Студија о отпорности цеви за нафту од легуре титанијума на корозију

Суштина отпорности на корозију легуре титанијума је у томе што је титан термодинамички нестабилан елемент са стандардним потенцијалом електроде од само -1.63 В (стандардна водонична електрода ХСЕ). Стога, титанијум и легуре титанијума веома лако формирају непрекидан, густ и веома танак површински оксидни филм у ваздуху или чак у води, који се састоји од унутрашњег слоја Ти2О3 и спољашњег слоја ТиО2, и наставља да се згушњава како се редокс реакција се наставља. Оксидни филм који покрива површину легуре титанијума омета пренос реакционог набоја и смањује или инхибира растварање легуре титанијума у ​​корозивном медијуму, што доводи до пасивизације.

Међутим, легура титанијума има већи позитивни потенцијал од других легура. Када је спојена са различитим легурама, легура титанијума је заштићена као катода, што убрзава корозију спојеног метала и може довести до оштећења структуре. Због тога су домаћи и страни научници спровели и одређена истраживања корозионе отпорности легуре титанијума у ​​бушаћим цевима и кућишту уља.

1. Бушаћа цев од легуре титанијума
Пенг ет ал. проценио перформансе замора бушаћих цеви од легуре титанијума. Резултати су показали да ће се на ваздуху, са повећањем квалитета челика, продужити заморни век бушаће цеви, док су у исплаци замора бушаће цеви од легуре титанијума најбоље. Слика 3а приказује криве замора различитих узорака бушаће цеви под Х2С исплаком на собној температури. Присуство исплаке Х2С ће у великој мери смањити век трајања сваког узорка бушаће цеви, што указује на то да бушаћа цев има високу осетљивост на исплаку Х2С. У окружењу исплаке Х2С, век трајања бушаће цеви од легуре титанијума је знатно већи него код челичних цеви за бушење као што су Г105, С135 и В150. Слика 3б приказује СН криве различитих бушаћих цеви у исплаци Х2С на 100 степени. У поређењу са ваздухом на собној температури, век трајања замора узорака Г105, С135, В150 и Ти је значајно смањен. Фактор спајања исплаке Х2С и температуре има већи утицај на век замора бушаће цеви од једног фактора. Под овим условом спајања, заморни век титанијумске бушаће цеви и даље има већу предност од других цеви за бушење.

Слика 3 Криве замора узорака бушаће цеви Г105, С135, В150 и Ти у различитим условима рада

Цхен ет ал. користио је нову технологију микро-лучне оксидације за површинску обраду да дода различите концентрације натријум волфрамата у раствор за оксидацију како би извршио микролучну оксидацију на површини цеви за бушење ТЦ4 легуре титанијума. Студије су показале да допирање волфрама може ефикасно побољшати тврдоћу и отпорност на корозију ТЦ4 цеви за бушење од легуре титанијума. А када је концентрација натријум волфрамата 3 г/Л, свеобухватне перформансе микро-лучног оксидационог слоја на цеви за бушење од легуре титанијума су најбоље.

Укратко, век трајања корозионог замора цеви за бушење од легуре титанијума у ​​окружењу са високим температурама и високим садржајем сумпора је бољи него код челичних цеви за бушење, а површинска обрада легуре титанијума ТЦ4 може ефикасно побољшати тврдоћу и отпорност на корозију бушаће цеви. Међутим, још увек постоји неколико студија о побољшању отпорности на корозију бушаће цеви од легуре титанијума површинском обрадом, што такође даје правац за будућа истраживања.

2. Уљно кућиште од легуре титанијума
Ванг и др. проучавао материјал легуре титанијума ТЦ4 који се може користити као уљно кућиште. Открили су да у киселој средини корозије постоји локална електрохемијска корозија на површини легуре ТЦ4, углавном корозија у облику јамичака. У течности за довршавање која садржи ЦО2, степен корозије легуре ТЦ4 је озбиљнији, али је отпорност на корозију боља у формацијској води која садржи ЦО2. У горња два корозивна медијума која садрже ЦО2-, легура ТЦ4 има одличну отпорност на корозионо пуцање под напоном. У поређењу са копненим окружењем, ТЦ4 легура је осетљивија на пуцање корозије под напоном у дубоком мору.

Истовремено, Ванг ет ал. такође је проучавао механизам отпорности на корозију легуре титанијума ТЦ4 под различитим условима оптерећења под напрезањем и открио да се на површини узорка оптерећеног еластичним напрезањем појављују рупице, али је степен рупице био релативно лаган, а површински слој филма је показао полупроводник н-типа својства и имао је катјонску селективну пермеабилност. Када су површинске јаме узорка изложене пластичном напрезању биле дубље и шире, а полупроводнички тип површинског слоја филма трансформисан у п-тип, ањони као што су Цл- и ЦО32- су се лакше адсорбовали и уништавали заштитном фолијом и у контакту са подлогом кроз заштитни филм, што резултира смањењем отпорности на корозију легуре титанијума ТЦ4.

Тренутно су услови рада на неконвенционалним нафтним и гасним пољима тешки. Висока температура ће смањити границу течења и модул еластичности цеви и омотача, а висок притисак ће повећати притисак цеви и омотача. Под дејством Х2С, ЦО2 и Цл- самих или заједно, корозија цеви и кућишта постаје све озбиљнија. Цеви и кућиште од легуре титанијума могу ефикасно да реше проблем корозије у бушотини, али тренутна истраживања о отпорности цеви и кућишта од легуре титанијума на корозију су још увек непотпуна и потребна су даља истраживања.

3. Цеви за нафтне бунаре од легуре титанијума
Сцхутз ет ал. упоредио је отпорност на корозију УНС Р55400 низова цеви од легуре са другим цевним низовима од легуре титанијума на нафтном пољу. Подаци лабораторијског испитивања корозије за развој цевовода УНС Р55400 показали су да је легура титанијума имала побољшану отпорност на ССЦ и локалну корозију удубљења и пукотина у високо киселим и не-киселим хлоридима богатим воденим срединама везаним за индустрију нафтних поља.

Табела 2 показује приближне границе заштите животне средине за различите типове легура титанијума у ​​различитим окружењима нафтних поља. Може се видети да легуре титанијума УНС Р55400 и УНС Р56404 имају најбоље перформансе у воденим срединама богатим киселим и некиселим хлоридима, а највећа чврстоћа је УНС Р58640 бета легура титанијума.

Веи ет ал. проучавао је утицај температуре жарења на еволуцију микроструктуре и корозивно понашање легуре Ти-Мо титанијума у ​​хлороводоничкој киселини. Открили су да када температура жарења пређе 850 степени, МоО3 и ТиО2 пасивациони филмови формирани на површини легуре титанијума убрзавају растварање, повећавају брзину корозије и формирају -фазне и -фазне микрогалванске ћелије. Поред тога, пасивациони филм показује својства полупроводника н-типа која су независна од температуре жарења.

Кроз горе наведене резултате истраживања, утврђено је да температура жарења, висока киселина и водена средина богата не-киселим хлоридима утичу на отпорност легура титанијума на корозију. Овај закључак има водећи значај за оптимизацију материјала од легура титанијума у ​​будућности.