高温高压喷射条件下X70管线钢的CO2腐蚀形貌-论文.pdf

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1、第36卷第3期北京科技大学学报VO1．36N0．32014年3月JournalofUniversityofScienceandTechnologyBeijingMat．2014吉日吉同皿同压喷射条件下X70管线钢的CO2腐蚀形貌蔡峰¨，柳伟洇，樊学华，张晶¨，路民旭1)北京科技大学新材料技术研究院，北京1000832)中国石油集团工程设计有限责任公司北京分公司，北京100085函通信作者，Email：weiliu@ustb．edu．en摘要利用自主研发的高温高压环路喷射装置并结合流体动力学模拟计算，研究了高温高压CO，环

2、境流体喷射条件下X70钢的腐蚀产物微观形貌、基体表面三维形貌、腐蚀减薄量及其统计规律，并探讨了与流体状态之问的关系．结果表明，高温高压流体喷射条件下，不同流态区域内流体传质速率和壁面切应力的差异是造成X70钢腐蚀产物、基体表面三维形貌及腐蚀减薄量差异的主要原因．按照层流区一壁面喷射区一过渡区的顺序，流体壁面切应力逐渐增加，不断减薄腐蚀产物膜直至其脱落，造成传质过程阻力减小，传质速率增大，腐蚀过程不断加剧．因此，按照层流区一壁面喷射区一过渡区的顺序，X70钢表面腐蚀产物膜由完整致密向疏松多孔变化，基体表面三维形貌呈现平坦一

3、陡峭一非常陡峭的特征，三维表面高度偏差和均方根偏差、腐蚀减薄量平均值和标准差均呈现逐渐增大的趋势．在高温高压流体喷射条件下，X70钢的CO，腐蚀速率与壁面切应力之间较好地满足指数关系．关键词管线钢；二氧化碳；腐蚀；形貌分类号TG142．71：TG172．3CO2corrosionmorphologyofX70pipelinesteelunderjetimpingementathightemperatureandhighpressureenvironmentCAIFeng¨LIUWei旧FANXue—hua，ZHANGJi

4、ng¨，LUMin—u，，1)InstituteforAdvancedMaterialsandTechnology，UniversityofScienceandTechnologyBeijing，Beijing100083，China2)BeijingBranchofChinaPetroleumEngineeringCo．Ltd．，Beijing100085，China园Correspondingauthor．E—mail：weiliu@ustb．edu．cnABSTRACTTheCO2corrosionbehavior

5、ofX70pipelinesteel，includingthecorrosionproduct’Smorphology，three—dimensionalsur—facetopography，andcorrosionthicknessreductionaswellasitsstatisticalanalysis，wasinvestigatedinhightemperatureandhighpres—sureCO2environmentusingself-developedloopjetimpingementapparat

6、usandcomputationfluiddynamic(CFD)technique．Therela—tionshipbetweentheobtainedresultsandflowregimesunderjetimpingementwasalsodiscussed．Itisfoundthatthedifferencesoffluidmasstransferandwallshearstressdistributedonthesteelsurfacelocatedatdifferentflowregimesarethema

7、inreasonforthediffer—encesofthecorosionproduct’Smorphology，three—dimensionalsurfacetopographyandcorrosionthicknessreduction．Accordingtotheorderofthelaminarzone，thewalljetzoneandthetransitionzone，thecorrosionproductisthinned，degradedandevenremovedfromthesteelsurfa

8、cebecauseofthecontinuousincreasingofwallshearstress，whichwilldecreasethemasstransferresistance，acceleratethemasstransferrate，andcontinuouslyenhancethecorosionp