p110油套管钢colt2gt腐蚀产物膜结构与特性研究

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1、P11o油套管钢co：腐蚀产物膜结构与特性研究学科：材料加工工程研究生签字：指导教师签字：影∥摘要本文系统地描述了P110油套管钢C02腐蚀产物膜结构特征，研究了环境影响因素与腐蚀产物膜结构特征之间的关系：研究了C02腐蚀产物膜厚和晶粒大小与温度和压力之间的关系，并良好地解释了腐蚀产物膜对腐蚀速率、局部腐蚀的影响。建立了C02腐蚀电极反应的交流阻抗(EIS)模型，利用该模型探讨了C02腐蚀过程中主要的电极反应；研究了C02腐蚀产物膜力学性能的测试方法，测量了Pll0钢腐蚀产物膜的弹性模量、纳米硬度、

2、显微硬度、基体结合力。全文得到的主要结论：在试验条件下，P110钢腐蚀产物膜的断面形貌显示出双层结构，表层是晶体规整的结晶状念，表层与基体之间为类似泥浆状的固体薄层。P110钢腐蚀产物膜厚度和晶粒大小随着温度的变化大致相似，在l20℃时均达到了最大，极小值在180"C达到；在C02分压为1000psi时，膜厚达到最大，在超临界压力以上急剧减小：膜表面平均晶粒大小随C02压力的变化出现了两个峰值和一个低豁，并且在超临界压力以上随着压力增加均急剧减小。P110钢的极化曲线表明，随着温度的增加，自腐蚀电流

3、密度变小，到60。C时，阴极反应机理已发生了改变；P110钢阳极过程的阻抗谱具有三个时涮常数，说明阳极过程除受电极电位的影响外，还受阳极反应中间产物FeOH。d；吸附覆盖率和腐蚀产物在电极表面聚集程度的影响；从阴极过程的EIS可以看出，30。C时的EIS有三个时问常数，60℃、90℃时有两个时间常数。CO：腐蚀产物膜随着膜层的逐渐深入，其耐磨损性能越来越高；随着成膜C02压力的变化，C02腐蚀产物膜磨损性能在350psi和1000psi两处磨损量均达到最大，350psi处膜的耐磨性最差：转速越高，C

4、02腐蚀产物膜磨损量越大；砂粒度越大，C02腐蚀产物膜磨损量越大。C02腐蚀产物膜的纳米压痕试验表明，测试结果表明，膜的表层纳米硬度和弹性模量分别在4500～12000Mpa和76l—129GPa之制，平均值分别是7000Mpa和105GPa。C02腐蚀，“物臌的晁微删度一，)＼陂产随成膜温度的升高而降低：表层膜同内层膜的拉伸试验表明，膜层间的结合强度随成膜温度或C02压力的不同而不同，表层膜与内层膜最大结合强度为68．189Mpa，内层膜与基体的结合强度较前者更高。关键词：高温高压，C02腐蚀，腐

5、蚀产物膜，Pll0钢，电极反应，交流阻抗力学性能。StudyontheStructureCharacteristicsofC02CorrosionScaleonPllOSteel侈。洲’三，屯铷杉“眇LABSTRACTInthesimulatingoilfieldC02corrosiveenvironmentunderhightemperaturehighpressurecondition．thestructurecharacteristicsofC02corrosionscaleonP110ste

6、elwerestudied，therelationshipamongthethickness，sizeofcrystal，temperatureandpressurewerediscussed．Theelectrochemicalimpedancespectroscopy(EIS)ModelofC02corrosiveelectrodereactionwasfounded．·MeasurementwaysofmechanicscapabilityofC02corrosionscaleWaSstudi

7、ed．Elasticmodulus，nano-rigidity,micro-rigidityandtheadhesionbetweeninnerlayerandmatrixofP110steelweremeasured．ItCallbeseenfromthemorphologycharactersthatC02corrosionscaleonPIlOsteelcallbeconsideredastwolayers，whichiscomposedofFeC03crystal．Thethicknessa

8、ndcrystaIsizeofC02corrosionscaleshowthesimilarchangingtendencywiththechangeoftemperature．MaximumandminimumofthicknessandcrystalsizeofC02corrosionscalewerereachedat120℃and180℃．MaXimumofthicknessofcorrosionscaleWaSreachedatPc02=1．5MPa．Ave