石油鉆具用奧氏體不銹鋼腐蝕性能的研究.pdf

1、石油工業(yè)在拉動經(jīng)濟增長和日常人民生活方面具有很重要的作用，作為石油開采過程中無磁鉆鋌用奧氏體不銹鋼材料因其具有良好的物理性能、力學性能和腐蝕性能而得到了廣泛地應用。由于鉆鋌材料所處環(huán)境介質的腐蝕性和材料服役過程中的特殊性，因此研究奧氏體不銹鋼的腐蝕行為對于正確評判不銹鋼腐蝕敏感性及優(yōu)化材料生產(chǎn)工藝具有重要的意義。
　　電化學動電位再活化法（EPR）常用來評價奧氏體不銹鋼的晶間腐蝕敏感性；嘗試采用電化學阻抗技術（EIS）來檢測奧氏體

2、不銹鋼的腐蝕性能，其測試結果在譜圖中表現(xiàn)為阻抗弧的變化，可以提供較多界面電荷轉移信息，為材料腐蝕性能的測試提供理論基礎。
　　本文采用電化學動電位再活化法、電化學阻抗分析、動電位極化法、Cu-H2SO4-CuSO4法、OM觀察、SEM觀察等研究了不同固溶處理和敏化處理對奧氏體不銹鋼組織及腐蝕行為的影響，確定該不銹鋼合適固溶處理工藝和晶間腐蝕的敏感溫度；采用草酸浸蝕方法和電化學阻抗技術檢測不銹鋼晶間腐蝕發(fā)生和發(fā)展過程，初步建立晶間腐

3、蝕的電化學等效電路，分析了等效電路參數(shù)與晶間腐蝕敏感性程度的相關性。
　　研究結果表明：未經(jīng)處理的高氮奧氏體不銹鋼組織中存在大量的孿晶，組織中存在含有顆粒狀Cr、V的氮化物。當試樣在950-1100℃固溶處理30min后，顯微組織為完全奧氏體組織，組織晶粒尺寸隨著固溶溫度的升高而變大，晶粒也變得越來越均勻。經(jīng)過相同敏化處理后，其再活化率R隨著固溶處理溫度升高而降低，在腐蝕液中試樣的容抗弧半徑逐漸增大，當固溶溫度為1100℃時，阻抗

4、譜的容抗弧半徑最大，其耐腐蝕性能也最好。
　　在10％草酸恒電流浸蝕實驗中，隨著浸蝕時間的增加，試樣的腐蝕程度增加，浸蝕90s時試樣表現(xiàn)出嚴重的晶界腐蝕，晶界有腐蝕溝，大部分晶粒被腐蝕溝包圍。這說明腐蝕的時間不同，晶間腐蝕的發(fā)展程度不同，晶間腐蝕過程與時間有一定的關系。
　　當高氮奧氏體不銹鋼經(jīng)過相同固溶處理后在700℃、800℃、900℃敏化溫度處理6h時，敏化溫度為800℃時，試樣的顯微晶粒尺寸最小，晶粒最為均勻.800

5、℃敏化處理試樣EPR的再活化率最大，其腐蝕形貌與其他敏化溫度相比較為嚴重；EIS曲線中，敏化溫度800℃處理的試樣在腐蝕介質中的容抗弧半徑最小，其耐腐蝕性能較差。
　　高氮奧氏體不銹鋼在800℃敏化不同時間時，隨著敏化時間的增長，奧氏體晶粒尺寸逐漸增加，敏化12h時，孿晶消失，基體為全奧氏體組織；隨著敏化時間的增加，晶界上析出物開始增加，同時晶粒內部開始析出類珠光體組織層片狀的 Cr2N，同時試樣的再活化率隨著敏化時間的延長而增加

6、，試樣的晶間腐蝕敏感性增加。
　　通過改變浸泡時間、pH值、NaCl溶液濃度等介質條件，研究這些因素對高氮奧氏體不銹鋼點蝕敏感性的影響，結果表明，隨著浸泡時間的增長和NaCl溶液濃度增加，不銹鋼的耐點蝕敏感性降低，隨著NaCl溶液pH值的增加，不銹鋼的耐點蝕敏感性升高。
　　綜合本實驗中不同固溶處理和敏化處理參數(shù)對高氮奧氏體不銹鋼組織和腐蝕性能的影響，得出此實驗用高氮奧氏體不銹鋼合適的固溶處理工藝為1100℃固溶30min，