20CrMo抽油杆腐蚀机理研究

论文摘要

随着我国油田开采年限的增加,抽油杆的服役环境越来越恶劣,抽油杆的断裂事故不断发生。失效的最主要的原因是腐蚀疲劳破坏。抽油杆腐蚀疲劳实验的条件要求非常苛刻,所以目前对抽油杆失效的研究主要集中在其疲劳寿命上,对腐蚀研究很少。针对这种情况,本文选用厂家提供的抽油杆作为基材,在疲劳实验的基础上,通过电化学实验和静态挂片腐蚀实验,研究腐蚀速率、腐蚀形貌、腐蚀产物和腐蚀机理。本文首先根据疲劳实验机和抽油杆的配合要求,自行设计了一套抽油杆疲劳实验专用夹具。根据疲劳实验结果从厂家提供的五种抽油杆中选出抗疲劳性能最好的在3.5%的NaCl溶液中,不同的温度和pH值下,分别做饱和二氧化碳腐蚀及溶解氧腐蚀的电化学实验和静态挂片实验。通过电化学实验,得到了不同温度、不同pH值及不同腐蚀液等条件下的自腐蚀电位Ecorr-t曲线和Tafel曲线。结果表明在开放体系的腐蚀液中,抽油杆的自腐蚀电位会随温度的升高或pH值减小而负移,腐蚀倾向增大。在二氧化碳溶液中,自腐蚀电流和腐蚀速率开始随温度的升高而增大,但到70℃时出现极大值。温度再升高,腐蚀电流和腐蚀速率下降。在溶解氧的溶液中,自腐蚀电流以及腐蚀速率均随着温度升高或pH值减小而增大。通过静态挂片腐蚀实验,利用失重法测量了各种条件下的腐蚀速率,观察了不同腐蚀液下挂片的腐蚀形貌,分析了腐蚀产物。二氧化碳腐蚀形貌为孔蚀,腐蚀产物为FeCO3和FeO（OH）,而溶解氧的腐蚀呈现溃疡状的腐蚀特征,腐蚀产物为Fe3O4和FeO（OH）。为进行对比实验,也进行了带有钨合金镀层的抽油杆的腐蚀行为进行了研究。带有钨合金镀层的抽油杆在两种腐蚀液中都不会发生腐蚀,这说明镀层保护可有效提高抽油杆的抗腐蚀性能。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 前言
• 1.1 抽油杆的重要性
• 1.2 抽油杆的腐蚀疲劳
• 1.3 抽油杆的腐蚀形式
• 1.3.1 二氧化碳腐蚀
• 1.3.2 溶解氧腐蚀
• 1.3.3 硫化氢腐蚀
• 1.3.4 硫酸盐还原菌的腐蚀
• 1.4 抽油杆腐蚀研究现状
• 1.5 本文研究内容
• 1.5.1 研究内容
• 1.5.2 技术路线
• 第二章 抽油杆耐蚀性实验及疲劳实验
• 2.1 引言
• 2.2 抽油杆疲劳试验夹具设计
• 2.3 抽油杆耐蚀性与疲劳性能测试
• 2.4 本章小结
• 第三章 实验材料与实验方法
• 3.1 引言
• 3.2 实验材料
• 3.3 实验设备
• 3.4 实验步骤
• 3.4.1 电化学极化曲线测试实验
• 3.4.2 静态挂片腐蚀实验
• 3.5 本章小结
• 第四章 腐蚀实验结果与分析
• 4.1 电化学实验
• 4.1.1 引言
• 4.1.2 实验结果与分析讨论
• 4.2 静态挂片实验
• 4.2.1 实验原理
• 4.2.2 实验结果与讨论
• 4.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 在学期间的研究成果
• 致谢