高pH值完井液中钛合金管材的腐蚀行为研究

来源期刊：稀有金属材料与工程2020年第7期

论文作者：吕祥鸿 刘乐乐 李健 于浩波 谢俊锋

文章页码：2326 - 2332

关键词：高pH值完井液;钛合金;腐蚀行为;钝化膜;热力学稳定性;

摘    要：基于高温高压腐蚀速率和原位电化学测试,并结合分子动力学模拟和第一性原理计算,探讨了钛合金（TC4）管材在高pH值完井液中的腐蚀行为,以及钝化膜的热力学稳定性。结果表明:TC4钛合金在180℃的高pH值磷酸盐完井液中的腐蚀极为严重,其均匀腐蚀速率高达0.4429mm/a;在高pH值磷酸盐完井液中,TC4钛合金的腐蚀为阳极反应过程控制,随着温度的升高,其腐蚀电位、腐蚀产物膜的膜阻和极化电阻显著降低,腐蚀反应的热力学驱动力增大、动力学阻力降低,腐蚀电流密度显著升高;在碱性溶液中,TiO₂钝化膜的钛氧键发生不同程度断裂,并且随着温度升高、碱性增强,TiO₂与溶液的界面结合能逐渐增大,钝化膜的热力学稳定性明显降低;在碱性焦磷酸钾溶液中,TiO₂钝化膜均可与K₂HPO₄、K₃PO₄反应生成疏松多孔的KTiOPO₄腐蚀产物膜,但TiO₂与K₃PO₄反应的热力学倾向更大。