HP13Cr不锈钢油管材料在高含氯离子环境中的抗腐蚀性能

论文摘要

本文利用高温高压试验设备并辅以SEM.EDS和XPS等现代分析手段,研究了高温、高CO2分压、高氯离子浓度下超级13Cr的CO2腐蚀行为及腐蚀产物膜中的元素价态。通过极化曲线、交流阻抗谱和Mott-Schottky曲线,研究了超级13Cr表面钝化膜以及腐蚀产物膜的电化学行为和半导体特性。试验结果表明：在模拟高温、高CO2分压、高氯离子浓度腐蚀环境中,随温度和CO2分压的增加,超级13Cr的平均腐蚀速率增大,但在较高的温度和CO2分压下趋于稳定。随氯离子浓度的增加,超级13Cr的平均腐蚀速率先增大后降低。其腐蚀产物膜表层中Mo和Ni以各自硫化物的形式富集,而Cr以氧化物的形式富集。超级13Cr在100℃、0.9MPa CO2和130℃、0.9MPa C02|时形成的腐蚀产物膜具有良好的保护性,而在150℃、1.0MPa CO2和170℃、1.6MPa CO2时形成的腐蚀产物膜保护性下降。产生这种现象的原因和表面膜的半导体性能密切相关。在100℃、0.9MPa CO2和130℃、0.9MPa CO2时形成的腐蚀产物膜具有双极性n-p型半导体特征,且随着温度升高,掺杂浓度增大,而150℃、1.OMPa CO2和170℃、1.6MPa CO2介质中形成的腐蚀产物膜为p型半导体。而超级13Cr表面的自钝化膜具有n-p型半导体特征,其保护性在氯离子浓度低于110g/L时,随氯离子浓度的增加而降低,但在氯离子浓度高于110g/L时,随氯离子浓度的增加而增大。超级13Cr在较高的成膜温度（高于100℃）和CO2分压下形成的腐蚀产物膜阻抗谱中出现warburg阻抗和容抗弧叠加的现象。容抗弧半径随着温度和CO2分压的增加而减小。而随着氯离子浓度的增加,超级13Cr表面自钝化膜的容抗弧半径先减小后增大。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景及意义
• 1.2 超级13Cr的组织及性能
• 2环境下的腐蚀研究状况'>1.3 超级13Cr在CO₂环境下的腐蚀研究状况
• 1.3.1 腐蚀产物膜的研究状况
• 2腐蚀机理及影响因素的研究现状'>1.3.2 超级13Cr耐CO₂腐蚀机理及影响因素的研究现状
• 1.4 超级13Cr在氯离子环境中的腐蚀研究状况
• 1.4.1 氯离子腐蚀机理研究状况
• 1.4.2 超级13Cr不锈钢发生应力腐蚀开裂研究状况
• 1.5 半导体特性与耐蚀性的关系研究
• 1.6 超级13Cr的优越性
• 1.7 本课题的研究内容
• 1.8 本课题的研究方法
• 第二章 试验内容
• 2.1 高温高压腐蚀试验
• 2.1.1 试验材料
• 2.1.2 腐蚀介质
• 2.1.3 高温高压腐蚀失重试验方法
• 2.1.4 试验设备
• 2.1.5 腐蚀试样后期处理方法
• 2.1.6 平均腐蚀速率的计算方法及有关标准规定
• 2.2 电化学腐蚀试验
• 2.2.1 电化学腐蚀试验方法
• 2.2.2 电化学试验条件
• 2.2.3 电化学试验设备
• 第三章 抗腐蚀性评价
• 3.1 引言
• 3.2 化学成分分析
• 3.2.1 金相显微组织
• 3.3 试验结果与分析
• 3.3.1 温度对超级13Cr腐蚀的影响
• 3.3.2 氯离子浓度对腐蚀的影响
• 3.3.3 腐蚀产物膜分析
• 3.4 本章小结
• 第四章 成膜温度和压力对有腐蚀产物膜试样的影响
• 4.1 引言
• 4.2 理论基础
• 4.2.1 极化曲线分析方法
• 4.2.2 交流阻抗分析方法
• 4.2.3 空间电荷电容的计算
• 4.2.4 半导体特性分析
• 4.3 极化曲线分析
• 4.4 交流阻抗谱分析
• 4.5 Mott-Schottky曲线分析
• 4.6 本章小结
• 第五章 在室温环境下的氯离子浓度对超级13CR电化学特性的影响
• 5.1 引言
• 5.2 极化曲线分析
• 5.3 交流阻抗谱分析
• 5.4 Mott-Schottky曲线分析
• 5.5 氯离子浓度对腐蚀前后试样的影响对比
• 5.5.1 极化曲线分析
• 5.5.2 Mott-Schottky曲线分析
• 5.6 本章小结
• 第六章 结论
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文
• 详细摘要