超级13Cr不锈钢在超深超高压高温油气井中的腐蚀
发布时间:2012-10-15 05:59
作者:互联网
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随着世界
石油工业的发展,
石油工业向着超深、高温高压方向发展,以及开发恶劣环境油气田(如高温高压CO2田、高含H2S油气田)的
需要,油井开采的条件越来越趋苛刻,油井中
腐蚀性气体(如CO2)的含量逐渐上升,含水量也在逐渐增加,所有这些都导致CO2腐蚀越来越严重,这使得CO2和H2S腐蚀已成为一个不容忽视的问题。在高含CO2和Cl-环境下,
API13%Cr
马氏体不锈钢(普通13Cr)具有良好的腐蚀抗力,作为
石油管材的应用稳定增长。其主要靠添加质量分数12%~14%的Cr在表面形成一定程度的
钝化膜来提高材料的抗CO2腐蚀性能。但是,普通13Cr高温时的均匀腐蚀、中温时的
点蚀和低温时的
硫化物应力开裂(SSC)成为限制其广泛应用的主要障碍。鉴于普通13Cr马氏体不锈
钢在使用中的
缺陷,超级13Cr马氏体不锈
钢材料已经进入油套管市场。该类
合金是由普通API5CT13Cr钢发展而来的,加入了Ni、Mo、Cu等合
金元素。相对于普通13Cr不锈钢来说,该类材料具有高
强度、低温
韧性和改进的抗腐蚀性能的综合特点,可以在更高温度、更高CO2分压腐蚀环境中使用,并已在国内外各大油气田广泛应用。西安石油大学材料科学与工程学院的研究人员通过
模拟油田超深超高压高温油气井腐蚀环境,研究超级13Cr马氏体不锈
钢管材抗均匀腐蚀、点蚀及电偶腐蚀性能。结果表明:超级13Cr马氏体不锈钢的均匀腐蚀速率均未超过0.1mm/a,最大均匀腐蚀速率仅为0.0665mm/a。随着Cl-浓度的增加,超级13Cr马氏体不锈钢的均匀腐蚀速率在气相环境中逐渐增大,在液相中变化不大。且在同一温度下,13Cr马氏体不锈钢的气相均匀腐蚀速率要大于液相均匀腐蚀速率。在高温高压CO2腐蚀环境中,随着Cl-浓度的升高,超级13Cr马氏体不锈钢的点蚀呈上升趋势并趋于严重,在温度为150℃的气相环境中,其最大局部腐蚀速率可达2.1379mm/a,最大局部腐蚀坑深度可达41μm。在小试样模拟试验中,P110作为阳极,腐蚀加剧,腐蚀速率增大,在电偶处发生明显局部腐蚀,超级13Cr马氏体不锈钢作为阴极被保护,腐蚀减缓,腐蚀速率减小。在实物试验中,P110在电偶处腐蚀比未接触处严重,与未接触处
相比,电偶处发生严重局部腐蚀。超级13Cr马氏体不锈钢油管接箍在接触处和未接触处均未发生局部腐蚀,与小试样模拟结果一致。(余冶)
备注:数据仅供参考,不作为投资依据。