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环空保护液中油井管电偶腐蚀及牺牲阳极研制

作　者: 曹亮
导　师: 刘贵昌
学　校: 大连理工大学
专　业: 化学工程
关键词: 油井管钢 电偶腐蚀 牺牲阳极 电化学性能
分类号: TE988.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


能源是整个世界发展和经济增长最基本的驱动力,是人类赖以生存的基础。短期内煤炭、石油、天然气等传统能源仍是我国能源供应的主力军,然而随着对油气田开发的深入,在某些地区油气开采环境日益恶劣。制约油气开采的油井管腐蚀、结垢等问题越来越突出,尤其是油管套管之间的电偶腐蚀更是严重影响着油气的开采。本文针对油气田中油管钢和套管钢在环空保护液中的电偶腐蚀问题,采用牺牲阳极对其施加阴极保护,以减缓腐蚀速率和延长油井管钢的使用寿命。首先本文考察了在环空保护液中,电偶对的阴/阳面积比和介质温度对电偶腐蚀速率的影响。结果表明随着阴/阳面积比的增大和温度的升高,腐蚀速率明显增大；TP110SS钢的自腐蚀产物和电偶腐蚀的产物元素组成相差不大,主要成分都是Fe3O4。其次在Al-Zn-In阳极的基础上定量添入Sn、Mg、Ce三种合金元素和热处理工艺熔炼得一系列阳极试样,并进行电化学试验筛选出在80℃环空保护液中电化学性能最好的阳极配方—A1-5Zn-0.05In-0.07Sn-1Mg-0.1Ce。该配方的牺牲阳极试样在80℃下的开路电位为-1.067V,工作电位在-0.956V--0.997V之间且波动较小,实际电容量为2449.8 A·h/kg,电流效率为85.36%,腐蚀产物溶解较均匀；在常温海水中的电化学性能达到GB/T 4948-2002相应的标准,扩大了该阳极的应用范围。而商品牺牲阳极的实际电容量仅为1730.04 A·h/kg,电流效率60.28%,难以满足生产的需要。筛选出的阳极能使TP110SS钢-G3钢电偶对在25℃和80℃下环空保护液中的腐蚀速率分别从0.123 g/(m2·h)降低为0.024 g/(m2·h),从0.607 g/(m2·h)降低为0.034 g/(m2·h),相应的保护度为80.75%、95.08%。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-9
引言  9-10
1 文献综述  10-23
  1.1 研究背景及意义  10
  1.2 目前油气管柱的腐蚀研究概况  10-13
    1.2.1 油井管的腐蚀现状  11-12
    1.2.2 油井管的防腐技术现状  12-13
  1.3 阴极保护技术简介  13-18
    1.3.1 阴极保护发展简史  14
    1.3.2 阴极保护原理及参数  14-16
    1.3.3 常用牺牲阳极阳极材料  16-18
  1.4 影响铝基牺牲阳极性能的因素  18-20
    1.4.1 合金元素的影响  18-19
    1.4.2 热处理的影响  19-20
  1.5 国内外高温、特殊环境中铝基牺牲阳极研究  20
  1.6 选题目的和研究内容  20-23
    1.6.1 选题目的  20-21
    1.6.2 研究内容  21-23
2 G3钢-TP110SS钢电偶对的电偶腐蚀研究  23-39
  2.1 试验部分  23-29
    2.1.1 主要原材料及仪器  23-25
    2.1.2 试验装置及步骤  25-29
  2.2 试验结果与讨论  29-38
    2.2.1 电化学行为测试  29-31
    2.2.2 电偶腐蚀测试结果讨论  31-38
  2.3 本章小结  38-39
3 环空保护液中牺牲阳极的研制  39-67
  3.1 试验部分  39-45
    3.1.1 试验仪器和主要原料  39-40
    3.1.2 合金熔炼及试样制备  40-41
    3.1.3 电化学性能测试  41-44
    3.1.4 牺牲阳极对G3-TP110SS钢电偶对的阴极保护试验  44-45
  3.2 试验结果与讨论  45-66
    3.2.1 各元素对铝合金阳极电化学性能影响探究  46-48
    3.2.2 铝合金阳极在80℃环空保护液中电化学性能  48-54
    3.2.3 固溶处理对阳极在电化学性能的影响  54-59
    3.2.4 极化曲线测试分析  59-61
    3.2.5 电化学阻抗谱分析  61-63
    3.2.6 常温海水和高温环空保护液中电化学性能测试结果  63-65
    3.2.7 牺牲阳极对G3-TP110SS钢电偶对的阳极保护效果  65-66
  3.3 本章小结  66-67
结论  67-68
参考文献  68-72
攻读硕士学位期间发表学术论文情况  72-73
致谢  73-74

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中图分类: > 工业技术 > 石油、天然气工业 > 石油机械设备与自动化 > 机械设备的腐蚀与防护 > 油气储运设备的腐蚀与防护 > 管线腐蚀与防护
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