다양한 온도에서 고농도 Cl- 및 포화 CO2를 함유한 시뮬레이션 용액에서 2205 듀플렉스 스테인리스강의 전기화학적 거동

Scientific Reports 12권, 기사 번호: 11822(2022) 이 기사 인용

1125 액세스

측정항목 세부정보

2205 듀플렉스 스테인레스강(DSS)은 전형적인 듀플렉스 조직으로 인해 내식성이 우수하지만, 점점 더 가혹해지는 CO2 함유 오일 및 가스 환경으로 인해 부식 정도가 달라지며, 특히 공식 부식이 발생하여 오일 및 오일의 안전성과 신뢰성을 심각하게 위협합니다. 가스 개발. 본 논문에서는 100g/L Cl- 및 포화 CO2를 함유한 시뮬레이션 용액에서 2205 DSS의 부식 거동에 대한 온도의 영향을 침지 테스트 및 전기화학 테스트를 통해 조사하고 레이저 공초점 현미경 및 X- 광선 광전자 분광학. 결과는 2205 DSS의 평균 임계 피팅 온도가 66.9°C임을 보여줍니다. 온도가 66.9°C보다 높을수록 공식 항복 전위, 부동태화 간격 및 자기 부식 전위가 감소하는 반면, 차원 부동태화 전류 밀도는 증가하고 공식 민감도가 향상되었습니다. 온도가 추가로 증가함에 따라 2205 DSS의 용량성 아크 반경이 감소하고 필름 저항 및 전하 이동 저항이 점차 감소하고 n + p 양극 특성을 갖는 제품 필름 층의 도너 및 억셉터의 캐리어 밀도도 증가했으며 내부 Cr 산화물 함량이 감소한 피막 층은 감소한 반면 Fe 산화물 함량이 증가한 외부 층은 피막 층의 용해도가 증가하고 안정성이 감소하며 피트 수와 기공 크기가 증가했습니다.

경제 및 사회 발전의 급속한 발전과 함께 석유 및 가스 자원에 대한 수요 증가로 인해 석유 및 가스 개발이 중국 남서부 및 바다의 점점 더 가혹한 조건과 환경에 직면하게 되었고, 따라서 다운홀 튜빙의 서비스 조건이 점점 더 가혹해지고 있습니다. 점점 더 심각해지고 있습니다1,2,3. 석유 및 가스 탐사 분야에서 생성된 유체의 CO2 함량4과 광물화 및 Cl- 이온 함량5,6이 증가하면 부식 억제제를 배관 기둥에 주입하는 것이 효과적으로 이루어지지 않더라도 일반 탄소강 배관7에 심각한 부식이 발생합니다. 부식을 억제하면 탄소강은 가혹한 CO2 부식 환경에서 더 이상 장기 서비스 요구 사항을 충족할 수 없습니다8,9,10. 연구원들은 내식성이 더 우수한 듀플렉스 스테인리스강(DSS)으로 목표를 전환했습니다. 2205 DSS는 강 중에 페라이트와 오스테나이트 함량이 각각 약 50%로 우수한 기계적 특성과 내식성, 치밀한 표면 부동태 피막, 균일한 부식에 대한 저항성이 우수하고 니켈 기반 합금에 비해 가격이 저렴합니다11,12 . 따라서 2205 DSS는 일반적으로 가혹한 부식 환경에서 사용되는 압력 용기, CO2 부식 환경의 유정 케이싱, 석유 및 화학 해양 분야의 응축 시스템용 워터 쿨러로 사용되었지만13,14,15 2205 DSS는 부식 천공으로 어려움을 겪을 수도 있습니다. 사용 중.

현재 국내외에서 2205 DSS의 CO2 부식 및 Cl 유발 공식 부식과 관련된 연구가 더 많이 있습니다16,17,18. Ebrahimi19는 NaCl 용액에 중크롬산칼륨염을 첨가하면 2205 DSS의 공식 부식 발생이 억제되고, 중크롬산칼륨염의 농도가 증가할수록 2205 DSS의 임계 공식 온도가 증가한다는 사실을 발견했습니다. 2205 DSS의 공식전위는 중크롬산칼륨에 정량적 농도의 NaCl을 첨가함으로써 증가하였고, NaCl 농도가 증가함에 따라 감소하였다. Han20은 온도가 30~120°C 사이일 때 2205 DSS 부동태막의 구조가 내부 Cr2O3, 외부 FeO 및 Cr-풍부 혼합물로 구성됨을 보여주었습니다. 온도가 150°C로 증가하면 부동태 피막이 용해되는 것처럼 보였고 내부 구조는 Cr2O3 및 Cr(OH)3로 변형되었으며 외부 층은 Fe(II, III) 산화물 및 Fe(III)으로 변형되었습니다. ) 수산화물. Peguet21은 NaCl 용액에서 S2205 스테인리스강의 정상 상태 공식이 일반적으로 임계 공식 온도(CPT) 이하에서는 발생하지 않고 전이 온도 간격(TTI) 내에서 발생한다는 것을 발견했습니다. Tiadi22는 S2205 DSS의 내식성은 NaCl 농도가 증가함에 따라 크게 감소했으며, 인가 전위가 음수일수록 재료의 내식성은 악화된다는 결론을 내렸습니다.