超级13Cr(Super 13Cr/UNS S41426)不锈钢在石油项目中的应用

超级13Cr(Super 13Cr)不锈钢是耐蚀性能良好的马氏体不锈钢，主要应用于海上石油项目，OTG管道，壳体及井下项目，具有超强的耐腐蚀性。比普通的13Cr不锈钢强度更高，低温韧性及抗腐蚀性能更加优越，其中降低了C的含量（碳含量≤0.03%）抑制了C的碳化物析出。因为超级13Cr钢中添加了添Ni，Mo,Cu,Ti，Nh，V等合金元素。通过对普通13Cr进行改良得到的超级13Cr性能具有更加优越的均匀和局部腐蚀性能，且还具有一定的抗H2S应力腐蚀开裂能力。其中，Ni是优良的耐腐蚀材料，尤其是对强碱性介质;镍的强度和塑性也很好，可承受各种压力加工;除了起到形成奥氏体的作用，在不锈钢中镍还能扩大不锈钢在非氧化性介质中的钝化范围有效提高不锈钢的再钝化能力。Mo在钢中可细化晶粒，固溶于铁素体、奥氏体和碳化物中，缩小奥氏体相区，在还原性酸及强氧化性盐溶液中都能使钢表面钝化，大此Mo可以普遍提高钢的抗蚀性能，防止钢在氯化物溶液中的点蚀。Cu虽然扩大了奥氏体区，但在铁中的固溶度不大，其对临界温度和淬透性的影响及固溶强化作用于Ni相似，少量Cu可以提高低合金结构钢和钢轨钢的抗大气腐蚀性能与P配合效果更显著，也可改善钢对硫酸和盐酸的抗蚀性和对应力腐蚀的稳定性。

通过模拟油田超深超高压高温油气井腐蚀环境,研究超级13Cr马氏体不锈钢管材抗均匀腐蚀、点蚀、应力腐蚀开裂(SCC)及酸化液腐蚀的性能.研究结果表明:随着井深的增加,超级13Cr马氏体不锈钢的均匀腐蚀速率逐渐增大,且气相的均匀腐蚀速率要大于液相的腐蚀速率,但不论在液相还是在气相腐蚀条件下,均匀腐蚀速率均远小于0.1mm/a;由于超级13Cr马氏体不锈钢有较高的Mo,Ni含量,在模拟腐蚀环境中未出现明显点蚀现象,且具有良好的抗SCC性能循环酸化腐蚀试验后试样管体和接箍部分没有出现点蚀、缝隙腐蚀等局部腐蚀迹象.

采用单质硫悬浮实验法,利用失重法,扫描电子显微镜(SEM),X射线能谱(EDS),X射线衍射(XRD)和pH计等分析手段,研究了单质硫沉积对国产超级13Cr马氏体不锈钢在模拟高温高压环境中腐蚀行为的影响,分析了腐蚀产物的表面形貌,元素组成及其含量,组分以及单质硫对高浓度NaCl溶液酸化程度的影响.结果表明:国产超级13Cr马氏体不锈钢的耐蚀性能因单质硫的添加而降低,其均匀腐蚀速率随着单质硫含量的增大而增大,并且在90℃取得最大值,但均小于o.0125mm/a;单质硫的添加改变了腐蚀产物膜的组分,硫化物的含量随单质硫含量的增大而增大;单质硫/金属界面处的pH值因单质硫与水发生歧化反应而降低,进而降低了超级13Cr马氏体不锈钢的耐蚀性能,Cl-与单质硫协同作用进一步加剧其腐蚀.