13Cr和超级13Cr不锈钢在CaCl_2完井液中的腐蚀行为研究

【摘要】： 本论文研究的主要目的是为了弄清13Cr钢和超级13Cr不锈钢在含有CO_2的完井液盐水环境中,温度、盐水浓度和应变对其SCC的影响,研究溶解氧与醋酸含量对SCC的影响以及试样在有无应变条件下的腐蚀电化学行为之间的区别。论文采用了四点弯曲法、U形环试验、表面分析方法和电化学测试技术(主要是恒电位极化、快/慢动电位极化和电化学噪声)主要讨论了温度、应变、溶解氧含量和醋酸对两种金属材料在有应变和无应变条件下的腐蚀行为的影响。 13Cr不锈钢的研究结果表明:13Cr不锈钢在不除氧的33wt%CaCl_2盐水中,在100℃和150℃主要产生均匀腐蚀和点蚀。在除氧的33wt%CaCl_2盐水中,在100℃和150℃主要产生均匀腐蚀和裂纹。醋酸的加入加速了13Cr不锈钢的均匀腐蚀,且随着其浓度的增加腐蚀速率增加;在不除氧条件下醋酸能加速点蚀发展,而在除氧条件下有抑制裂纹发展的趋势。体系温度提高同样促进了13Cr不锈钢的腐蚀速率。电化学试验的结果和挂片试验的结果相一致,通过电化学噪声证实了在研究条件下13Cr钢将在很短的时间内萌发点蚀。 超级13Cr不锈钢的研究结果表明:醋酸能够提高超级13Cr钢在不除氧33wt% CaCl_2盐水中的SCC敏感性;但是,在除氧条件下醋酸却能降低超级13Cr钢的SCC敏感性。SEM形貌图显示超级13Cr钢在33wt% CaCl_2盐水中1.0MPa CO_2和150℃条件下为沿晶型SCC。超级13Cr钢在除氧33wt% CaCl_2盐水中1.0MPa CO_2和150℃条件下,当醋酸存在时,钝化能力显著降低。恒电位极化和动电位极化曲线测试结果证实了超级13Cr钢SCC起源于第二个活化-钝化转化区的阳极溶解。