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高温高压氯离子环境对螺杆钻具硬铬镀层腐蚀行为的影响

赵帅; 邢兰朝; 殷凤玲; 周文; 兰伟 表面技术 2017年第10期

摘要:目的 研究螺杆钻具表面硬铬镀层在高温高压氯离子环境下的腐蚀行为。方法 利用高温高压反应釜模拟螺杆钻具的井下环境,对螺杆钻具表面硬铬镀层进行腐蚀和检测,通过正交实验法研究温度、压力和氯离子浓度对硬铬镀层腐蚀状态的影响。采用动电位扫描、腐蚀失重法,研究硬铬镀层的电化学参数及腐蚀特征。通过扫描电镜(SEM)和能谱(EDS),分析镀层腐蚀后的微观形貌和表面成分的变化。结果 影响硬铬镀层腐蚀速率的最大因素是氯离子浓度,其次是温度,再次是压力。年腐蚀深度最严重为0.8925 mm/a,最大的腐蚀速率为1.9026 g/(m~2·h)。腐蚀速率随着氯离子浓度的升高而降低,随着温度和压力的升高而升高。结论 推断在温度180℃、压力15 MPa和Na Cl质量浓度30 g/L的条件附近,硬铬镀层腐蚀最严重。氯离子是影响镀铬层腐蚀速率的主要因素,因为氯离子优先在敏感位置(钝化膜的薄弱点处,如裂纹)引发孔蚀核。在闭塞腐蚀电池催化作用下,镀层表面不断形成孔蚀,裂纹被加宽,最终导致少部分区域镀层剥落,影响镀层整体保护性能。

关键词:高温高压氯离子螺杆钻具硬铬镀层腐蚀行为

单位:重庆科技学院冶金与材料工程学院; 重庆401331; 德州联合石油机械有限公司; 山东德州253034

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