镍基合金和铬在高温下的腐蚀电化学特征.pdfVIP

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、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