海洋软管铠装层用钢的海水腐蚀行为

通过浸泡实验研究了铠装层用钢在模拟海水环境下的腐蚀行为.实验结果表明,实验钢的微观组织由回火马氏体组成,同时在基体中观察到含铬的析出粒子;腐蚀速率随着腐蚀时间延长逐渐降低,最终实验腐蚀速率为0.068 9 mm·a~(-1).腐蚀行为分为三个阶段:快速下降阶段、平稳过渡阶段和缓慢下降阶段,试样表面的腐蚀产物主要为α-FeOOH,γ-FeOOH,Fe_3O_4,Fe_2O_3;随着腐蚀时间的增加,腐蚀产物结构更加密实且厚度更大,铬元素倾向于在腐蚀产物中聚集.     

浅议石油管线钢在H2S/CO2环境下腐蚀行为

本文综述了石油管线钢在H2S、CO2及H2S/CO2环境下的腐蚀行为,分析了不同环境中的腐蚀机理,并对今后的研究方向提出了展望。     

带状组织不同的管线钢在60℃CO_2环境中腐蚀行为分析

对带状组织级别不同的管线钢在60℃CO2饱和的NACE溶液中的腐蚀速率、腐蚀形态和点蚀系数进行了分析比较。研究结果表明,在CO2饱和的NACE溶液中,带状组织级别越低的材料,发生均匀腐蚀的特征越明显,通过生成保护性膜抵抗腐蚀的能力越强。而带状组织级别越高的材料,发生局部腐蚀,尤其是点蚀的特征越明显。为了提高管线钢抗CO2腐蚀的性能,生产环节应控制其带状组织,选材环节应尽可能选用带状组织级别低的材料。     

高含CO2油田腐蚀环境下16Mn管线钢电化学腐蚀行为

油田开发生产中,高CO₂环境会引起集输管线严重腐蚀。为了给高CO₂环境腐蚀防护方案提供技术依据,通过动电位极化扫描和电化学阻抗测试研究了温度、溶解O₂对16Mn管线钢在高含CO₂腐蚀环境下电化学腐蚀行为的影响。结果表明:随着温度的升高,16Mn钢的腐蚀电位减小,腐蚀倾向性增强,但腐蚀电流密度大大减小,表现出较好的抗温耐蚀性能;同样温度下,16Mn钢在饱和O₂环境中相比无O₂时极化曲线的腐蚀电流密度减小,交流阻抗谱的电荷传递电阻大大增加,且低温时更显著,表现出较好的低温抗氧耐蚀性能。     

X70管线钢在含CO_2湿天然气环境下腐蚀行为

利用高温高压冷凝釜模拟油气田湿天然气CO2腐蚀环境,进行了不同气体温度、湿气-管壁温差的湿气冷凝腐蚀实验,研究了温度对X70钢腐蚀形态、速率的变化规律.利用扫描电镜和能谱仪,分析了腐蚀产物膜的微观形貌和成分,并与高温高压釜中全水相实验结果进行了对比.建立了湿气管道腐蚀预测模型,初步探讨了湿气温度、管壁温度、温差、液膜温度和冷凝率等重要湿气参数对湿气顶部腐蚀的影响.结果表明：在相同管壁温度（5℃）下,湿气温度升高使X70管线钢腐蚀速率升高;在相同的湿气温度（25℃和45℃）下,X70钢的腐蚀速率随管壁温度的升高而略有下降;在20～45℃范围内,腐蚀产物膜与基体的结合较弱,极易从基体剥落,腐蚀形态均为全面腐蚀.     

3Cr低合金管线钢及焊接接头的CO_2腐蚀行为

采用高温、高压反应釜和电化学技术对3Cr低合金管线钢及焊接接头的CO2腐蚀行为进行研究.结果表明,3Cr低合金管线钢在高温、高压CO2腐蚀环境中表面生成致密的富Cr腐蚀产物膜,这是其抗CO2腐蚀性能优于X65钢的主要原因.3Cr低合金管线钢焊接接头中母材、热影响区和焊缝的腐蚀产物膜特征相似,结构致密,均存在Cr元素的富集.与X65钢相比,3Cr低合金管线钢的自腐蚀电位较正,自腐蚀电流密度较低.在CO2腐蚀介质中,3Cr低合金管线钢焊接接头的母材区域作为阳极首先发生腐蚀,焊缝和热影响区作为阴极受到保护.     

管线钢在含硫化氢及高压二氧化碳饱和的NACE溶液中的腐蚀行为

利用高压釜研究了X60和X70钢在饱和H2S及CO2分压为2MPa的NACE溶液中高温高压腐蚀环境下的腐蚀行为．研究结果表明：1)在所研究的温度范围内,两种钢均表现出较高的腐蚀速率,且伴有不同程度的点蚀或蚀坑群,其中CO2引发点蚀,H2S会加速阴极和阳极的反应速率,造成严重点蚀．2)随着温度的升高,武钢X60的腐蚀速率呈上升→下降→上升的趋势,宝钢X70的腐蚀速率呈下降→上升→下降的趋势．3)两种钢的表面腐蚀产物膜结构主要为铁的硫化物．4)Cl^-为点蚀的“激发剂”,并且在点蚀坑内富集,导致局部Cl^-浓度差不同,形成电偶腐蚀,促进点蚀发生．     

布洛芬在超临界CO_2中的溶解度测定

用动态法测定了布洛芬在SC CO2 的溶解度 .结果表明 ,布洛芬在SC CO2 中的溶解度较大 ,其溶解度摩尔分率为 10 -3 ～ 10 -2 ,而且随着温度的升高其溶解度降低 ,随着压力的升高其溶解度增大     

超临界CO_2体系黏度分子动力学研究

由于具有较低的临界温度以及适中的临界压力,超临界CO2成为最为常见的超临界流体,被广泛应用到超临界萃取和制冷等领域.充实超临界CO2体系的基础物性数据,对于进一步利用超临界CO2具有积极意义.运用平衡分子动力学方法,以Lammps免费开放源代码模拟平台为基本框架,自行编译针对超临界CO2特性的脚本文件,对超临界CO2体系的黏度物性进行计算,并将计算结果与成熟的物性数据库进行对比.结果表明,所编译脚本文件计算值与相关数据误差在0.5%以内,说明使用该方法用来获得超临界CO2黏度是可行的.     

超临界CO2材料腐蚀过程动力学与产物热力学研究

针对超临界CO₂动力循环高温承压部件与工质相容性问题,研究了T92耐热钢在600和700℃超临界CO₂环境下的腐蚀过程动力学及其热力学产物。采用分子动力学计算了CO₂在FeCr合金表面的吸附过程,模拟了T92耐热钢在初始氧化阶段原子的迁移和分布规律,并基于腐蚀热力学原理,分析了氧化层和碳化物的分布规律,最后通过高温腐蚀实验进行了验证。研究结果表明：700℃时,T92耐热钢氧化层厚度约为600℃时的13.5倍,氧化层结构为外侧Fe₃O₄层、内侧FeCr₂O₄层,氧化层内部主要为C₂₃C₆型碳化物;CO₂优先吸附于Cr原子(111)表面,当Cr与CO₂发生反应后,部分形成游离态的C沉积于氧化层表面,并以离子的形式向内扩散;腐蚀过程主要由离子扩散控制,扩散速率随着温度的升高而增大。该研究为超临界CO₂材料抗腐蚀性能评估提供了一种复合...     

Effect of Ca on CO2 corrosion properties of X65 pipeline steel

The effect of Ca²⁺ on CO₂ corrosion to X65 pipeline steel was investigated in the simulated stratum water of an oil field containing different concentrations of Ca²⁺. It is found that Ca²⁺ can enhance the corrosion rate, especially in the Ca²⁺ concentration from 256 to 512 mg/L, which can be attributed to the growing grain size and loosing structure of corrosion scales with increasing Ca²⁺ concentration. X-ray diffraction (XRD) and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) investigations reveal that a complex carbonate (Fe, Ca)CO₃ forms at high Ca²⁺ concentration due to the gradual replacement of Fe²⁺ in FeCO₃ by Ca²⁺.     

超临界CO_2钻井井筒内流动参数变化规律

优选适用于超临界CO_2钻井井筒温度和压力条件下的CO_2物性参数计算方法,基于井筒中CO_2的物性变化规律,以比焓为研究对象,建立超临界CO_2钻井井筒流体流动控制方程组,分析超临界CO_2流体物性参数变化对井筒内流动规律的影响。计算结果表明:在超临界CO_2钻井井筒温度和压力条件下,采用Span-Wagner方法和V-W方法计算CO_2的物性参数平均计算误差最小,分别在0.5%和1.5%以内,相对于其他方法计算精度更高;随井深的增加,钻杆内和环空中CO_2密度、黏度和导热系数逐渐减小,比热容先增大后减小;受物性参数变化的影响,环空流体流速和动能沿井深逐渐增大,携岩能力逐渐增强,流体压力沿井深的变化趋势呈非线性;忽略密度、黏度、比热容、导热系数等物性参数的变化会导致CO_2携岩能力、井底压力和井筒温度分布的计算误差,算例中各误差分别在10.7%、7.9%和1.1%以内。     

超临界CO_2增黏机制研究进展及展望

研制临界CO2增黏剂,突破超临界CO2压裂技术,是实现页岩气高效开发的一条有效途径。通过文献调研,对超临界CO2增黏剂研制现状、增黏剂在超临界CO2中的溶解机制、增黏剂-CO2相互作用机制、增黏剂的作用机制及其分子设计方法、超临界CO2增黏面临的问题等方面进行分析,总结超临界CO2增黏机制的研究动向。研究认为:具备两亲特性的新型低聚表面活性剂或酯类化合物是值得研究的备选增黏剂;应开发新型低密度支撑剂,与增黏剂共同用于超临界CO2压裂;研究含氟化合物在超临界CO2中的溶解机制及其分子间相互作用规律,有助于开发不含氟超临界CO2增黏剂;选择合适的分子模拟计算方法可以从微观上为超临界CO2增黏剂的分子设计提供理论指导。     

超临界CO2萃取裂殖壶藻粗脂工艺研究

研究超临界CO_2萃取裂殖壶藻粗脂的最佳条件,利于后续制备生物柴油.通过单因素试验考察超声波预处理、原料湿度以及不同携带剂对裂殖壶藻粗脂萃取率的影响,并通过正交试验优化设计试验条件.研究结果表明:超声强化虽然对产油量影响不大,但是通过预处理缩短了反应时间;试验前最好对微藻藻粉进行干燥处理.经对比甲醇、乙醇和乙酸乙酯,发现萃取率由大到小依次为:甲醇,乙醇,乙酸乙酯,考虑到甲醇的毒性和安全问题,可使用乙醇做携带剂.超临界CO_2萃取裂殖壶藻粗脂试验最佳工艺条件为:压力40MPa,温度65℃,时间1h,液固比1∶1.在最佳工艺条件下萃取率可达18.7%.     

注超临界CO_2开采高温废弃气藏地热机制与采热能力分析

高温废弃气藏具有巨大的地热开采潜力。在对比分析超临界CO2和常规携热介质水的热物性基础上,提出注超临界CO2开采高温废弃气藏地热的方法。利用数值模拟方法对CO2在高温废弃气藏中的采热能力及影响因素进行评估。结果表明,由于CO2具有很高的可注性和流动性,超临界CO2的采热速率可达到水的1.5倍;利用CO2循环开采高温气藏地热,不仅可以实现高效地热开发,还可以实现CO2地质埋存;对废弃气藏而言,可以充分利用现有井网和地面设施,减少初期资本投入,实现高温废弃气藏地热的有效和经济开发,进一步提高气藏的利用价值,延长其经济寿命。     

CO2/H2S共存条件下集输管道选材的新方法及应用

在CO₂/H₂S共存条件下集输管道中,管道发生腐蚀的可能性急剧增大,因此集输管道的选材至关重要。若选择管材级别较低,则会严重影响管道的正常生产;若管材级别较高,会引起经济成本的浪费。为了使集输管道在CO₂/H₂S共存条件下选材更加合理。在CO₂/H₂S共存腐蚀速率预测模型的基础上,提出了一种新的集输管道选材方法,新方法的步骤为：计算材质的均匀腐蚀速率,腐蚀速率应满足NACE 标准中腐蚀速率的控制值(小于0.076mm/a),结合管道的设计寿命、剩余强度和经济性评价,确定在CO₂/H₂S共存体系下集输管道的材质。以某油田集输管道为示例,根据新方法选择的材质与实验得到的管材结果一致,验证了新方法的准确性。集输管道选材新方法在保证集输管道安全运行的前提下,能够有效降低管材质选择的成本,有利于保证集输管道的安全性和经济性。     

超临界CO2对无烟煤孔隙结构影响的实验研究

通过实验室自主研发的超临界CO_2高压加压装置,对临涣矿区的无烟煤进行处理,获得对比煤样。采用压汞法测试了超临界CO_2处理前后煤孔隙的变化情况,获得了处理前后无烟煤孔隙结构的关键参数;同时对进退汞曲线进行分析,进而研究了孔径分布的变化规律。研究结果表明:超临界CO_2处理后的无烟煤在微孔阶段(3~10 nm)多峰现象明显减少,孔隙分布更加连续,大孔阶段(≥1 000 nm)的进汞量明显高于处理前的曲线,大孔和可见孔数量增多。无烟煤的孔隙度和总孔容在处理后增幅达到0.2336%和6.4%;超临界CO_2在一定程度上促进了无烟煤的渗流孔的发育,抑制了吸附孔的发育。     

尿素辅助模板法合成介孔氮掺杂CeO2及其CO2捕获应用研究

以硝酸铈为前驱物,以尿素为助剂,采用一种简单的模板法合成了介孔氮掺杂CeO₂材料.利用X射线衍射仪(XRD)、吸附-脱附仪(BET)、透射电子显微镜(TEM)和傅里叶变换红外光谱(FT-IR)等设备对合成材料进行表征.多种测试结果证明:试验得到的纳米材料具有均一的介孔结构和较高的比表面积(124.8 m²·g^-1)并掺杂了氮元素.同时,测定了介孔CeO₂材料对于CO₂的吸附性能,并研究了氮掺杂对CeO₂材料的CO₂吸附性能的影响.结果表明:相比未掺杂氮的介孔CeO₂,氮掺杂的介孔CeO₂具有更好的CO₂吸附性能和循环吸附脱附性能.     

温度对3%Cr管线钢CO_2腐蚀产物膜的影响

经济型低Cr合金钢具有较好的抗CO2腐蚀性能,利用高温高压反应釜研究了3%Cr管线钢的CO2腐蚀行为,采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和能谱仪(EDS)等对腐蚀产物膜的微观形貌、化学成分以及结构进行分析,探讨了温度对3%Cr管线钢腐蚀产物膜的影响.结果表明,CO2分压0.8 MPa、液体流速1.0 m.s-1时,在40～140℃范围内,3%Cr管线钢均未发生局部腐蚀,其平均腐蚀速率呈先升高后降低的趋势,峰值温度在100℃左右.3%Cr管线钢的腐蚀产物膜具有两层结构:内层膜为致密的富Cr层(Cr富集程度可高达Cr/Fe=8/5),主要由含Cr化合物和非晶态FeCO3构成,并随着温度的升高,Cr富集程度增加,内层膜厚度降低;外层膜则由晶态FeCO3堆积而成.