钨合金镀层腐蚀性能研究 &nbsh1; 钨合金镀层腐蚀性能研究 周泉 摘 要：利用高温高压电化学测试反应釜、电化学工作站（含高温高压测试系统）对钨合金镀层和P110裸钢进行电化学测试，得出钨合金镀层在60?C、90?C、120?C三个温度下CO2分压1.0MP油田模拟腐蚀介质环境下的自腐蚀电位高于P110裸钢，钨合金镀层自腐蚀电流密度明显小于P110裸钢。研究表明，钨合金镀层的抗腐蚀性能明显优于P...
周泉
摘 要：利用高温高压电化学测试反应釜、电化学工作站（含高温高压测试系统）对钨合金镀层和P110裸钢进行电化学测试，得出钨合金镀层在60?C、90?C、120?C三个温度下CO2分压1.0MP油田模拟腐蚀介质环境下的自腐蚀电位高于P110裸钢，钨合金镀层自腐蚀电流密度明显小于P110裸钢。研究表明，钨合金镀层的抗腐蚀性能明显优于P110裸钢。
Key：钨合金镀层；P110钢；CO2；高温高压；耐腐蚀性
0.前言
随着油田开发进入高含水期，油井含水率不断上升，普遍超过换相点含水74%，采油难度逐渐加大，腐蚀、结垢问题成为油水井管柱的失效的主要问题[1]。N80材质油管内壁通过钨合金镀层防腐处理后经过胜利油田、中原油田、南阳油田、江苏油田等国内各大油田实际应用已经证实钨合金镀层在防腐蚀、防结垢的优异特性[2]。本次试验研究针对P110材质经过钨合金镀层处理后在60℃、90℃、120℃三个温度下CO2分压1.0MP油田模拟腐蚀介质环境下的耐蚀性能明显优于P110裸钢。
1.实验材料及测试方法
1.1实验材料
高温高压电化学测试和高温高压腐蚀模拟实验采用P110裸钢和钨合金镀层两种材料。其中，电化学试样尺寸为工作面积为10mm×10mm，厚度为5mm的台阶形试样，试样加工图纸见图1。
图1高温高压电化学测试用试样尺寸图
高温高压模拟实验试样尺寸为直径87mm，弧长30mm，面宽12mm，厚度4mm的弧形试样，每组试验选用二个平行试样。
1.2测试方法
电化学测试和腐蚀模拟实验采用介质按照油田采出水各种成分，利用去离子水和分析纯化学试剂配制而成。
电化学测试采用1.5L高温高压电化学反应釜和CHI660D电化学综合测试系统，电化学测试采用三电极体系，其中工作电极为P110裸钢和钨合金镀层，工作面积为1cm2，辅助电极为铂片电极，参比电极为日本东伸公司高温高压Ag/AgCl电极。高温高压腐蚀模拟实验采用3L高温高压磁力驱动CO2反应釜进行。
将P110和钨合金镀层两种材料加工成如图1所示的电化学试样，将其浸入盛有丙酮的烧杯中，放入超声波清洗仪中清洗20min，除掉试样表面的油污，用酒精清洗后冷风吹干。将铜导线焊接在试样上，分别使用环氧和硅胶进行电化学试样的封装。工作电极P110裸钢逐级打磨至800#砂纸，钨合金镀层无需打磨，去离子水清洗，酒精脱水，冷风吹干。
测试前向溶液中通入高纯CO2（含量>99.99%）气体10h以上，以除去溶液中溶解的氧。将电化学试样装入高温高压电化学反应釜中，再快速除氧1h后升温。达到实验设计 要求 对教师党员的评价套管和固井爆破片与爆破装置仓库管理基本要求三甲医院都需要复审吗 时，立即监测自腐蚀电位（Ecorr）15min，待自腐蚀电位的波动范围稳定在±1mV之内时，立即进行动电位极化曲线测量。动电位极化曲线测试电位范围：±250mVvs.Ecorr，扫描速率为0.5mV/s。测试过程中持续向溶液中通CO2，使其为CO2饱和溶液。
待测试结束后将相对于Ag/AgCl参比电极的电位转变为相对于饱和甘汞电极（SCE）电位，利用Origin软件进行数据分析并作图。
将P110裸钢和钨合金镀层材料加工成为腐蚀模拟实验用φ87mm的弧形试样，经过800#砂纸打磨后，将其浸入盛有丙酮的烧杯中，放入超声波清洗仪中清洗20min，除掉试样表面的油污，酒精清洗冷风吹干；然后用精度0.1mg的电子分析天平称量试样的重量，用精度0.02mm的游标卡尺测量试样的尺寸，并计算试样腐蚀面的面积，记录测量的数据。然后将试样封装到试样夹具上。
腐蚀试验采用磁力驱动高温高压CO2反应釜。实验溶液在试验前用CO2除氧10h后，倒入反应釜后再除氧2h后升温，到设定的温度后，再增大CO2压力到1Mpa后开始计时，实验的周期为10天。
每组试验采用二个平行试样，试验结束后取出试样，经清水酒精冲洗吹干拍照；然后将试样放入除锈液中，去除腐蚀产物膜后清洗干燥，使用精度为0.1mg的电子分析天平称重。以同样的处理方法进行空白试样清洗和称重。腐蚀速率按照以下公式进行计算：
R：腐蚀速率，mm/a；
M：实验前的试样质量，mg；
Mt：实验后的试样质量，mg；
Mk：空白试样的失重，mg；
S：试样的总面积，cm2；
T：实验时间，h；
D：材料的密度，g/cm3。
2.实验结果及分析
2.1高温高压电化学测试结果（图略）
2.2高温高压腐蚀模拟实验结果（图略）
3.实验结论与建议
（1）在CO2分压为1MPa，60℃、90℃和120℃三个温度高温高压油田模拟腐蚀介质条件下通过电化学测试得出，钨合金镀层的自腐蚀电位高于P110钢，钨合金镀层的自腐蚀电流密度明显小于P110裸钢，钨合金镀层的腐蚀性能明显优于P110钢。
（2）在CO2分压为1MPa，60℃、90℃和120℃三个温度下高温高压釜腐蚀实验由失重法得到，钨合金镀层具有显著优于P110钢的耐平均腐蚀、点蚀性能。
（3）油田用P110油管可以通过钨合金工艺处理，在油管内壁电镀钨合金镀层从而更好的起到油田防腐性能。
Reference：
[1]万里平，唐酞峰，孟英峰。长庆油田油井井筒腐蚀机理与防护措施[J].石油与天然气化工，2006，35（4）：311-314
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