CO2增采环境下X70管线钢的应力腐蚀开裂行为研究

doi:10.12422/j.issn.1672-6952.2023.01.007

辽宁石油化工大学学报 ›› 2023, Vol. 43 ›› Issue (1): 38-42.DOI: 10.12422/j.issn.1672-6952.2023.01.007

CO₂增采环境下X70管线钢的应力腐蚀开裂行为研究

李俊池(), 谢飞()

辽宁石油化工大学石油天然气工程学院，辽宁抚顺 113001

收稿日期:2022-02-21 修回日期:2022-03-22 出版日期:2023-02-25 发布日期:2023-03-13
通讯作者: 谢飞
作者简介:李俊池（1997⁃），男，硕士研究生，从事管道腐蚀与防护研究；E⁃mail：1690403353@qq.com。
基金资助:
国家自然科学基金项目(51604150);辽宁省自然科学联合基金资助项目(2020?HYLH?14)

Study of Stress Corrosion Cracking Behavior of X70 Pipeline Steel in CO₂ Enhanced Mining Environment

Junchi Li(), Fei Xie()

College of Petroleum Engineering，Liaoning Petrochemical University，Fushun Liaoning 113001，China

Received:2022-02-21 Revised:2022-03-22 Published:2023-02-25 Online:2023-03-13
Contact: Fei Xie

摘要/Abstract

摘要：

在CO₂增采（CCS?EOR）环境下，研究了X70管线钢在不同CO₂压力下的腐蚀开裂行为及其机理。使用高压反应釜及模拟采出水溶液，对现场环境进行了模拟；通过电化学实验，研究了X70管线钢在CCS?EOR环境下的腐蚀速率与腐蚀机理；通过慢应变速率拉伸实验，研究了模拟环境下X70管线钢的腐蚀开裂行为；通过扫描电镜，分析了不同CO₂压力下X70管线钢的腐蚀开裂机理。结果表明，X70管线钢的腐蚀速率随着CO₂压力的增加而增加；X70管线钢表面产生的腐蚀产物膜不能保护金属基体，而且加剧局部腐蚀；在腐蚀产物膜的影响下，CO₂压力的增高使X70管线钢应力腐蚀敏感性增加，X70管线钢腐蚀开裂同时受金属表面裂纹的影响。

关键词: CO₂增采, X70管线钢, CO₂压力, 应力腐蚀开裂行为, 腐蚀形貌

Abstract:

In the environment of CO₂ enhanced recovery (CCS?EOR), the corrosion cracking behavior and mechanism of X70 pipeline steel under different CO₂ pressures were studied. The on?site environment was simulated by using a high?pressure reactor and a simulated produced aqueous solution; the corrosion rate and corrosion mechanism of X70 pipeline steel in the CCS?EOR environment were investigated by electrochemical experiments; the corrosion cracking behavior of X70 pipeline steel under simulated environment was investigated by slow strain rate tensile experiments; finally, the corrosion cracking behavior of X70 pipeline steel under different CO₂ pressure was analyzed by scanning electron microscope. The results show that the corrosion rate of X70 pipeline steel increases with the increase of CO₂ pressure; the corrosion product film produced on the surface of X70 pipeline steel can not protect the metal matrix, and intensify the local corrosion; under the influence of the corrosion product film, the increase of CO₂ pressure makes X70 pipeline steel stress corrosion susceptibility increases; and the corrosion cracking of X70 pipeline steel is also affected by the metal surface cracks.

Key words: CCS?EOR, X70 pipeline steel, CO₂ pressure, Stress corrosion cracking behavior, Corrosion morphology

中图分类号:

TE988

李俊池, 谢飞. CO₂增采环境下X70管线钢的应力腐蚀开裂行为研究[J]. 辽宁石油化工大学学报, 2023, 43(1): 38-42.

Junchi Li, Fei Xie. Study of Stress Corrosion Cracking Behavior of X70 Pipeline Steel in CO₂ Enhanced Mining Environment[J]. Journal of Liaoning Petrochemical University, 2023, 43(1): 38-42.

图/表 9

表1 X70管线钢的化学成分

元素	质量分数/%	元素	质量分数/%
C	0.050	S	0.001
Si	0.250	Cr	0.234
Mn	1.110	Fe	余量
P	0.010

图1 X70管线钢在CO2压力不同时CCS?EOR模拟溶液中的阻抗谱图

图2 X70管线钢的等效电路

表2 阻抗拟合结果

CO₂压力/MPa	R_s/ （Ω·cm²）	R_t/ （Ω·cm²）	R_L/ （Ω·cm²）
0.5	37.58	146.2	431.5
1.0	37.51	135.1	374.8
2.0	44.16	100.6	320.6
3.0	43.22	81.2	254.6

图3 X70管线钢在不同CO2压力下CCS?EOR模拟溶液中的动电位极化曲线

图4 X70管线钢在不同CO2压力下的腐蚀电流密度和腐蚀速率

图5 X70管线钢在不同CO2压力下的应力应变曲线

图6 不同CO2压力下X70管线钢的断口形貌图

图7 不同CO2压力下X70管线钢断口侧面形貌图

参考文献 27

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CO₂增采环境下X70管线钢的应力腐蚀开裂行为研究

Study of Stress Corrosion Cracking Behavior of X70 Pipeline Steel in CO₂ Enhanced Mining Environment

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