Rannsókn á tæringarþol títanálolíubrunnar

Kjarninn í tæringarþoli títan álfelgur er að títan er varmafræðilega óstöðugt frumefni með staðlaðan rafskautsgetu upp á aðeins -1.63 V (venjulegt vetnisrafskaut HSE). Þess vegna er mjög auðvelt að mynda títan og títan málmblöndur samfellda, þétta og mjög þunna yfirborðsoxíðfilmu í lofti eða jafnvel vatni, sem samanstendur af innra lagi af Ti2O3 og ytra lagi af TiO2, og það heldur áfram að þykkna þegar redox hvarf heldur áfram. Oxíðfilman sem hylur yfirborð títan málmblöndunnar hindrar viðbragðshleðsluflutninginn og dregur úr eða hindrar upplausn títanblöndunnar í ætandi miðlinum, sem leiðir til óvirkrar virkni.

Hins vegar hefur títanblendi meiri jákvæða möguleika en aðrar málmblöndur. Þegar það er tengt við mismunandi málmblöndur er títan álfelgur varið sem bakskaut, sem flýtir fyrir tæringu hins tengda málms og getur leitt til skemmda á byggingunni. Þess vegna hafa innlendir og erlendir fræðimenn einnig framkvæmt ákveðnar rannsóknir á tæringarþol títanblendis í borrörum og olíufóðri.

1. Títan ál borrör
Peng o.fl. metið þreytuárangur borröra úr títanblendi. Niðurstöðurnar sýndu að í lofti, með aukningu á stálflokki, mun þreytulíf borpípunnar lengjast, en í borleðju er þreytuafköst títanálborpípunnar best. Mynd 3a sýnir þreytuferla mismunandi borpípusýni undir stofuhita H2S leðju. Tilvist H2S leðju mun draga verulega úr þreytulífi hvers borpípusýnis, sem gefur til kynna að borpípan hafi mikið næmi fyrir H2S leðju. Í H2S leðjuumhverfinu er þreytulíf títan álborpípunnar verulega hærra en stálborröra eins og G105, S135 og V150. Mynd 3b sýnir SN ferla mismunandi borröra í H2S leðju við 100 gráður. Í samanburði við loft við stofuhita minnkar þreytulíf G105, S135, V150 og Ti sýna verulega. Tengistuðull H2S leðju og hitastig hefur meiri áhrif á þreytulíf borpípunnar en einn þáttur. Við þetta tengiskilyrði hefur þreytulíf títanborpípunnar enn meiri kost en önnur borrör.

Mynd 3 Þreytuferlar G105, S135, V150 og Ti borpípusýni við mismunandi vinnuaðstæður

Chen o.fl. notaði nýja yfirborðsmeðhöndlun örbogaoxunartækni til að bæta mismunandi styrk natríumwolframats við oxunarlausnina til að framkvæma örbogaoxun á yfirborði TC4 títan ál borpípunnar. Rannsóknir hafa sýnt að wolfram lyfjanotkun getur í raun bætt hörku og tæringarþol TC4 títan ál borpípu. Og þegar styrkur natríumwolframat er 3 g/l er alhliða frammistaða örbogaoxunarlagsins á títan ál borpípunni best.

Í stuttu máli er tæringarþreyta líf títan ál borpípu í háhita og hátt brennisteini umhverfi betra en stálbor pípa og yfirborðsmeðferð TC4 títan álfelgur getur í raun bætt hörku og tæringarþol borpípunnar. Hins vegar eru enn fáar rannsóknir á því að bæta tæringarþol títan álborpípu með yfirborðsmeðferð, sem einnig gefur stefnu fyrir framtíðarrannsóknir.

2. Títan ál olíu hlíf
Wang o.fl. rannsakað títan álefnið TC4 sem hægt er að nota sem olíufóðringu. Þeir komust að því að í súru tæringarumhverfi er staðbundin rafefnafræðileg tæring á yfirborði TC4 álfelgurs, aðallega tæringu á holum. Í áfyllingarvökvanum sem inniheldur CO2 er tæringarstig TC4 málmblöndunnar alvarlegra, en tæringarþolið er betra í myndunarvatninu sem inniheldur CO2. Í ofangreindum tveimur CO2-sem innihalda ætandi efni hefur TC4 álfelgur framúrskarandi mótstöðu gegn sprungum gegn álagstæringu. Í samanburði við jarðneska umhverfið er TC4 álfelgur næmari fyrir sprungum á streitutæringu í djúpsjávarumhverfinu.

Á sama tíma, Wang o.fl. rannsakað einnig tæringarþol TC4 títan álfelgur við mismunandi streituhleðsluskilyrði og komst að því að holur birtust á yfirborði sýnisins hlaðnar teygjanlegu álagi, en gryfjustigið var tiltölulega létt og yfirborðsfilmalagið sýndi n-gerð hálfleiðara eiginleika og hafði katjóna sértæka gegndræpi. Þegar yfirborðsholar sýnisins sem urðu fyrir plastálagi voru dýpri og breiðari, og hálfleiðaragerð yfirborðsfilmulagsins var umbreytt í p-gerð, voru anjónir eins og Cl- og CO32- auðveldara að aðsogast og eytt. hlífðarfilmuna og komist í snertingu við undirlagið í gegnum hlífðarfilmuna, sem leiðir til lækkunar á tæringarþol TC4 títan álfelgur.

Sem stendur eru vinnuskilyrði óhefðbundinna olíu- og gassvæða erfið. Hár hiti mun draga úr afkastagetu og mýktarstuðul slöngunnar og hlífarinnar og hár þrýstingur mun auka þrýsting slöngunnar og hlífarinnar. Undir verkun H2S, CO2 og Cl- eitt sér eða saman, er tæring á slöngum og hlíf að verða alvarlegri og alvarlegri. Títan ál rör og hlíf geta í raun leyst vandamálið við tæringarbilun niðri í holu, en núverandi rannsóknir á tæringarþol títan ál rör og hlíf eru enn ófullnægjandi og þarfnast frekari rannsókna.

3. Olíubrunnur úr títanblendi
Schutz o.fl. bar saman tæringarþol UNS R55400 álpípustrengja við aðra títan ál pípustrengi á olíusvæði. Tæringarprófunargögn rannsóknarstofu fyrir þróun UNS R55400 leiðslna sýndu að títan málmblöndun hafði bætt viðnám gegn SSC og staðbundinni gryfju- og sprungutæringu í mjög súru og ósýruríku klóríðríku vatnsumhverfi sem tengist olíuvinnsluiðnaðinum.

Tafla 2 sýnir áætluð umhverfisþjónustumörk mismunandi tegunda títan málmblöndur í mismunandi umhverfi olíuvalla. Það má sjá að UNS R55400 og UNS R56404 títan málmblöndur hafa bestu frammistöðu í súrt og ósúrt klóríðríkt vatnsumhverfi og hæsti styrkurinn er UNS R58640 beta títan málmblöndur.

Wei o.fl. rannsakað áhrif glæðingarhitastigs á þróun örbyggingar og tæringarhegðun Ti-Mo títan málmblöndu í saltsýru. Þeir komust að því að þegar glæðingarhitastigið fór yfir 850 gráður, mynduðu MoO3 og TiO2 passiveringsfilmurnar á yfirborði títan málmblöndunnar upplausninni, tæringarhraðinn jókst og -fasa og -fasa microgalvanic frumur mynduðust. Að auki sýnir passivation filman n-gerð hálfleiðara eiginleika sem eru óháðir glæðingarhitastigi.

Í gegnum ofangreindar rannsóknarniðurstöður er komist að því að glæðingarhitastig, hátt sýrustig og ósúrt klóríðríkt vatnsumhverfi mun hafa áhrif á tæringarþol títan málmblöndur. Þessi niðurstaða hefur leiðbeinandi þýðingu fyrir hagræðingu títan álefna í framtíðinni.