油气管材的二氧化碳腐蚀行为研究

【摘要】：本课题对武钢X60、 宝钢X60、 住友X60、 武钢X65、 宝钢X70、 316L及16Mn 七种不同的材料在未通CO2的NACE溶液中、饱和CO2的NACE溶液中的全浸泡腐 蚀和饱和CO2的NACE溶液中的冲刷腐蚀行为进行了研究。试验在60℃和90℃两 种条件下进行，试验周期分为24h、48h、96h、120h和240h。 试验结果表明：90℃条件下的全浸泡腐蚀速率远远大于60℃条件下的腐蚀 速率。在60℃条件下只发生点蚀，试样的其余部分平整，产物主要是FeCO3，而 90℃发生3Fe+4H2O→Fe3O4+4H2↑反应，并产生严重的台地腐蚀，试样的局部腐蚀 和均匀腐蚀都非常严重；饱和CO2的NACE溶液中的腐蚀速率都要大于没有通CO2 条件下NACE溶液中的腐蚀速率。这是因为CO2溶于水生成碳酸，H2CO3虽是弱酸， 但是在相同的pH值下，它的腐蚀性比强酸还要严重；60℃条件下的冲刷腐蚀速 率都大于浸泡腐蚀速率，说明腐蚀还是靠扩散传质，冲刷增加了腐蚀介质到达表 面的速率从而腐蚀速率增大。随着试验周期的延长，表面产生了腐蚀产物，这时 冲刷作用对试样表面腐蚀产物膜的破坏更加严重，所以冲刷腐蚀速率比浸泡腐蚀 速率增加。 随着试验周期的延长，每种材料的最大点蚀深度都在增大，这说明点蚀随着 时间的进行不断向纵深方向扩展，且从表中点蚀速率我们可以看出，点蚀速率很 大，会可能造成材料在短时间内穿孔；在60℃条件下，主要发生点蚀，而试样 表面其他部分仍然平整。能谱图中我们可以看出，有氯元素存在，说明氯离子是 引发点蚀的重要因素；点蚀系数：武钢X65＞宝钢X70＞武钢X60＞宝钢X60＞住 友X60。说明武钢X65在60℃饱和CO2的NACE溶液中最容易发生腐蚀穿孔，而住 友X60只发生轻微的点蚀或均匀腐蚀；在带状组织上点蚀萌生并长大，说明带状 组织也是萌生点蚀的敏感部位；60℃时，随着试验周期的延长，试样表面均出现 点蚀且点蚀逐渐增多和增大。这是在试样表面形成了小阳极大阴极的腐蚀电池， 导致在试样表面某些区域快速溶解腐蚀并且点蚀向纵深发展。在不同试验条件下 腐蚀速率随试验周期的增加，变化趋势不同，这主要是由各种材料的腐蚀产物膜 的形成及其对基体的保护性有关。