含铬油套管钢材在CO2和微量H2S共存环境中的腐蚀规律

目的 研究不同含铬材质钢在CO2和微量H2S共存环境中的腐蚀行为,优化深井油套管抗腐蚀设计方案.方法 以实际油水分离的水样为腐蚀介质进行模拟实验,采用高温高压反应釜、扫描电子显微镜(SEM)和X射线能谱仪(EDS),揭示4种含铬材质钢在不同腐蚀环境中的腐蚀速率、腐蚀产物膜及应力腐蚀开裂特征,并建立高CO2与微量H2S共存环境下油套管防腐选材优化设计方法.结果 在高分压比条件下均发生了由CO2主导的腐蚀反应,腐蚀产物以FeCO3为主,加入微量H2S后低Cr材质产物膜的附着力较低,出现了疏松脱落现象,FeS优先成膜,含铬钢表面的腐蚀产物膜呈现"富铬"现象,膜的保护性能得到改善.3种腐蚀环境中3Cr钢对应的腐蚀速率分别为1.9653、1.7361、1.1592 mm/a,均处于极严重程度,且表面出现了局部沟槽;9Cr钢的产物膜轻微覆盖,腐蚀较轻,13Cr和S13Cr基本无产物膜覆盖,未发生腐蚀.9Cr、13Cr和S13Cr在加载90％的屈服应力时均未发生应力腐蚀开裂,应力腐蚀敏感性较低.结论 含铬钢具有良好的抗腐蚀性能,基于腐蚀环境特点提出了井筒分段防腐选材设计方案"9Cr+13Cr+超级13Cr",有效降低了防腐成本,研究结果对CO2和微量H2S共存环境中含Cr钢腐蚀特征和优化选材提供了理论依据.