隨著油氣田環(huán)境越發(fā)苛刻,迫切需要在苛刻腐蝕環(huán)境中具有高耐蝕性和抗應力腐蝕性能的耐蝕合金石油管材。鈦合金作為一種應對苛刻腐蝕性油氣井條件的新型井下管部件材料,目前引起了人們的廣泛關注。本文在國內(nèi)外鈦合金相關應用研究調(diào)研基礎上,并依據(jù)國內(nèi)油田實際苛刻工況,通過室內(nèi)腐蝕試驗和電化學測試方法,研究Ti80鈦合金在不同苛刻腐蝕環(huán)境中的抗腐蝕性能,確定其適用性。主要研究內(nèi)容和結(jié)果如下:腐蝕失重試驗結(jié)果表明:在含CO₂地層水、含CO₂殘酸及油基泥漿環(huán)境中,Ti80鈦合金的均勻腐蝕均為輕度腐蝕,且無點蝕發(fā)生,Ti80鈦合金表面形成了一層保護性極好的TiO₂氧化膜并且熱力學穩(wěn)定性極好。在高pH甲酸鉀完井液環(huán)境中,Ti80鈦合金的均勻腐蝕較為嚴重且有點蝕發(fā)生,其最高均勻腐蝕速率達0.2806mm/a�？箲Ωg試驗結(jié)果表明:在含CO₂地層水和油基泥漿環(huán)境中,Ti80鈦合金表現(xiàn)出了優(yōu)異的抗應力腐蝕開裂性能;在高pH甲酸鉀完井液環(huán)境中,Ti80鈦合金C環(huán)試樣發(fā)現(xiàn)了點蝕坑及微觀裂紋,表明其在高溫、高pH甲酸鉀完井液環(huán)境有應力... 

【文章來源】：西安石油大學陜西省

【文章頁數(shù)】：58 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

技術(shù)路線流程示意圖

第二章試驗材料及試驗方法11第二章試驗材料及試驗方法2.1試驗材料本試驗選用Ti80鈦合金成品管材，其金相組織見圖2-1，可以看出，Ti80鈦合金存在雙相組織，圖中淺色襯度是α相，深色襯度是β相。其化學成分如表2-1所示，其高溫拉伸性能見表2-2。圖2-1Ti80鈦合金的金相顯微組織表2-1Ti80鈦合金的主要化學成分AlNbZrMoFeSiTi5.722.491.991.090.130.061余量表2-2Ti80鈦合金的高溫拉伸性能溫度(℃)抗拉強度(MPa)屈服強度(MPa)斷面收縮率(%)20078762411.024075059114.5使用洛氏硬度計對Ti80鈦合金進行硬度測試。將準備好且滿足洛氏硬度測試要求的鈦合金試樣劃分為四個區(qū)域，每個區(qū)域由外到內(nèi)測試三個點的硬度。硬度值見表2-3。可以看出，Ti80鈦合金的硬度平均值＜32，滿足國際標準化規(guī)定的硬度要求。表2-3Ti80鈦合金硬度試驗結(jié)果牌號硬度值ⅠⅡⅢⅣTi8029.830.129.93029.73030.129.830.129.829.830.1ISO15156-3（2011）≤32

垢?蔥閱?試驗方法，均加工成50×10×3mm的長方形試樣。在高溫高壓均勻腐蝕測試前先消除試樣表面打磨痕跡，將試樣從320#SiC砂紙逐級打磨至1200#，確保試樣表面粗糙度小于1.6μm。將打磨好后的試樣放入丙酮溶液中，然后用超聲波儀器清洗3-5min，用以去除試樣表面的油污雜質(zhì)，接著酒精脫水，冷風吹干，稱重并測量試樣的長寬高，質(zhì)量精確至0.0001g，尺寸精確至0.01mm，為了確保試樣干燥，將試樣保存在干燥皿中待用。采用TFCZ-35/250型高溫高壓反應釜模擬地層水、油基泥漿、完井液和殘酸腐蝕環(huán)境，試驗裝置示意圖及對應實物圖如圖2-2所示，另外，高溫高壓試驗涉及的其它設備主要有：用以稱重計算均勻腐蝕速率的電子天平（FR2300MKII型，精度為0.0001g），用以觀察點蝕形貌的金相顯微鏡（奧林巴斯BX51型），用以觀察試樣表面腐蝕形貌的JSM-5800型掃描電鏡，用以研究及分析試驗表面腐蝕產(chǎn)物組成元素的OXFORDISIS能譜儀，用以試驗表面腐蝕產(chǎn)物定性分析的X’PertPro型X-射線衍射儀。（a）裝置示意圖（b）TFCZ-35/250磁力驅(qū)動反應釜圖2-2模擬腐蝕試驗裝置圖2.2.3試驗步驟用特制的試樣架安裝處理好的鈦合金試樣，保證試樣之間相互絕緣，目的是避免試樣與其他金屬物質(zhì)接觸發(fā)生電偶腐蝕，然后將裝有試樣的試樣架小心放入模擬腐蝕工況的高溫高壓釜內(nèi)，并且確保鈦合金試樣完全浸沒在模擬腐蝕介質(zhì)中，然后快速密封。接著用高純氮氣除氧3h，目的是使高溫高壓釜內(nèi)形成無氧環(huán)境，在依照試驗條件通入相應氣體，最后升溫升壓達到試驗條件要求。待試驗按試驗條件完成后，小心將特制試樣架從高溫高壓釜內(nèi)取出，避免試樣受到磕碰，取下試樣，用去離子水沖洗掉鈦合金試樣表面附著的腐蝕介質(zhì)，無水酒精脫，冷風吹干待用。清洗鈦合金試樣表面腐蝕產(chǎn)物的溶液為4%的NaOH溶?

【參考文獻】：
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本文編號：3042793