Page 10 - 腐蚀与防护2024年第十一期

董社霞, 等: 封隔器卡瓦用20CrNiMo钢和20CrMnMo钢在某油田井下工况中的腐蚀行为

表1 20CrMnMo钢和20CrNiMo钢的化学成分

Tab.1 Chemicalcom p ositionof20CrMnMosteeland20CrNiMosteel
质量分数 / %
材料牌号
C Cr Ni Si Mo P S Mn Cu Al Nb Fe
20CrMnMo 0.204 1.38 0.11 0.30 0.26 0.008 0.013 1.15 0.04 0.031 - 余量
20CrNiMo 0.195 0.57 0.46 0.22 0.18 0.014 0.019 0.87 0.15 0.024 0.009 余量

图1 20CrMnMo钢和20CrNiMo钢的显微组织

Fi g 1 Microstructureof20CrMnMosteel a and20CrNiMosteel b

试验温度( 80 ℃ ), 再向反应釜中通入提前配制的 量频率范围为10 ~10 Hz , 交流激励信号幅值为

-2
5

混 合 气 体 使 釜 内 压 力 为 0.22 MPa 5mV 。
H 2 S和 CO 2

分压0.2MPa , H 2 S分压0.02MPa ), 试验周

( CO 2 2 结果与讨论
期360h 。试验结束后, 将试样从反应釜中取出, 用

蒸馏水和乙醇冲洗试样表面, 然后冷风吹干。 1 个 2.1 腐蚀速率
试样用于腐蚀产物 SEM 、 EDS 、 XRD 和 XPS 等分 图 2 为 在 高 温、 高 压、 含 CO 2 H 2 S 环 境 中
/

析; 剩余3个试样经酸洗( 根据标准 GB / T16545- 20CrMnMo钢和 20CrNiMo钢的腐蚀速率。由图 2
2015配制酸洗液) 除膜后用于计算腐蚀速率, 计算 可见, 在高温、 高压、 含 CO 2 H 2 S环境中, 20CrNiMo
/

公式见式( 1 ), 结果取3个试样的平均值。 钢的腐蚀速率为0.657mm / a , 20CrMnMo钢的腐蚀

8.76×10Δm 速率为0.628mm / a , 后者稍低于前者。
4
v corr= ( 1 )
S p t
为试样的平均腐蚀速率, mm / a ; Δ m 为试
式中: v corr
样腐蚀前后的质量损失,; 为试样与腐蚀介质接
gS
gcm ; t 为试验周
2
触面积, cm ; 为试验钢的密度,/ 3
ρ
4
期, h ; 8.76×10 为单位换算常数。
1.3 电化学测试
电化学测试采用 Gamr y 600+电化学工作站在

高温高压反应釜中进行。测试采用三电极体系: 其 图2 高温、 高压、 含 CO 2 H 2 S环境中20CrMnMo钢和
/
中工作电极为 20CrMnMo 钢 / 20CrNiMo 钢电极, 20CrNiMo钢的腐蚀速率

2
工作面积为 1cm ; 辅助电极为 2cm×2cm 的 Pt Fi g .2 Corrosionratesof20CrMnMosteeland20CrNiMosteelin

片; 参比电极为含 0.1 mol / L KCl的 A g A g Cl电 environmentofhi g h-tem p erature , hi g h- p ressureandcontainin g
/
CO 2 H 2 S
/
极。工作电极试样尺寸为10mm×10mm×5mm ,
在试样待测面的反面焊接细导线, 并用高温胶密封。 2.2 腐蚀形貌

试验前, 用 150 号 ~1000 号砂纸逐级打磨试样表 在高温、 高压、 含 CO 2 H 2 S 环境中腐蚀 360h
/
面, 再用乙醇和丙酮脱脂, 最后用去离子水冲洗并用 后20CrMnMo钢和 20CrNiMo钢的宏观腐蚀形貌

干燥。试验条件设定及操作过程与腐蚀试验一 如图3所示。可见, 在该环境中腐蚀 360h 后两种
N 2

致, 测试时间为1h 。测试前, 将试样静置1h以获 材料表面均被一层夹杂亮黄颗粒的灰黑色腐蚀产物

得稳定的开路电位( O CP )。电化学阻抗谱( EIS ) 测 覆盖, 去除腐蚀产物后, 两种材料表面均呈灰白色。
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