工程科学学报，第39卷，第7期：1062-1069,2017年7月 Chinese Journal of Engineering,Vol.39,No.7:1062-1069,July 2017 D0l:10.13374/j.issn2095-9389.2017.07.012:http://journals..ustb.edu.cn 新型2Cr1Mo2Ni钢在含二氧化碳油田采出液中的腐蚀 行为 张 瑾，许立宁，路民旭 北京科技大学新材料技术研究院腐蚀与防护中心，北京100083 ☒通信作者，E-mail:xulining(@usth.cdu.cm 摘要为弄清Mo和Ni元素在低Cr钢耐蚀方面所起的作用，炼制了新型2C1Mo2Ni钢，研究其在模拟油田采出液中的腐 蚀行为，实验条件为80℃，0.8MPaC0,分压.利用扫描电镜和能谱分析研究了2Cr1Mo2Ni钢和3Cr钢的腐蚀产物膜微观形貌 和成分，测试了高温高压极化曲线和电化学阻抗谱，分析了腐蚀产物膜的生长过程.实验结果表明，Mo和元素在提高抗 C02腐蚀性能方面的作用不及Cr元素.2ClMo2Ni钢腐蚀164h后，中低频感抗弧消失，腐蚀产物膜开始完全覆盖基体表面： 腐蚀240h后，生成的腐蚀产物膜具有较好的保护性. 关键词2ClMo2Ni钢：二氧化碳腐蚀：低Cr钢：腐蚀产物膜：电化学阻抗谱 分类号TG174.2 Corrosion behavior of novel 2Crl Mo2Ni steel in the oil field formation water containing CO, ZHANG Jin,XU Li-ning,LU Min-xu Corrosion and Protection Center,Institute for Advanced Materials and Technology,University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083,China Corresponding author,Email:xulining@ustb.edu.cn ABSTRACT The corrosion behavior of the new 2Crl Mo2Ni steel in the oil field formation water containing CO,at 80 C and 0.8 MPa was studied herein to clarify the role of Ni and Mo in the corrosion resistance of low-Cr steel.The surface morphology and the chemical composition of the corrosion scales were analyzed by scanning electron microscopy and energy dispersive spectroscopy (EDS).The polarization curves and the electrochemical impedance spectroscopy spectra were also obtained to explore the growth process of the corrosion scale.The results indicate that Mo and Ni are not as efficient as Cr in enhancing the corrosion resistance of the low-Cr steel.The low-frequency inductance loop disappears after 164h immersion.Moreover,the corrosion scale completely covers the substrate surface.In addition,the protective corrosion scale forms after 240 h immersion. KEY WORDS 2Crl Mo2Ni steel:carbon dioxide corrosion;low-Cr steel:corrosion scale;EIS spectra 据统计，60%以上的油气管线腐蚀失效发生于 刻的C0,腐蚀环境下不能选用碳钢，人们便把目标转 C0,环境下的碳钢管线0，因为碳钢在高温高压C0,环 移到耐蚀性能较好的不锈钢上，但不锈钢的成本较高， 境下易发生点蚀和台地腐蚀2-，且很难通过缓蚀剂 可焊性差，且存在焊缝应力腐蚀开裂的风险可.因此， 等化学药剂加以控制0，常导致管线的突然泄漏穿孔. 目前急需开发兼具低成本和可焊性，并满足管线钢性 例如，2007年某油田碳钢海底管线因C02腐蚀而泄漏， 能要求的低合金钢，以填补碳钢和不锈钢之间的空白. 造成的直接和间接经济损失达数十亿人民币.既然苛 其中，含C低合金钢由于耐蚀性能和机械性能良好， 收稿日期：2016-1208 基金项目：国家科技支撑计划资助项目(2012BAK13B04)工程科学学报，第 39 卷，第 7 期: 1062--1069，2017 年 7 月 Chinese Journal of Engineering，Vol． 39，No． 7: 1062--1069，July 2017 DOI: 10． 13374 /j． issn2095--9389． 2017． 07． 012; http: / /journals． ustb． edu． cn 新型 2Cr1Mo2Ni 钢在含二氧化碳油田采出液中的腐蚀 行为 张 瑾，许立宁，路民旭 北京科技大学新材料技术研究院腐蚀与防护中心，北京 100083 通信作者，E-mail: xulining@ ustb． edu． cn 摘 要 为弄清 Mo 和 Ni 元素在低 Cr 钢耐蚀方面所起的作用，炼制了新型 2Cr1Mo2Ni 钢，研究其在模拟油田采出液中的腐 蚀行为，实验条件为 80 ℃，0. 8 MPa CO2分压． 利用扫描电镜和能谱分析研究了 2Cr1Mo2Ni 钢和3Cr 钢的腐蚀产物膜微观形貌 和成分，测试了高温高压极化曲线和电化学阻抗谱，分析了腐蚀产物膜的生长过程． 实验结果表明，Mo 和 Ni 元素在提高抗 CO2腐蚀性能方面的作用不及 Cr 元素． 2Cr1Mo2Ni 钢腐蚀 164 h 后，中低频感抗弧消失，腐蚀产物膜开始完全覆盖基体表面; 腐蚀 240 h 后，生成的腐蚀产物膜具有较好的保护性． 关键词 2Cr1Mo2Ni 钢; 二氧化碳腐蚀; 低 Cr 钢; 腐蚀产物膜; 电化学阻抗谱 分类号 TG174. 2 Corrosion behavior of novel 2Cr1Mo2Ni steel in the oil field formation water containing CO2 ZHANG Jin，XU Li-ning ，LU Min-xu Corrosion and Protection Center，Institute for Advanced Materials and Technology，University of Science and Technology Beijing，Beijing 100083，China Corresponding author，E-mail: xulining@ ustb． edu． cn ABSTＲACT The corrosion behavior of the new 2Cr1Mo2Ni steel in the oil field formation water containing CO2 at 80 ℃ and 0. 8 MPa was studied herein to clarify the role of Ni and Mo in the corrosion resistance of low-Cr steel． The surface morphology and the chemical composition of the corrosion scales were analyzed by scanning electron microscopy and energy dispersive spectroscopy ( EDS) ． The polarization curves and the electrochemical impedance spectroscopy spectra were also obtained to explore the growth process of the corrosion scale． The results indicate that Mo and Ni are not as efficient as Cr in enhancing the corrosion resistance of the low-Cr steel． The low-frequency inductance loop disappears after 164 h immersion． Moreover，the corrosion scale completely covers the substrate surface． In addition，the protective corrosion scale forms after 240 h immersion． KEY WOＲDS 2Cr1Mo2Ni steel; carbon dioxide corrosion; low-Cr steel; corrosion scale; EIS spectra 收稿日期: 2016--12--08 基金项目: 国家科技支撑计划资助项目( 2012BAK13B04) 据统计，60% 以上的油气管线腐蚀失效发生于 CO2环境下的碳钢管线［1］，因为碳钢在高温高压 CO2环 境下易发生点蚀和台地腐蚀［2--3］，且很难通过缓蚀剂 等化学药剂加以控制［4］，常导致管线的突然泄漏穿孔． 例如，2007 年某油田碳钢海底管线因 CO2腐蚀而泄漏， 造成的直接和间接经济损失达数十亿人民币． 既然苛 刻的 CO2腐蚀环境下不能选用碳钢，人们便把目标转 移到耐蚀性能较好的不锈钢上，但不锈钢的成本较高， 可焊性差，且存在焊缝应力腐蚀开裂的风险［5］． 因此， 目前急需开发兼具低成本和可焊性，并满足管线钢性 能要求的低合金钢，以填补碳钢和不锈钢之间的空白． 其中，含 Cr 低合金钢由于耐蚀性能和机械性能良好