Ca2+對3Cr 鋼在CO2 環境中腐蝕行為的影響

張雅妮，邵英杰，張少剛，吉 楠，龍 巖，樊 冰，王思敏

(1.西安石油大學材料科學與工程學院，陜西 西安 710065；2.中國石油集團石油管工程技術研究院，陜西 西安 710077)

0 前 言

隨著油氣開發進入到高含水期，采出水中Ca2＋、Cl－、細菌的含量越來越高，如中原油田和青海油田的礦化度已經高達1×105mg/L[1]，對注采系統的安全運行構成了威脅。目前，關于Ca2＋對管柱、管網的腐蝕行為研究的結論并不一致。關于Ca2＋對于腐蝕速率的影響，有的研究認為Ca2＋能提高腐蝕速率，有的研究認為Ca2＋能降低腐蝕速率[2－10]；關于Ca2＋對點蝕的影響，有的研究認為Ca2＋能引發點蝕，有的研究認為Ca2＋能延緩點蝕[11－15]。這些研究得到了相互矛盾的結論的主要原因是研究過程中未明確瞬時飽和度，溶液水化學性質以及液體的流動等因素的影響。但各項研究中較為一致地認為Ca2＋主要通過改變碳酸腐蝕產物層的結構和成分而影響材料的腐蝕速率。3Cr 鋼作為一種低合金鋼，具有良好的耐蝕性，這是由于Cr 元素在3Cr 鋼腐蝕產物層中的富集會使膜層的致密性提高[16－19]。Wang等[6]對比分析了X65、3Cr、6.5Cr 鋼在靜態、80 ℃、總Cl－含量為27 740 mg/L、Ca2＋含量在0～1 080 mg/L 范圍內的條件下的腐蝕行為，結果顯示隨著溶液中Ca2＋濃度的增加，3Cr 鋼的腐蝕速率降低；Ca2＋強化了3Cr 鋼的偽鈍化，降低了腐蝕產物膜的孔隙率。在實際工況環境中，管體內的液體處于流動狀態，固/液界面的離子狀態和靜態條件下的不同，因此腐蝕產物層和腐蝕形式也存在差異。

本工作采用高壓釜模擬井下高溫高壓流體環境，分析了Ca2＋濃度和腐蝕時間對3Cr 鋼腐蝕行為的影響。……