J55钢CO2腐蚀产物膜形貌结构研究

路民旭¹，白真权²，赵新伟²，林冠发²，郑茂盛²，景哲⁴

(1.北京科技大学材料科学与工程学院,北京,100083;
2.西安交通大学材料科学与工程学院,西安,710049;
3.中国石油天然气集团公司管材研究所,西安,710065;
4.咸阳师范学院物理系,咸阳,712000)

摘要:在高温高压静态釜中进行了J55油套管钢的CO2腐蚀模拟试验,并对其腐蚀试样进行了磨损试验,得到腐蚀膜不同厚度的层面.用X射线衍射仪(XRD)和电子散射能谱仪(EDS)分析了膜的化学组成;用扫描电镜(SEM)分析了腐蚀产物膜的不同层面形貌、断面形貌以及厚度或表面晶粒大小与温度或CO2分压之间的关系.结果显示,在模拟试验条件下,J55钢所得到深褐色的腐蚀膜断面形貌为双层结构,表层为粗大而较规则的晶粒,内层膜为类似泥浆状的细小晶粒薄层;膜的主要成分为FeCO3,温度>180℃的腐蚀膜也未检测到各种铁的氧化物,在内层膜中检测出少量的Fe3C.膜厚和晶粒大小随着温度变化的极大值均在120℃处,极小值在160℃处,但两者曲线稍有不同.CO2分压对膜厚和晶粒大小的影响较复杂,在CO2分压为6.89MPa时,膜厚和晶粒均达到极大值;另一个极大值晶粒在3.45MPa,膜厚在2.41MPa;在两极大值之间,出现一极小值,晶粒在4.13MPa,膜厚在3.45MPa;在临界压力以上,晶粒大小或膜厚均急剧减小.

关键词:腐蚀产物膜; CO2腐蚀; J55钢; 温度; 压力; 膜厚; 晶粒大小; 形貌结构;

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