動態(tài)條件下碳鋼在超臨界CO2環(huán)境中腐蝕機(jī)理研究.pdf

1、本課題中，我們通過自主設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)裝置，首次實(shí)現(xiàn)了以油氣田為背景高溫高壓動態(tài)條件下的原位電化學(xué)測試。利用失重測試、電化學(xué)測試和微觀表征手段（SEM、XRD、XPS、Raman）對N80碳鋼在溶解有 CO2的地層水中的腐蝕行為進(jìn)行研究。并用流體動力學(xué)軟件計(jì)算流場、剪切應(yīng)力場、湍流動能場的分布情況。
　　電化學(xué)測試的結(jié)果表明，靜態(tài)和動態(tài)條件下原位電化學(xué)測試表明兩者電化學(xué)行為的差異主要體現(xiàn)在腐蝕初期。靜態(tài)條件下腐蝕初期時阻抗譜由高頻容抗弧

2、、中頻感抗弧和低頻容抗弧構(gòu)成，其中高頻容抗弧與雙電層電容有關(guān)，中頻感抗弧與腐蝕過程中形成中間吸附產(chǎn)物有關(guān)，低頻容抗弧與腐蝕產(chǎn)物膜有關(guān)。而動態(tài)條件下阻抗譜由高頻容抗弧和低頻感抗弧構(gòu)成，這是因?yàn)樵诹黧w的作用下，在腐蝕初期試樣表面難以形成腐蝕產(chǎn)物膜。無論靜態(tài)還是動態(tài)條件下，隨著腐蝕的進(jìn)行，阻抗譜的感抗弧消失，阻抗譜變?yōu)殡p容抗。腐蝕24h后容抗弧顯著增大，電極表面形成保護(hù)性FeCO3膜。
　　超臨界和非超臨界條件下測試結(jié)果顯示，超臨界與非

3、超臨界下 CO2腐蝕機(jī)理并無本質(zhì)區(qū)別。CO2壓力的增大只影響阻抗的大小，不影響阻抗譜的形狀。然而，在超臨界條件下，腐蝕過程中極化電阻開始明顯增大和開路電位明顯正移的時間更早，即超臨界條件下保護(hù)性腐蝕產(chǎn)物膜形成更早。
　　不同溫度下腐蝕測試結(jié)果表明，腐蝕24h內(nèi)平均失重腐蝕速率的大小順序?yàn)椋?0℃>80℃>40℃。而阻抗譜測試顯示，隨著溫度的升高，由高頻容抗和低頻感抗向雙容抗特征轉(zhuǎn)變的時間點(diǎn)縮短，即電極表面形成保護(hù)性腐蝕產(chǎn)物膜的時間