镍基合金和铬在高温下的腐蚀电化学特征.pdf

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1、2012年3月西安石油大学学报(自然科学版)Mal-．2Ol2第27卷第2期JournalofXianShiyouUniversity(NaturalScienceEdition)Vol_27No．2文章编号：1673-064X(2012)02-0076-04镍基合金和铬在高温下的腐蚀电化学特征谢丽华，陈长风，李鹤林，井奉军，李晟伊(1．中国石油大学(北京)机械与储运工程学院，北京102249；2．中国石油大学(北京)理学院，北京102249；3．中国石油集团石油管工程技术研究院，陕西西安710065)摘要：利用动电位极化和电化学

2、阻抗(EIS)方法，分别研究了纯铬以及镍基合金UNSN08028在140℃和160oC两种温度下高含H2S／CO2环境所成钝化膜的电化学行为．结果表明：两种成膜条件下028合金钝化膜的耐蚀性优于纯铬．EIS表明电化学阻抗谱均有明显的容抗弧特征，028合金显示单一的容抗弧，纯铬在低频区显示扩散阻抗控制．关键词：镍基合金；铬；高温高压腐蚀；电化学阻抗谱；钝化膜；耐蚀性中图分类号：TE982；TG172文献标识码：A酸性油气田是指采出液中含有H：s或CO组性增强方面具有重要影响．而Lloydl5认为当含Cr分的油气田．此类油气田井下的高

3、温高压HS／CO量大于20％时，在合金电化学测量中观察到相当低环境易造成油套管的剧烈腐蚀，严重威胁油气田的的维钝电流．研究亦表明，在镍基合金中添加Cr有安全生产．近年来，随着川东北地区高酸性气田的勘助于提高合金的点蚀电位．E．Asselin等研究了探与开发，应用高耐蚀性的固溶强化镍基合金油套Ni、Cr、Mo以及Alloy625在氨水和硫酸混合液(pH管，例如镍基合金UNSN08028等，成为控制酸性油值为10)中的极化曲线，发现合金625的钝化行为气井腐蚀的重要措施j．主要受cr的影响，两者的极化曲线极为相似，并且镍基合金具有优良

4、耐腐蚀性的原因在于：其表维钝电流密度相近．因此，对于镍基合金而言，cr是面形成致密的钝化膜作为阻隔层，减缓了基体与腐增强其钝性的关键参数．蚀介质的接触，从而有效保护了基体J．作为钝化目前，关于镍基合金的高温高压高含HS／CO膜的基本组成元素，Ni、Cr、Mo等合金元素对镍基合腐蚀研究已取得一定进展．M．Ueda等用SIMS分金的耐蚀性具有重要影响J．Ni作为基体，具有显析了镍基合金在高温酸性环境下的钝化膜，发现腐著的钝化倾向，并与各种金属元素有良好的相容性；蚀48h后，镍基合金钝化膜的组成为Ni的硫化物Cr本身具有脆性，但是与Ni

5、合金化后，能够改进合中间层和Cr的氧化物内、外层；而腐蚀720h后，钝金在氧化性腐蚀介质中的耐腐蚀性；Mo可显著提高化膜组成为单一的cr氧化物层，仅在表层有s出合金在还原性酸(特别是盐酸)中的耐蚀性．同时加现．陈长风等采用XPS分析了高温高压HS／CO入Cr和Mo则可改善合金在氧化性介质和还原性环境下镍基合金钝化膜的结构及组成，发现硫元素介质中的耐蚀性．只在镍基合金表面钝化膜的表层富集，钝化膜以金关于Cr对镍基合金钝性的影响已有大量研究．属氢氧化物及氧化物为主，对基体有保护作用．张春Hayes等规定了cr的质量分数的临界阈值为霞、

6、魏爱玲等采用高温高压腐蚀试验方法制备镍11％，当含cr量大于此阈值时，cr元素在合金耐蚀基合金的钝化膜，利用极化曲线和Mott—Schottky收稿日期：2011—10-10基金项目：国家自然科学基金项目(编号：50871122)作者简介：谢丽华(1980．)，女，在读博士，主要从事石油石化安全技术的研究．E—mail：xielihua1980@126．com谢丽华等：镍基合金和铬在高温下的腐蚀电化学特征一77一曲线来研究钝化膜的电化学行为和半导体性质，结调节pH值至3)，溶液中添加3g／L元素硫．实验温果表明，不同温度下形成的钝

7、化膜均具有双极性半度分别为140c【=、160oC，HS分压为5MPa，CO2分导体特征．压为11MPa，实验时间720h．实验前先通人高纯氮鉴于Cr对镍基合金钝性的重要作用，本文采用2h除氧，之后升高压力和温度至指定条件进行高高温高压釜模拟两种酸性气田工况，研究了镍基合温高压腐蚀实验．实验结束后，取出试样，蒸馏水清金UNSN08028以及纯铬在模拟工况下所成钝化膜洗，无水乙醇脱水干燥，随即放人干燥器以备电化学的电化学行为，旨在探讨不同体系下材料的耐腐蚀实验用．特性．电化学测试采用标准三电极体系，由上海辰华仪器生产的cHI660c

8、电化学工作站完成．辅助电极1实验材料及方法为贵金属铂片，参比电极为饱和甘汞电极(SCE)，工实验所用材料为镍基合金UNSN08028(简称作电极采用本文研究材料(高压釜中取出的电极)，028合金)和纯Cr，UNSN08028化学成分如表1所封装在聚