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      一般(均勻)腐蝕 金沙登录平台入口

      一般或均勻腐蝕是最容易識别的。了解如何發現腐蝕。

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      局部點蝕 金沙登录平台入口

      了解材料表面上點蝕是如何形成的。

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      局部縫隙腐蝕 金沙登录平台入口

      請參見腐蝕是如何在流體系統的縫隙和狹窄空間中形成的。

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      應力腐蝕開裂 金沙登录平台入口

      了解有關應力腐蝕開裂如何導緻材料失效的更多信息。

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      酸氣或硫化物應力腐蝕 金沙登录平台入口

      酸氣環境可導緻硫化物應力腐蝕。了解它是如何形成的。

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      氫脆 金沙登录平台入口

      氫原子可能擴散到金屬中,從而使其變脆。選擇耐腐蝕材料能夠避免這一問題。

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      晶間腐蝕 金沙登录平台入口

      了解有關晶間腐蝕如何影響材料的更多信息。

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      電化學腐蝕 金沙登录平台入口

      為了避免電化學腐蝕,首先要了解是什麼原因造成的。

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      最廣為人知的腐蝕類型也是最容易發現和預測的。導緻災難性故障的全面腐蝕不常見,但并非聞所未聞。因此,全面腐蝕通常被視為視為眼中釘,而不是一個嚴重的問題。全面腐蝕在金屬表面上相對均勻地發生。在計算壓力額定值時,必須考慮元件壁厚的逐漸減小。

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      在海洋或其他腐蝕性環境中,碳或低合金鋼的表面開始分解,從而形成氧化鐵氧化鱗皮,并且随着時間的推移而逐漸變厚,直至鱗皮脫落并形成新的鱗皮。

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      • 材料每年的退化速度。例如,未受保護的碳鋼可能在海洋環境中以每年 1 mm 的速度退化
      • 合金與腐蝕性流體接觸時所遭受的重量損失,通常以每天每平方厘米暴露材料的毫克數來衡量。

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      點蝕導緻在材料表面上形成小的空腔或蝕坑。盡管可以通過全面的目視檢查檢測出來,但這些蝕坑可能發展到足以穿透卡套管的程度。在高溫下的高氯環境中經常可以觀察到點蝕。

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      當金屬表面上的氧化物(或氧化鈍化層)保護層分解時,金屬會變得易于失去電子。這導緻金屬中的鐵溶解在陽極性較強的蝕坑底部,然後向頂部擴散并氧化為氧化鐵(即鐵鏽)。随着蝕坑變深,蝕坑中的氯化鐵溶液濃度會增大并且酸性變得更強。這些變化加快了點蝕、管壁穿孔和洩漏的速度。

       

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      PREN 值越高表示耐點蝕性越強。

      選擇适當的合金即可以完美地防止點蝕。可以使用各自的抗點蝕當量數 (PREN) 來比較不同的金屬和合金,該數字根據材料的化學成分計算。PREN 随鉻、钼和氮含量的增加而增加。

       

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      6-钼合金Alloy 2507合金825合金625合金C-276合金400

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      在典型的流體系統中,卡套管與卡套管支架或管夾之間、相鄰卡套管之間以及可能積聚在表面上的污垢和沉積物下方都存在縫隙。在卡套管安裝中,縫隙幾乎是無法避免的,并且緊密的縫隙造成的腐蝕威脅最大。

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      與點蝕類似,縫隙腐蝕始于保護金屬的氧化鈍化層的分解。這種分解會導緻小型蝕坑的形成。蝕坑逐漸變大變深,直至覆蓋整個縫隙。

      在某些地方,可能穿透卡套管。縫隙腐蝕發生在遠低于點蝕的溫度下。

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      當海水擴散到縫隙中時,部分 Fe++ 離子會溶解并且無法快速地從緊密的縫隙中擴散出來。在鹽水中,帶負電荷的氯離子 (Cl-) 被這些帶正電荷的 Fe++ 離子吸引并開始擴散到縫隙中。随着氯離子濃度的增大,縫隙中的溶液變得更具腐蝕性,這會導緻更多的鐵溶解,從而吸引更多的氯離子擴散到縫隙中。最終,縫隙中的溶液變為具有高氯離子濃度的酸性溶液,從而具有極強的腐蝕性。


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      應力腐蝕開裂 (SCC) 很危險,因為它可能在低于合金屈服強度的應力水平下就破壞元件部件。存在氯離子時,奧氏體不鏽鋼易受 SCC 影響。離子與拉伸應力最高的裂紋尖端的材料相互作用,從而使裂紋更易于發展。在發展過程中,可能難以檢測到 SCC,并且可能突然出現最終失效。

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      必須同時滿足以下三個條件才能發生 SCC:

      • 金屬必須易受 SCC 的影響
      • 必須存在有利于 SCC 的環境(流體或溫度)條件
      • 拉伸應力(施加 + 殘留)必須高于臨界水平
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      鎳含量越高,對氯化物誘發的 SCC 的抵抗性越強。

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      酸氣開裂,也稱為硫化物應力開裂 (SSC),是由于與硫化氫 (H2S) 和水分接觸而導緻的金屬退化。H2S 在存在水的情況下變得極具腐蝕性。這種條件會導緻材料脆化,從而在拉伸應力和腐蝕的共同作用下導緻開裂。

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      SSC 的風險會随着以下因素的增加而增加:

      • 金屬必須易受 SSC 的影響
      • 環境必須具有足夠的酸性(H2S 含量較高)
      • 拉伸應力(施加 + 殘留)必須高于臨界水平

      與不太可能遭受 SSC 的材料相比,當發生更多的以下情況時,SSC 的風險随之增加:

      • 材料硬度/抗拉強度
      • 氫離子濃度(較低的 pH 值)
      • H2S 分壓
      • 總拉伸應力(施加 + 殘留)
      • 暴露時間

      如果材料的延展性較低,則在低溫環境下 SSC 的風險會增加。

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      NACE MR0175/ISO 15156 标準規定了适用于石油和天然氣生産中的酸性環境的材料。有關選擇适用于酸性油田的元件的更多幫助,請參閱酸性油田用流體系統部件的選擇

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      氫原子可能擴散到金屬中,從而使其變脆。所有具有氫脆敏感性的材料同樣極易受到應力腐蝕開裂的影響。

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      如果金屬承受靜态或循環拉伸應力,則會發生氫緻開裂。氫可能導緻金屬的機械性能和特性發生變化,包括:

      • 延展性降低(延伸率和斷面收縮率)
      • 降低沖擊強度和斷裂韌性
      • 增加疲勞行為

      選擇鎳含量介于 10% 與 30% 之間的奧氏體合金等耐氫材料即可避免氫脆。

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      具有極低鎳含量的鐵素體合金會顯著變脆,而鎳含量介于 10% 與 30% 之間的奧氏體合金則表現出相對較小的脆化。

      來源:G.R.Caskey,不鏽鋼氫相容性手冊(1983 年)

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      要了解 晶間腐蝕(IGC),請考慮所有金屬均由單個晶粒組成。在每個晶粒内,原子系統地排列,從而形成一個三維晶格。IGC 沿晶界(構成金屬的晶粒聚集在一起的位置)侵蝕材料。

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      在焊接、熱處理或暴露于高溫期間,可能開始在晶界上形成碳化物。這些碳化物沉澱物可能随着時間的推移而逐漸變大。形成這種碳化物後,會導緻與重要元素(例如鉻)的晶界相鄰的材料流失而影響金屬内元素的均勻分布。當腐蝕性流體(如酸)侵蝕貧鉻區時,會形成晶間裂紋。這些裂紋會在整個材料中擴展并且難以檢測,從而使 IGC 成為一種危險的腐蝕形式。

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      當具有不同電極電位的材料在電解質存在下接觸時會發生電化學腐蝕。

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      SCE 代表标準甘汞電極。陽極指數:具有“惰性表面”的高惰性材料不像具有“活性表面”的低惰性材料或惰性材料那樣易受電化學腐蝕的影響。在該圖中,鎂是最不惰性的材料,而石墨是最惰性的材料。

      不鏽鋼上的鈍化層由極薄的富鉻氧化膜組成,這層薄膜在環境空氣中自動形成并保護材料免受腐蝕。鈍化層使材料更負有惰性且不易腐蝕。可以通過陽極指數來判定金屬的相容性,該指數描述了在海水中測量的金屬相對于标準電極的電位或電壓差。

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      當兩種不同金屬在電解質存在的情況下的電位差太大,材料的鈍化層開始分解。

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      為避免電化學腐蝕,請選擇電位差不超過 0.2V 的材料。例如,配有 6-钼卡套管 (0.00V) 的 316 不鏽鋼接頭 (-0.05V) 将導緻兩種合金之間的電壓為 0.05V。該電壓明顯低于 0.2V,這意味着電化學腐蝕的風險很低。

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      提供的其他有益的參考資料。

      > 查看和下載适用于材料選擇指南

      1 轉載自 Science Direct,第 1 卷,第 3 期,S.M.R.Ziaei, A.H.Kokabi,M. Nasr-Esehani,A216-WCC 井口流量控制閥體的硫化物應力腐蝕開裂和氫緻開裂案例研究,第 223-224 頁,2013 年 7 月,并獲得 Elsevier 許可。

      2 氫脆圖片由 IBECA Technologies Corp. 的 Salim Brahimi 提供

      
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