微合金化设计耐高温、高H2S分压的HP-13Cr-Cu不锈钢

摘要：

为了提高不锈钢在高温、高H2S分压油气开采环境下的耐蚀性能,通过"溶解-电离-沉积"热-动力学一体化模型明确了微/低合金元素对不锈钢耐蚀性能的影响规律,实现了对不锈钢耐蚀性能的初步调控.通过添加质量分数为1％的铜元素对HP-13Cr不锈钢的抗H2S腐蚀性能进行调控,制备了 HP-13Cr-Cu不锈钢.模型计算结果表明,HP-13Cr-Cu不锈钢在H2S腐蚀过程中,铜元素先在不锈钢表面富集,随后进行溶解产生较高摩尔浓度的Cu2+,CuS因其溶度积常数较小,所以在腐蚀产物沉积过程中优先沉积,且作为Cr2O3的异质形核位点促进Cr2O3形核,Cr2O3又作为二级异质形核位点进一步提高其他腐蚀产物的形核率,从而使HP-13Cr-Cu在H2S环境下形成的腐蚀产物致密度更高、保护能力更强.H2S腐蚀试验结果表明,与HP-13Cr相比,HP-13Cr-Cu在温度为25～200 ℃、H2S压力为0.1～0.5 MPa环境下具有更低的腐蚀速率,并且随着温度升高,腐蚀速率下降更加明显.应力加载条件下,HP-13Cr不锈钢发生严重的硫致应力腐蚀开裂,而HP-13Cr-Cu不锈钢在H2S压力为0.1 MPa环境下完全不发生硫致应力腐蚀开裂,在H2S压力为0.5 MPa环境下依然保持良好的抗硫致应力腐蚀开裂性能.腐蚀产物元素分布结果表明,铜元素在金属基体和腐蚀产物中均有富集,腐蚀产物中铬元素含量提高,试验测试结果验证了理论计算的正确性.

关键词："溶解-电离-沉积"模型、HP-13Cr-Cu不锈钢、腐蚀产物、异质形核、应力腐蚀开裂、耐蚀合金设计准则

所属期刊栏目：58

分类号：TG146.22;TG3;TE988.2

在线出版日期：2023-10-10（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共15页

页码：194-208