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LPC稀土对ZG25CrNiMo夹杂物改性及改性后耐H_2S均匀腐蚀性能的研究

王迹  
【摘要】:防喷器是钻井井控装置中的核心设备,用于控制井口压力,实现近平衡或欠平衡压力钻井,提高钻井速度及质量,最大限度发现和保护油气藏,它一旦失效,将导致井喷恶性事故发生,因而是整套钻井系统中最重要的装备之一。防喷器铸件代替锻件,可以大幅度的降低能耗、降低生产成本,其材质为ZG25CrNiMo。我国油气田中硫化氢含量均较高,硫化氢对油气田设备的腐蚀较为严重,这就对ZG25CrNiMo的耐腐蚀性提出了一定的要求。LPC稀土是一种新型稀土,是富铈稀土提钕提铈后的副产品,目前应用范围有限,严重影响了我国稀土行业的发展。大量研究表明稀土可以改善钢中夹杂物的形态,尺寸,分布状况及数量从而提高其耐蚀性,本文通过实验室试验,研究分析了LPC稀土对ZG25CrNiMo夹杂物改性状况和改性后在湿H_2S环境下耐腐蚀性能。主要包含以下几方面内容: (1)设计了不同含量LPC稀土的25CrNiMo铸钢,采用光学金相显微镜对夹杂物数量、大小、间距进行了定量分析,并配合使用扫描电镜和能谱对MnS、氧化物类,硅酸盐类夹杂物形貌、性质作了微区域成分分析,证明了该LPC稀土的确对相关夹杂物有变质改性的作用; (2)设计了不同含量LPC稀土的25CrNiMo铸钢,根据失重法测定了试样在H_2S环境下平均腐蚀速率,证明了加入LPC稀土试样都达到耐蚀级别,而未加稀土的1#试样耐蚀性最差,四组稀土含量不同的试样平均腐蚀速率分别为0.381 g/(m~2·h),0.281 g/(m~2·h),0.251 g/(m~2·h) ,0.257 g/(m~2·h),说明改性后的试样,耐蚀性均得到了一定程度的提高,但并不是稀土加入量越多越好; (3)再通过电化学实验里极化曲线的测定,根据曲线斜率的大小和自腐蚀电位的高低同样证明了0.3%LPC稀土的腐蚀速度最慢,耐蚀性最好,未加稀土的腐蚀速度最快,耐蚀性最差; (4)SEM,EDS观察分析腐蚀产物膜,稀土的加入能使表面膜从类似蜂窝,膜晶粒细小并且疏松,有很大的孔隙率,局部表层有鼓泡和脱落的状况改变为较为平整,致密,呈片状结构,所以LPC稀土的加入能有利于耐蚀性的提高; (5)结合采用XRD方法研究了加入稀土前后试样的腐蚀产物膜的物相组成,有LPC稀土加入的试样里,才有能减缓腐蚀效应的FeCO_3聚合物形成,并且LPC稀土会促进不稳定的γ-FeOOH相向稳定的保护性的α-FeOOH转变,从而提高其耐蚀能力。


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