本文在苛刻環(huán)境腐蝕試驗分析的基礎(chǔ)上,通過鈦合金鈍化膜的原位電化學(xué)測試分析,結(jié)合鈍化膜/溶液界面第一性原理計算及分子動力學(xué)模擬,探討鈦合金管材鈍化膜的界面特性。腐蝕試驗結(jié)果表明:在地層水CO₂、地層水H₂S及殘酸腐蝕環(huán)境中,TC4鈦合金表面形成了一層熱力學(xué)穩(wěn)定性極高的鈍化膜,具有極其優(yōu)異的耐均勻腐蝕及點蝕的能力。但在高pH值完井液腐蝕環(huán)境中的腐蝕速率遠遠大于其他腐蝕環(huán)境。原位電化學(xué)測試結(jié)果表明:TC4鈦合金在上述苛刻腐蝕環(huán)境中的極化曲線均存在較為明顯的鈍化區(qū),電化學(xué)腐蝕由陽極反應(yīng)過程控制;溫度升高,鈦合金極化電阻有所降低,但依舊很大,其鈍化膜在高溫腐蝕環(huán)境中仍具有良好的保護作用,腐蝕速率仍然保持在較低水平;鈦合金鈍化膜的半導(dǎo)體類型為n型,其具有陽離子選擇性,溫度升高,鈍化膜的施主濃度增大,抗腐蝕性能降低。第一性原理模擬結(jié)果表明:Cl^-、HCO₃^-和HS^-三種腐蝕性離子在TiO₂界面吸附達到穩(wěn)定態(tài)后,均為帶負電的Cl、O、S與Ti O

【文章來源】：西安石油大學(xué)陜西省

【文章頁數(shù)】：64 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 鈦合金的概述
        1.2.1 鈦合金
        1.2.2 鈦合金鈍化膜
        1.2.3 鈦合金常見的腐蝕類型
    1.3 鈦合金管材的國內(nèi)外研究及應(yīng)用現(xiàn)狀
        1.3.1 鈦合金管材的發(fā)展
        1.3.2 鈦合金的耐蝕性研究
        1.3.3 鈦合金鈍化膜界面特性研究
    1.4 研究內(nèi)容、技術(shù)路線和創(chuàng)新點
        1.4.1 研究內(nèi)容
        1.4.2 技術(shù)路線
        1.4.3 創(chuàng)新點
第二章 苛刻環(huán)境鈦合金管材的抗腐蝕性能研究
    2.1 試驗材料及方法
        2.1.1 試驗材料
        2.1.2 試驗方法
    2.2 試驗條件
    2.3 試驗結(jié)果
        2.3.1 地層水CO2腐蝕環(huán)境
        2.3.2 地層水H2S腐蝕環(huán)境
        2.3.3 高pH值完井液腐蝕環(huán)境
        2.3.4 殘酸腐蝕環(huán)境
    2.4 分析討論
    2.5 本章小結(jié)
第三章 苛刻環(huán)境鈦合金鈍化膜半導(dǎo)體特征及電化學(xué)特性研究
    3.1 試驗方法與設(shè)備
        3.1.1 電化學(xué)腐蝕試驗方法
        3.1.2 電化學(xué)腐蝕試驗設(shè)備
    3.2 試驗結(jié)果及討論
        3.2.1 極化曲線
        3.2.2 電化學(xué)交流阻抗(EIS)
        3.2.3 TC4鈦合金鈍化膜半導(dǎo)體特性
    3.3 本章小結(jié)
第四章 苛刻環(huán)境鈦合金鈍化膜的熱力學(xué)穩(wěn)定性研究
    4.1 研究方案
        4.1.1 基本原理
        4.1.2 軟件介紹
    4.2 建模與計算方法
        4.2.1 第一性原理研究
        4.2.2 分子動力學(xué)模擬
    4.3 結(jié)果分析及討論
        4.3.1 第一性原理
        4.3.2 分子動力學(xué)
    4.4 本章小結(jié)
第五章 結(jié)論
致謝
參考文獻
攻讀學(xué)位期間參加科研情況及獲得的學(xué)術(shù)成果


【參考文獻】：
期刊論文
[1]鈦合金油管在苛刻井下環(huán)境中的抗腐蝕性能研究[J]. 呂祥鴻,高文平,謝俊峰,李巖,王華,薛艷,李丹平.  熱加工工藝. 2017(06)
[2]鈦合金在石油天然氣勘探開發(fā)中的應(yīng)用[J]. 吳欣袁,張恒,徐學(xué)軍,張忠世,郭淑君.  石油化工應(yīng)用. 2016(11)
[3]HPHT井完井管柱材質(zhì)研究及應(yīng)用進展[J]. 李娜,呂祥鴻,周鵬遙,趙國仙,張宏,姚婷珍.  材料導(dǎo)報. 2015(05)
[4]鈦合金油井管的耐腐蝕性能及應(yīng)用研究進展[J]. 劉強,宋生印,李德君,白強.  石油礦場機械. 2014(12)
[5]鈦合金石油管材的研究和應(yīng)用進展[J]. 呂祥鴻,舒瀅,趙國仙,謝俊峰,薛艷.  稀有金屬材料與工程. 2014(06)
[6]醫(yī)用Mg-Zn-Ca-Mn合金在PBS模擬體液中的腐蝕行為[J]. 丁雨田,郭兵,胡勇,紀國慶,柴利強.  材料導(dǎo)報. 2012(06)
[7]鈦合金的腐蝕機理及耐蝕鈦合金的發(fā)展現(xiàn)狀[J]. 楊東,郭金明.  鈦工業(yè)進展. 2011(02)
[8]鈦合金的電偶腐蝕與防護[J]. 張曉云,湯智慧,孫志華,宇波.  材料工程. 2010(11)
[9]高溫鈦合金的發(fā)展和應(yīng)用[J]. 許國棟,王鳳娥.  稀有金屬. 2008(06)
[10]焊接工藝對低合金海洋用鋼焊接接頭耐蝕性的影響[J]. 孔小東,楊明波,童康明,朱梅五.  兵器材料科學(xué)與工程. 2007(05)

碩士論文
[1]水及電解質(zhì)溶液的分子動力學(xué)模擬研究[D]. 蔡慧婷.華南理工大學(xué) 2009



本文編號：3292027