316L不锈钢焊缝腐蚀行为的电化学研究

316L不锈钢以其优良的耐腐蚀性能、加工性能和高抗氧化性能而被广泛应用于核电、石油、化工等领域。316L不锈钢的应用大多需要焊接成型,但焊接过程中化学成分,组织形态和相关性能的改变,使316L不锈钢的耐蚀性能降低,在焊缝接头处以及焊缝部位优先发生腐蚀,严重影响了不锈钢的使用寿命和安全性。本文采用交流阻抗法和阳极极化常规电化学方法,结合课题组自主研发的扫描微电极技术研究316L不锈钢焊缝区的腐蚀行为,探讨钨极氩弧焊和CO2保护焊两种不同焊接方法对316L不锈钢抗腐蚀能力的影响以及氯离子浓度对焊接样品抗腐蚀能力的影响。结果表明,经过腐蚀电化学方法检测后,焊接样品的耐腐蚀性能较基材样品均发生明显降低,具体表现为氩弧焊焊接样品和CO2保护焊焊接样品在阳极极化曲线的开裂电位Eb,腐蚀电位Ecorr均较基材样品负,钝化区△E较基材样品变窄。交流阻抗谱测试得出氩弧焊焊接样品与CO2保护焊焊接样品的电荷转移电阻Rct均较基材样品小。同时,通过不同实验分析均表明,在NaCl溶液和FeCl3溶液中,氩弧焊焊接样品的耐蚀性能较CO2保护焊焊接样品好。实验结果还表明,随着氯离子浓度的升高,两种焊接样品的耐蚀性能均降低。     

奥氏体不锈钢焊接接头抗腐蚀性能研究

研究了不同焊接工艺对SUS316奥氏体不锈钢焊接接头的抗腐蚀性能。分别采用了钨极氩弧焊（TIG）、熔化极钨极氩弧焊（MIG）和钨极氩弧焊加填丝（TIG＋M）的方法焊接SUS316奥氏体不锈钢，焊接材料选用超低碳高铬镍焊丝H0Cr19Ni12Mo2。利用金相显微镜、晶间腐蚀实验和电化学腐蚀等的测试分析方法，对不同焊接工艺条件下的化学成分、显微组织和抗腐蚀性能进行了分析研究。结果表明，焊缝区抗晶间腐蚀性能依次为母材〉TIG＋M〉MIG〉TIG，焊缝区在硫酸溶液中的抗电压学腐蚀性能依次为；TIG＋M〉MIG〉TIG。     

MAG焊工艺对奥氏体不锈钢力学与电化学性能的影响

通过选取合理的焊接参数对0Cr18Ni9不锈钢进行MAG焊板对接焊,对其焊缝进行拉伸等、冲击、硬度试验。对焊接过程中及焊后出现的各种问题进行分析,从焊接材料、焊接工艺等方面进行改进。分析总结出合适的焊接工艺、从而达到材料的最大使用性能。在电化学实验中,采用恒电位仪测试了母材与焊缝的电化学腐蚀性能。根据试样在腐蚀介质中电流的变化采集电流,电位的数据,通过得到的数据作出电位变化的极化曲线。从而分析得出0Cr18Ni9不锈钢及MAG焊工艺对不锈钢腐蚀性能影响。研究表明,焊件达到使用要求,选择适当的焊接线能量才有利于不锈钢的抗腐蚀性能。     

超高压高温CO２腐蚀研究理论探讨

在分析油气藏及油气井压力漏斗中的CO_２存在形式基础上,对CO_２对油气井管柱钢材腐蚀体系进行了理论分析,提出了在油气藏深处及油气井管柱压力漏斗中CO_２处于超临界流体时腐蚀体系采用体系CO_２摩尔含量及在总压条件下CO_２在油水介质中分配系数进行腐蚀历程描述的理论概念,并对超临界流体CO_２腐蚀研究提出了相应方向。     

304和316L不锈钢的高温电化学腐蚀行为

通过模拟压水堆一回路水环境,研究了溶液温度和溶氧量(DO)对304和316L不锈钢高温电化学腐蚀行为的影响.结果表明:随着溶液温度升高,在304和316L不锈钢表面所形成的氧化膜的保护性能降低;随着DO升高,304和316L不锈钢的自腐蚀电位升高,自腐蚀电流密度降低,钝化区缩小;304和316L不锈钢表面形成了双层氧化膜,外层氧化膜颗粒尺寸和颗粒间隙随着温度的升高而增大,随着DO增加而减小;在所用实验条件下,316L不锈钢表现出比304更优异的抗腐蚀性能.     

316L不锈钢应力腐蚀研究进展

316L不锈钢具备良好的力学性能、焊接性能、耐蚀性能,被广泛应用于化工管道、船舶及核电等领域。因其应用环境复杂,316L不锈钢在特定介质环境和拉应力的协同作用下,易发生应力腐蚀开裂,导致严重事故。概述了316L不锈钢应力腐蚀裂纹萌生及扩展的规律,总结了其应力腐蚀的阳极溶解和氢致开裂两种微观主导机制的特点。在此基础上,针对介质环境、材料、表面应力状态3个影响因素,综述了近年来通过调节介质环境的pH、溶液浓度、引入压应力、优化微观结构及涂层工艺等方面,改善316L不锈钢应力腐蚀性能的研究进展。最后,基于316L不锈钢面临的应力腐蚀问题,从应力腐蚀机制和防护措施两方面展望了316L不锈钢应力腐蚀的研究热点和方向。     

N_2对不锈钢GTAW焊缝铁素体含量和组织演变过程的影响

在不锈钢的焊接中,控制焊缝金属中的铁素体含量对于防止出现热裂纹、保证焊缝耐蚀性能和力学性能都有着重要的作用.在不锈钢中氮是强烈的奥氏体化元素,通过在保护气体中加入N_2的方法向焊缝过渡氮元素从而调控焊缝中的铁素体含量是一种简单可行的技术思路.本研究采用实时调整气体配比技术配制不同配比的Ar-N_2混合气作为保护气体,对304L奥氏体不锈钢和2205双相不锈钢进行了GTAW多层多道焊接试验.分析研究了保护气体中的N_2添加量对奥氏体不锈钢焊缝金属中铁素体含量的影响以及对双相不锈钢焊缝金属中的相比例和微观组织的演变规律.结果表明,对304L不锈钢,保护气中加入0.5%～1.0%的N_2能够将焊缝中平均铁素体数FN有效控制在3～7范围内.对2205双相不锈钢,打底焊时保护气中加入3.0%的N_2能够有效促进一次奥氏体的形成并抑制二次奥氏体的析出;填充和盖面焊则应减少保护气中的N_2含量或用纯Ar作为保护气才能保证焊缝的整体相比例在合理范围内.该研究工作对推广动态气体配比技术在不锈钢焊接生产中的应用提供了前期的理论基础.     

钝化预处理对316L不锈钢在漂液中电化学腐蚀性能的影响

采用电化学测试、SEM分析等方法,研究了316 L不锈钢在质量分数为30%的浓硝酸溶液及98%硫酸+20 g/L硝酸钾混合液两种钝化剂预处理后的特性,以及在ClO2漂液中的电化学抗腐蚀性能。结果表明,316 L不锈钢在25℃、30%硝酸介质中处理30 min时抗点蚀能力ΔE可达到773 mV,钝化效果较好。EIS图谱表明:316 L不锈钢在ClO2漂液中具有双容抗弧特征,钝化处理容抗弧半径较未钝化的增大,处理后的316 L不锈钢在60℃出现了Warburg阻抗;钝化膜的外层电阻和内层电阻均比未钝化的大。经钝化处理后的316 L不锈钢在ClO2漂液中的受腐蚀速率较未钝化的降低近一半,与钛材相比耐蚀性较差,但能在一定条件下起到减缓腐蚀的作用。     

CO2超临界一次溶剂抽提法制备SiO2气凝胶

文中采用溶胶-凝胶法结合CO₂超临界一次溶剂抽提法制备SiO₂气凝胶。考察了干燥体系的平衡状态与CO₂+C₂H₅OH二元系的关系对溶剂抽提率及SiO₂性能的影响，并采用XRD,TG/DTA和TEM技术对样品进行了表征。结果表明，干燥体系处于CO₂+C₂H₅OH二元系亚临界区域时，溶剂抽提率随温度(40～60 ℃)变化缓慢，干燥后样品中发现有机杂质；而处于CO₂+C₂H₅OH二元系超临界区域时，溶剂抽提率高于亚临界区域，干燥后样品中未发现有机杂质，其样品近似球形，粒径在20～30 nm，具有较好的网络结构。     

低碳微合金钢抗CO2/H2S腐蚀性能研究

针对用于可膨胀套管的低碳微合金钢CO₂/H₂S腐蚀问题,采用电极化实验、失重法及SEM等方法和手段对低碳微合金钢分别在单一H₂S（pH=2.9）、CO₂/H₂S流量比为1∶1（pH=2.9）、CO₂/H₂S流量比为1∶1（pH=5.3）条件下的腐蚀行为和规律进行研究。结果表明：低碳微合金钢在单一H2S条件下,生成了铁的硫化物,使腐蚀速率高;在有CO2存在的情况下,由于CO₂吸附在钢材表面,形成致密的吸附膜,提高了自腐蚀电位,减缓了CO₂/H₂S的腐蚀速率;由于组织不均匀及MnS的偏析,造成腐蚀后试样表面不平整,腐蚀产物膜存在微裂纹,pH值越低,腐蚀后试样表面越不平整,裂纹越明显,腐蚀越严重。     

低渗油藏注CO2／N2组合段塞改善驱油效率实验

针对江苏高集低渗低饱和低能量油藏,开展了先注CO₂前置段塞再后续N2段塞顶替的驱油机理研究。通过高集油藏地层原油加注CO₂／N₂气体互溶性膨胀相态机理、多次接触抽提-凝析过程相态机理以及交替注CO₂／N₂组合段塞细管驱替最小混相压力测试、长岩芯驱替效率等实验和模拟研究,对CO₂／N₂组合段塞注气驱油机理及效果进行了分析评价。结果显示,先注CO₂前置段塞再后续注N2顶替的驱替方式能更有效地发挥CO₂增溶膨胀、近混相和N₂弹性膨胀驱油的优势,其驱油效率能达到甚至超过单纯注CO₂的驱油效率。这种驱替方式不仅有利于改善注非烃气体的驱替效率,还可减轻令人担忧的采油井气窜后所带来的采油管柱和设备的腐蚀问题。此外将这一方式推广到注CO₂前置段塞再后续注烟道气的驱替过程,还可在提高油藏采收率的同时实现工业温室气体地下环保埋存。     

温度对L80碳钢在含CO2天然海水中腐蚀行为的影响

 通过高温高压试验和电化学技术研究了温度对L80碳钢在含CO₂天然海水中腐蚀行为的影响,并用扫描电子显微镜(SEM)、能量弥散X射线谱(EDS)和X射线衍射(XRD)对腐蚀产物膜进行了表征。结果表明,随着温度的升高,L80碳钢在液相条件下的腐蚀速率呈先增大后减小的趋势,在90℃达到最大值;而在气相条件下呈现与液相条件下完全相反的趋势。腐蚀产物膜的主要成分为FeCO₃,FeCO₃膜层的阴离子选择透过性以及Cl^-在L80碳钢表面的吸附促进了CO₂腐蚀,在90℃的气相和液相中所形成的腐蚀产物膜的电化学特征进一步验证了高温高压试验结果。     

CO2在深部咸水层中的埋存机制研究进展

 目前,在深部咸水层中实施CO₂地质埋存的减排处理,是减缓温室效应最有效的现实选择.CO₂在咸水层中的埋存机制主要包括构造圈闭埋存、残余气埋存、溶解埋存和矿物埋存4种基本方式.构造圈闭埋存是CO₂向上运动到致密隔层受到遮挡后,在地质体中聚集,形成CO₂气相埋存,构造圈闭埋存埋存包括闭合构造和开放构造,闭合构造的优势是可以有效限制储层中自由CO₂的横向和纵向运移,缺点是气水接触面被限制在一个十分小的接触区域中,从而限制了CO₂溶解,开放构造的优势是CO₂和周围地层水大面积接触,有利于CO₂溶解,缺点是需要对一个很大的区域进行精细表征以确定可能的气体泄漏路径并进行区域监控;残余气埋存是由于驱替和吸吮相渗滞后,部分CO₂以残余气形式被埋存起来;溶解埋存是CO₂溶解在水中,与水中的钙、镁、铁等离子发生反应生成碳酸盐矿物,实现CO₂圈闭埋存;矿物埋存是CO₂与储层岩石发生缓慢的化学反应形成碳酸盐矿物或HCO₃^-,实现CO₂埋存.各种埋存方式随埋存时间不同,发挥的作用不同,埋存安全性级别也各不相同.本文对咸水层CO₂埋存机制进行深入研究,以期指导中国咸水层CO₂埋存工程顺利进行.     

辽河稀油区注CO2提高采收率潜力实验评价

在油田开发过程中,注水开采以后,注气是提高采收率的一种重要方法。CO₂混相和非混相驱提高采收率的效果与地层原油的性质密切相关。通过PVT分析和混相压力的测定,研究地层原油性质和注气后地层流体性质变化情况可为注气决策提供基本依据。分别选取了不同采油厂有代表性的5个区块,进行地层原油相态特征和注CO₂后流体相态特征研究和对比分析,测定其中的两个区块地层原油的最小混相压力,评价辽河油田稀油区的地层流体性质和预测注CO₂提高采收率潜力。结果表明:辽河稀油区注CO₂吞吐提高采收率有一定的潜力,但难以到达CO₂混相驱效果。     

CO2和地层水、储层配伍性实验研究

针对CO₂驱油方法在近年来得到人们的广泛重视,它在国内尤其在国外应用广泛,取得了良好的驱油效果的实际,研究了注CO₂采油过程中,当CO₂到达储层后,与地层原油、地层水以及储层岩石相互接触,发生一些物理化学性质的变化,使得储层的渗透能力也发生变化的问题。利用中原油田提供的地层水及储层岩石样品进行了CO₂和地层水、储层配伍性的实验研究。测试了注CO₂前后岩芯水测渗透率的变化情况,并进行了原因分析。实验结果表明：注CO₂过程中不会产生碳酸钙沉淀堵塞孔道降低储层渗透率;相反由于CO₂溶解于水中生成碳酸溶蚀了岩石的某些胶结物,使岩石渗透率得到改善。     

液态二氧化碳防灭火装备及其工程应用

 为有效消除矿井火灾隐患, 保障井下作业人员安全, 避免煤炭资源的损失扩大, 研制了液态二氧化碳CO₂(l)的储罐、地面汽化防灭火系统和井下直接防灭火系统.储罐的自增压系统可使CO₂在其内保持液态状态而不结冰;CO₂(l)的地面汽化灭火系统可以将CO₂(l)在地面运用电热汽化器和空温汽化器汽化, 气态的CO₂在稳压罐内稳压达到1.5MPa后, 以0.5MPa的压力通过管道输送至火区进行防灭火;CO₂(l)防灭火列车可以直接将其运到煤矿井下的高温地点或火区附近, 快速降温、灭火.照金煤矿122综采工作面防火工程实践表明, CO₂(l)可以快速有效降低火区环境的温度、氧气和煤自燃指标气体浓度, 消除火灾隐患.     

基于CO2地质储存工程的CO2增强地热系统中CO2注入温度对热储层热提取率影响分析——基于鄂尔多斯CCS工程

 以鄂尔多斯CO₂地质储存工程区马家沟组地层为人工地热储层,用TOUGH2软件建立以CO₂为传热载体的CO₂-EGS模拟模型,设计并模拟了5种不同的CO₂注入温度(18～42℃)条件下CO₂-EGS系统运行特征,分析了CO₂注入温度对热提取率和系统可持续性的影响。结果表明,5种方案的热量提取率在CO₂-水驱替阶段变化区间为6.37～7.9MW,在液相流消失阶段变化区间为6.64～8.68MW。整个CO₂-EGS系统运行期的平均地层热提取率为6.56～8.47MW,系统可持续时间10.58～11.49a,系统运行期温度下降速率为1.89～1.74℃/a。CO₂的注入温度对深层地热能系统热量提取率影响显著,对系统的可持续性影响较小。为了获得最大的经济效益,应在CO₂-EGS运行允许范围内减小CO₂的注入温度。研究成果可以为CO₂地质储存与资源化利用提供参考。     

深井油管CO2腐蚀规律及其应用研究

 采用高温高压水介质,测试研究了模拟现场工况环境中几种材料在不同井况环境下的动态腐蚀特征,对腐蚀产物和速率变化特征进行了分析.结果表明,不同井况环境下,腐蚀产物特征和速率存在较大差异,腐蚀速率最高值与最低值差别可达5倍以上;在同一口井中的不同井段,同种材料的腐蚀特征表现出极大的差异,腐蚀产物形貌、与基体结合力以及腐蚀速率等方面各不相同,其中以1500—3500m井段腐蚀较为严重,1500m以上腐蚀较轻,而井底部位试样表面基本都形成具有较好结合力的腐蚀产物膜,阻碍了腐蚀的发展;模拟环境下,同一口井中不同材料和不同井段间的耐蚀性也存在差别,这种差别是多种影响因素共同作用的结果,各影响因素的作用大小有所不同.可见,深井或超深井中油管的CO₂腐蚀,需要针对各油井的具体状况以及CO₂腐蚀的发生、发展规律和趋势,对每一口具体井的不同井段进行有关温度、压力及流速的测试和计算,找出可能发生严重CO₂腐蚀的井段;在研究油管的CO₂腐蚀规律时,需要综合考虑各种因素的协同作用.     

Improving the corrosion properties of magnesium AZ31 alloy GTA weld metal using microarc oxidation process

In this work, the morphology, phase composition, and corrosion properties of microarc oxidized (MAO) gas tungsten arc (GTA) weldments of AZ31 alloy were investigated. Autogenous gas tungsten arc welds were made as full penetration bead-on-plate welding under the alternating-current mode. A uniform oxide layer was developed on the surface of the specimens with MAO treatment in silicate-based alkaline electrolytes for different oxidation times. The corrosion behavior of the samples was evaluated by potentiodynamic polarization and electrochemical impedance spectroscopy. The oxide film improved the corrosion resistance substantially compared to the uncoated specimens. The sample coated for 10 min exhibited better corrosion properties. The corrosion resistance of the coatings was concluded to strongly depend on the morphology, whereas the phase composition and thickness were concluded to only slightly affect the corrosion resistance.