处理过程中028合金第二相析出并导致贫Cr/Mo区的形成规律及其特征机制,研究不同析出状态的组织在高含硫酸性环境下的局部腐蚀行为,确定了热加工工艺—合金第二相—耐蚀性能的关联机制。  对028合金中第二相的类型、成分及分布特征进行了研究,采用扫描Kelvin探针显微技术(SKPFM)表征合金中第二相、贫Cr/Mo区与合金基体的微区电化学差异。结果表明:028合金中的第二相为σ相,其形貌以条带状、颗粒状和小颗粒状为主,沿晶界呈连续链状分布,在奥氏体晶粒内则少量析出。σ相的Cr/Mo含量随第二相尺寸减小而依次降低。σ相伏打电势高于合金基体,两者间的伏打电势差随第二相尺寸的增大而增加,并且σ相附近贫Cr/Mo区的尺度亦随之增加。贫Cr/Mo区的伏打电势低于合金基体,两者间电势差与贫Cr/Mo区的尺度成正比。  对028合金经固溶处理和不同温度时效处理后第二相的析出特征及形成规律进行了研究。结果表明:028合金经高温固溶处理后,σ相可充分溶入基体中,微观组织为单一的γ奥氏体,合金表面钝化膜内外层的多数载流子浓度均显著降低,028合金的耐蚀性增强。随时效温度的升高,合金中第二相的体积分数以及尺寸范围均有所增加,第二相和基体问的伏打电势差随之增加,合金钝化膜内外层多数载流子浓度随之增加,028合金的耐蚀性下降。  高镍耐蚀合金高温高压高含H2S/CO2腐蚀实验结果表明,点蚀及晶间腐蚀相伴而生,其腐蚀敏感性排序与合金中第二相尺寸及体积分数成正比。点蚀形核及萌生主要位于晶界处第二相邻近的贫Cr区或晶粒内金属夹杂物Al2O3周围。晶间腐蚀源于热加工过程合金中第二相沿晶界析出所致的晶界处耐蚀元素贫化。在高含硫环境中,高镍耐蚀合金028与825均发生了穿晶型应力腐蚀开裂,S及Cl离在应力腐蚀裂纹尖端的吸附促进SCC裂纹的形核与扩展。
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