Titano lydinio alyvos gręžinio vamzdžio atsparumo korozijai tyrimas

Titano lydinio atsparumo korozijai esmė yra ta, kad titanas yra termodinamiškai nestabilus elementas, kurio standartinis elektrodo potencialas yra tik -1,63 V (standartinis vandenilio elektrodas HSE). Todėl iš titano ir titano lydinių labai lengva ore ar net vandenyje suformuoti ištisinę, tankią ir labai ploną paviršiaus oksido plėvelę, kurią sudaro vidinis Ti2O3 sluoksnis ir išorinis TiO2 sluoksnis, ir ji toliau tirštėja vyksta redokso reakcija. Titano lydinio paviršių dengianti oksido plėvelė trukdo pernešti reakcijos krūvį ir sumažina arba slopina titano lydinio tirpimą korozinėje terpėje, todėl pasyvuoja.

Tačiau titano lydinys turi didesnį teigiamą potencialą nei kiti lydiniai. Sujungus su skirtingais lydiniais, titano lydinys yra apsaugotas kaip katodas, kuris pagreitina sujungto metalo koroziją ir gali pažeisti konstrukciją. Todėl vietiniai ir užsienio mokslininkai taip pat atliko tam tikrus tyrimus dėl titano lydinio atsparumo korozijai gręžimo vamzdžiuose ir alyvos korpusuose.

1. Titano lydinio gręžimo vamzdis
Peng ir kt. įvertino titano lydinio gręžimo vamzdžių atsparumą nuovargiui. Rezultatai parodė, kad ore, padidėjus plieno rūšiai, pailgės gręžimo vamzdžio nuovargio tarnavimo laikas, o gręžimo purve titano lydinio gręžimo vamzdžio nuovargis yra geriausias. 3a paveiksle parodytos skirtingų gręžimo vamzdžių mėginių nuovargio kreivės esant kambario temperatūros H2S purvei. H2S purvo buvimas labai sumažins kiekvieno gręžimo vamzdžio mėginio nuovargio trukmę, o tai rodo, kad gręžimo vamzdis yra labai jautrus H2S purvui. H2S purvo aplinkoje titano lydinio gręžimo vamzdžių nuovargis yra žymiai ilgesnis nei plieninių gręžimo vamzdžių, tokių kaip G105, S135 ir V150. 3b paveiksle pavaizduotos skirtingų gręžimo vamzdžių SN kreivės H2S purve 100 laipsnių kampu. Palyginti su kambario temperatūros oru, G105, S135, V150 ir Ti mėginių nuovargio trukmė žymiai sumažėja. H2S purvo ir temperatūros sujungimo koeficientas turi didesnę įtaką gręžimo vamzdžio nuovargio trukmei nei vienas veiksnys. Esant tokioms sujungimo sąlygoms, titano gręžimo vamzdžių nuovargio tarnavimo laikas vis dar turi didesnį pranašumą nei kitų gręžimo vamzdžių.

3 pav. G105, S135, V150 ir Ti gręžimo vamzdžių bandinių nuovargio kreivės skirtingomis darbo sąlygomis

Chen ir kt. naudojo naują paviršiaus apdorojimo mikrolankinio oksidavimo technologiją, kad į oksidacijos tirpalą būtų pridėta skirtingų koncentracijų natrio volframo, kad būtų atlikta mikrolanko oksidacija ant TC4 titano lydinio gręžimo vamzdžio paviršiaus. Tyrimai parodė, kad volframo dopingas gali veiksmingai pagerinti TC4 titano lydinio gręžimo vamzdžio kietumą ir atsparumą korozijai. O kai natrio volframo koncentracija yra 3 g/l, visapusiškas mikro lanko oksidacijos sluoksnis ant titano lydinio gręžimo vamzdžio yra geriausias.

Apibendrinant galima pasakyti, kad titano lydinio gręžimo vamzdžio tarnavimo laikas nuo korozijos aukštoje temperatūroje ir daug sieros yra geresnis nei plieno gręžimo vamzdžio, o TC4 titano lydinio paviršiaus apdorojimas gali veiksmingai pagerinti gręžimo vamzdžio kietumą ir atsparumą korozijai. Tačiau vis dar yra nedaug tyrimų, kaip pagerinti titano lydinio gręžimo vamzdžių atsparumą korozijai apdorojant paviršių, o tai taip pat suteikia kryptį būsimiems tyrimams.

2. Titano lydinio alyvos korpusas
Wang ir kt. ištyrė titano lydinio medžiagą TC4, kuri gali būti naudojama kaip alyvos apvalkalas. Jie nustatė, kad rūgštinėje korozijos aplinkoje TC4 lydinio paviršiuje yra vietinė elektrocheminė korozija, daugiausia taškinė korozija. Užbaigimo skystyje, kuriame yra CO2, TC4 lydinio korozijos laipsnis yra rimtesnis, tačiau atsparumas korozijai yra geresnis formavimo vandenyje, kuriame yra CO2. Pirmiau nurodytose dviejose ėsdinančiose terpėse, kuriose yra CO{5}}, TC4 lydinys turi puikų atsparumą įtempių korozijos įtrūkimams. Palyginti su sausumos aplinka, TC4 lydinys yra jautresnis įtempių korozijos įtrūkimams giliavandenėje aplinkoje.

Tuo pačiu metu Wang ir kt. taip pat ištyrė TC4 titano lydinio atsparumo korozijai mechanizmą esant skirtingoms įtempių apkrovos sąlygoms ir nustatė, kad bandinio, apkrauto elastiniu įtempimu, paviršiuje atsirado duobių, tačiau duobėjimo laipsnis buvo palyginti mažas, o paviršiaus plėvelės sluoksnyje buvo n-tipo puslaidininkis. savybių ir turėjo selektyvų katijonų pralaidumą. Kai plastinio įtempimo paveikto mėginio paviršiaus duobutės buvo gilesnės ir platesnės, o paviršinio plėvelės sluoksnio puslaidininkinis tipas buvo transformuotas į p tipą, anijonai, tokie kaip Cl- ir CO32-, buvo lengviau adsorbuojami ir sunaikinami. apsauginę plėvelę ir per apsauginę plėvelę kontaktuoja su pagrindu, todėl sumažėja TC4 titano lydinio atsparumas korozijai.

Šiuo metu netradicinių naftos ir dujų telkinių darbo sąlygos yra atšiaurios. Aukšta temperatūra sumažins vamzdžių ir korpuso takumo ribą ir elastingumo modulį, o aukštas slėgis padidins vamzdžių ir korpuso slėgį. Veikiant H2S, CO2 ir Cl- atskirai arba kartu, vamzdžių ir korpuso korozija tampa vis rimtesnė. Titano lydinio vamzdeliai ir korpusas gali veiksmingai išspręsti skylių korozijos gedimo problemą, tačiau dabartiniai titano lydinio vamzdžių ir korpuso atsparumo korozijai tyrimai vis dar nėra baigti ir juos reikia toliau tirti.

3. Titano lydinio alyvos gręžinių vamzdžiai
Schutz ir kt. palygino UNS R55400 lydinio vamzdžių stygų atsparumą korozijai su kitomis naftos telkinių titano lydinio vamzdžių stygomis. Laboratoriniai UNS R55400 vamzdynų kūrimo korozijos bandymų duomenys parodė, kad titano lydinys pagerino atsparumą SSC ir vietinei duobių ir plyšių korozijai labai rūgštinėje ir nerūgštinėje vandens aplinkoje, kurioje gausu chlorido, susijusio su naftos telkinių pramone.

2 lentelėje parodytos apytikslės skirtingų tipų titano lydinių aplinkosaugos ribos skirtingose ​​naftos telkinių aplinkose. Galima pastebėti, kad UNS R55400 ir UNS R56404 titano lydiniai geriausiai veikia rūgštinėje ir nerūgštinėje chlorido turtingoje vandens aplinkoje, o didžiausias stiprumas yra UNS R58640 beta titano lydinys.

Wei ir kt. ištyrė atkaitinimo temperatūros poveikį Ti-Mo titano lydinio druskos rūgštyje mikrostruktūros raidai ir korozijai. Jie nustatė, kad atkaitinimo temperatūrai viršijus 850 laipsnių, titano lydinio paviršiuje susidariusios MoO3 ir TiO2 pasyvinimo plėvelės pagreitino tirpimą, padidėjo korozijos greitis, susidarė fazės ir fazės mikrogalvaniniai elementai. Be to, pasyvinimo plėvelė rodo n tipo puslaidininkio savybes, kurios nepriklauso nuo atkaitinimo temperatūros.

Remiantis aukščiau pateiktais tyrimų rezultatais, nustatyta, kad atkaitinimo temperatūra, didelė rūgštingumas ir nerūgštus chloridas turintis vandens aplinka turės įtakos titano lydinių atsparumui korozijai. Ši išvada turi pagrindinę reikšmę optimizuojant titano lydinio medžiagas ateityje.