D0I:10.13374/5.issn1001-t63.2010.02.010 第32卷第2期 北京科技大学学报 Vol 32 No 2 2010年2月 Journal of Un iversity of Science and Technobgy Beijng Feb 2010 超级13Cr马氏体不锈钢在CO2及H2SCO2环境中的 腐蚀行为 吕祥鸿”赵国仙张建兵)谢凯意》 1)西安石油大学材料科学与工程学院，西安7100652)西安石油大学机械工程学院，西安710065 3)衡阳华菱钢管有限公司，衡阳421001 摘要在模拟油田腐蚀环境中，通过高温、高压、C02和H2$/C02腐蚀实验及电化学测试，研究超级13Cr马氏体不锈钢的 腐蚀行为·结果表明：在C02腐蚀环境中，随着温度的升高，超级13C的均匀腐蚀速率呈稍微上升的趋势，点蚀轻微：在H2S C02共存条件下，超级13C的均匀腐蚀速率变化不大，点蚀严重，当C「的质量浓度为160gL时，其最大点蚀深度可达 28m超级13C的点蚀电位明显高于普通13C的点蚀电位，温度升高、C「的质量浓度增大和H2s气体的存在降低了超级 13C的点蚀电位，而C02对超级13C的点蚀电位影响不大：在2、C02环境中，超级13C的回复电位都在钝化区间，且回复 电位较高，具有良好的再钝化能力·H2$气体的存在同样使超级13C的回复电位和点蚀电位显著降低· 关键词马氏体不锈钢：气体腐蚀：均匀腐蚀：点蚀 分类号TG172.8 Corrosion behaviors of super 13Cr martensitic stain less steel under CO2 and H2S/CO2 environm ent LU X iang hong,ZHAO Guoxian),ZHANG Jian bing?,XIE Kaiy 1)School ofMaterial Science and Engineerng Xian Shiyou University Xian 710065 China 2)School ofM echanical Engineering Xian Shiyou University Xian 710065 China 3)Hengyang Valin MPM Co Ld,Hengyang 421001 China ABSTRACT The corrosion behaviors of super 13Crmartensitic stainless steel were studied with high temperature and high pressure CO2 and H2 S/CO2 test as well as electrochemn ical measurement at the smulated oilfiel cormosion environment The results show that w ith increasing temperature the unifom corrosion rate of super 13Crmartensitic stain less steel increases subsequently under COz corm- sion envimmment and the pitting is very slight Under H2S/COz corrosion enviromment the unifom cormosion rate of super 13Crmar tensitic stainless steel changes little but the pitting becames severe W hen the CI mass concentration is 160g the max pitting depth cames to 28m The pitting potential of super 13Crmartensitic stainless steel is bigger than that of cammon 13Cr and it decrea- ses w ith increasing temperature and CI mass concentration as well as the presence of H2S while it changes slightly in CO2 corrosion enviromment The recovery potential of super 13Crmartensitic stainless steel is in the passivation zone under N2 and COz cormosion envi morment and the higher recovery potential indicates that super 13Cr martensitic stainless steel possesses the superior repassivation ability At the same tie the presence ofH2S makes the recovery potential and pitting potential decrease rmarkably KEY WORDS martensitic stainless steel gas corrosion:unifom cormosion:pittng 随着CO2腐蚀日益成为阻碍油田继续开发的 田的应用逐渐广泛，塔里木、胜利、文昌和东方等油 主要障碍，耐蚀性能良好的13C马氏体不锈钢在油 田已经在一些含C02的油气井中使用了13C材料 收稿日期：2009-06-29 基金项目：教有部新世纪优秀人才支持计划资助项目(N。NCET-07-0686):国家自然科学基金资助项目(N。50704026):西安石油大学科技 基金研究项目(N。Ys29030407) 作者简介：吕祥鸿(197->男，副教授，博士，Email khong71@sina com.cn第 32卷 第 2期 2010年 2月 北 京 科 技 大 学 学 报 ＪｏｕｒｎａｌｏｆＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＢｅｉｊｉｎｇ Ｖｏｌ．32Ｎｏ．2 Ｆｅｂ．2010 超级 13Ｃｒ马氏体不锈钢在 ＣＯ2及 Ｈ2Ｓ／ＣＯ2环境中的 腐蚀行为 吕祥鸿 1） 赵国仙 1） 张建兵 2） 谢凯意 3） 1） 西安石油大学材料科学与工程学院‚西安 710065 2） 西安石油大学机械工程学院‚西安 710065 3） 衡阳华菱钢管有限公司‚衡阳 421001 摘 要 在模拟油田腐蚀环境中‚通过高温、高压、ＣＯ2 和 Ｈ2Ｓ／ＣＯ2 腐蚀实验及电化学测试‚研究超级 13Ｃｒ马氏体不锈钢的 腐蚀行为．结果表明：在 ＣＯ2腐蚀环境中‚随着温度的升高‚超级 13Ｃｒ的均匀腐蚀速率呈稍微上升的趋势‚点蚀轻微；在 Ｈ2Ｓ、 ＣＯ2共存条件下‚超级 13Ｃｒ的均匀腐蚀速率变化不大‚点蚀严重‚当 Ｃｌ －的质量浓度为 160ｇ·Ｌ －1时‚其最大点蚀深度可达 28μｍ．超级 13Ｃｒ的点蚀电位明显高于普通 13Ｃｒ的点蚀电位‚温度升高、Ｃｌ －的质量浓度增大和 Ｈ2Ｓ气体的存在降低了超级 13Ｃｒ的点蚀电位‚而 ＣＯ2对超级 13Ｃｒ的点蚀电位影响不大；在 Ｎ2、ＣＯ2 环境中‚超级 13Ｃｒ的回复电位都在钝化区间‚且回复 电位较高‚具有良好的再钝化能力．Ｈ2Ｓ气体的存在同样使超级 13Ｃｒ的回复电位和点蚀电位显著降低． 关键词 马氏体不锈钢；气体腐蚀；均匀腐蚀；点蚀 分类号 ＴＧ172∙8 Ｃｏｒｒｏｓｉｏｎｂｅｈａｖｉｏｒｓｏｆｓｕｐｅｒ13ＣｒｍａｒｔｅｎｓｉｔｉｃｓｔａｉｎｌｅｓｓｓｔｅｅｌｕｎｄｅｒＣＯ2 ａｎｄ Ｈ2Ｓ／ＣＯ2ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ ＬÜＸｉａｎｇ-ｈｏｎｇ 1）‚ＺＨＡＯＧｕｏ-ｘｉａｎ 1）‚ＺＨＡＮＧＪｉａｎ-ｂｉｎｇ 2）‚ＸＩＥＫａｉ-ｙｉ 3） 1） ＳｃｈｏｏｌｏｆＭａｔｅｒｉａｌＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ‚ＸｉʾａｎＳｈｉｙｏｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ‚Ｘｉʾａｎ710065‚Ｃｈｉｎａ 2） ＳｃｈｏｏｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ‚ＸｉʾａｎＳｈｉｙｏｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ‚Ｘｉʾａｎ710065‚Ｃｈｉｎａ 3） ＨｅｎｇｙａｎｇＶａｌｉｎＭＰＭＣｏ．Ｌｔｄ．‚Ｈｅｎｇｙａｎｇ421001‚Ｃｈｉｎａ ＡＢＳＴＲＡＣＴ Ｔｈｅｃｏｒｒｏｓｉｏｎｂｅｈａｖｉｏｒｓｏｆｓｕｐｅｒ13Ｃｒｍａｒｔｅｎｓｉｔｉｃｓｔａｉｎｌｅｓｓｓｔｅｅｌｗｅｒｅｓｔｕｄｉｅｄｗｉｔｈｈｉｇｈｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｎｄｈｉｇｈｐｒｅｓｓｕｒｅ ＣＯ2ａｎｄＨ2Ｓ／ＣＯ2ｔｅｓｔａｓｗｅｌｌａｓｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔａｔｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｅｄｏｉｌｆｉｅｌｄｃｏｒｒｏｓｉｏｎｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔ ｗｉｔｈｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｔｈｅｕｎｉｆｏｒｍｃｏｒｒｏｓｉｏｎｒａｔｅｏｆｓｕｐｅｒ13ＣｒｍａｒｔｅｎｓｉｔｉｃｓｔａｉｎｌｅｓｓｓｔｅｅｌｉｎｃｒｅａｓｅｓｓｕｂｓｅｑｕｅｎｔｌｙｕｎｄｅｒＣＯ2ｃｏｒｒｏ- ｓｉｏｎｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ‚ａｎｄｔｈｅｐｉｔｔｉｎｇｉｓｖｅｒｙｓｌｉｇｈｔ．ＵｎｄｅｒＨ2Ｓ／ＣＯ2ｃｏｒｒｏｓｉｏｎｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ‚ｔｈｅｕｎｉｆｏｒｍｃｏｒｒｏｓｉｏｎｒａｔｅｏｆｓｕｐｅｒ13Ｃｒｍａｒ- ｔｅｎｓｉｔｉｃｓｔａｉｎｌｅｓｓｓｔｅｅｌｃｈａｎｇｅｓｌｉｔｔｌｅ‚ｂｕｔｔｈｅｐｉｔｔｉｎｇｂｅｃｏｍｅｓｓｅｖｅｒｅ．ＷｈｅｎｔｈｅＣｌ － ｍａｓｓｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｉｓ160ｇ·Ｌ －1‚ｔｈｅｍａｘｐｉｔｔｉｎｇ ｄｅｐｔｈｃｏｍｅｓｔｏ28μｍ．Ｔｈｅｐｉｔｔｉｎｇｐｏｔｅｎｔｉａｌｏｆｓｕｐｅｒ13Ｃｒｍａｒｔｅｎｓｉｔｉｃｓｔａｉｎｌｅｓｓｓｔｅｅｌｉｓｂｉｇｇｅｒｔｈａｎｔｈａｔｏｆｃｏｍｍｏｎ13Ｃｒ‚ａｎｄｉｔｄｅｃｒｅａ- ｓｅｓｗｉｔｈｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｎｄＣｌ － ｍａｓｓｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎａｓｗｅｌｌａｓｔｈｅｐｒｅｓｅｎｃｅｏｆＨ2Ｓ‚ｗｈｉｌｅｉｔｃｈａｎｇｅｓｓｌｉｇｈｔｌｙｉｎＣＯ2ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ．Ｔｈｅｒｅｃｏｖｅｒｙｐｏｔｅｎｔｉａｌｏｆｓｕｐｅｒ13ＣｒｍａｒｔｅｎｓｉｔｉｃｓｔａｉｎｌｅｓｓｓｔｅｅｌｉｓｉｎｔｈｅｐａｓｓｉｖａｔｉｏｎｚｏｎｅｕｎｄｅｒＮ2ａｎｄＣＯ2ｃｏｒｒｏｓｉｏｎｅｎｖｉ- ｒｏｎｍｅｎｔ‚ａｎｄｔｈｅｈｉｇｈｅｒｒｅｃｏｖｅｒｙｐｏｔｅｎｔｉａｌｉｎｄｉｃａｔｅｓｔｈａｔｓｕｐｅｒ13Ｃｒｍａｒｔｅｎｓｉｔｉｃｓｔａｉｎｌｅｓｓｓｔｅｅｌｐｏｓｓｅｓｓｅｓｔｈｅｓｕｐｅｒｉｏｒｒｅ-ｐａｓｓｉｖａｔｉｏｎ ａｂｉｌｉｔｙ．Ａｔｔｈｅｓａｍｅｔｉｍｅ‚ｔｈｅｐｒｅｓｅｎｃｅｏｆＨ2Ｓｍａｋｅｓｔｈｅｒｅｃｏｖｅｒｙｐｏｔｅｎｔｉａｌａｎｄｐｉｔｔｉｎｇｐｏｔｅｎｔｉａｌｄｅｃｒｅａｓｅｒｅｍａｒｋａｂｌｙ． ＫＥＹＷＯＲＤＳ ｍａｒｔｅｎｓｉｔｉｃｓｔａｉｎｌｅｓｓｓｔｅｅｌ；ｇａｓｃｏｒｒｏｓｉｏｎ；ｕｎｉｆｏｒｍｃｏｒｒｏｓｉｏｎ；ｐｉｔｔｉｎｇ 收稿日期：2009--06--29 基金项目：教育部新世纪优秀人才支持计划资助项目 （Ｎｏ．ＮＣＥＴ--07--0686）；国家自然科学基金资助项目 （Ｎｏ．50704026）；西安石油大学科技 基金研究项目 （Ｎｏ．ＹＳ29030407） 作者简介：吕祥鸿 （1971－ ）‚男‚副教授‚博士‚Ｅ-ｍａｉｌ：ｌｘｈｏｎｇ71＠ｓｉｎａ．ｃｏｍ．ｃｎ 随着 ＣＯ2 腐蚀日益成为阻碍油田继续开发的 主要障碍‚耐蚀性能良好的 13Ｃｒ马氏体不锈钢在油 田的应用逐渐广泛．塔里木、胜利、文昌和东方等油 田已经在一些含 ＣＯ2 的油气井中使用了 13Ｃｒ材料 DOI :10．13374／j．issn1001－053x．2010．02．010