CN111912773B - 缝隙及应力耦合作用下的极端环境腐蚀评价方法及夹具 - Google Patents

缝隙及应力耦合作用下的极端环境腐蚀评价方法及夹具 Download PDF

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Abstract

一种缝隙及应力耦合作用下的极端环境腐蚀评价方法及夹具。所述方法包括：a.配制模拟腐蚀溶液，除去其中的氧气；b.将试样除油、脱水和干燥；c.使试样穿过夹具的山”字型部件上的两个通孔并固定在应力四点弯上，并使应力四点弯的应力为100％屈服强度；d.将模拟腐蚀溶液倒入反应釜中并完全浸没试样，对溶液除氧和加热，并向反应釜中通入腐蚀介质进行腐蚀；e.腐蚀结束后，取出试样，清除试样表面的腐蚀产物，然后清洗并干燥试样；f.进行腐蚀失效分析以及观察试样的表面腐蚀情况，评价试样是否能够满足现场使用需求。本申请的评价方法可以在实际油气田生产环境中用于评估外载荷与缝隙耦合作用下的材料腐蚀风险。

Description

缝隙及应力耦合作用下的极端环境腐蚀评价方法及夹具
技术领域
本申请涉及腐蚀性能评价技术，尤指一种将缝隙与应力等腐蚀环境耦合对极端服役工况进行模拟的腐蚀评价方法及夹具。
背景技术
在石油天然气开采过程中，井下部件面临复杂的工况环境，例如，高温、高浓度H2S、应力腐蚀与缝隙腐蚀同时作用于部件上等，提升了材料的腐蚀风险。目前，对于在复杂工况下的模拟实验仍然将缝隙腐蚀实验和应力腐蚀开裂实验分开进行，并不能客观反映材料的实际腐蚀风险，造成实际应用时的失效情况。目前，针对缝隙与外载荷耦合作用下的材料腐蚀风险影响尚不明确，相关实验进行较少，缺乏对于复杂环境下的综合评估方法。
发明内容
本申请提供了一种将缝隙与应力等腐蚀环境耦合对极端服役工况进行模拟的腐蚀评价方法及夹具，该评价方法可以在实际油气田生产环境中用于评估外载荷与缝隙耦合作用下的材料腐蚀风险。
本申请提供了一种夹具，包括：应力四点弯和“山”字型部件，所述山”字型部件包括两个侧边和一个中部边，所述两个侧边上均设置有通孔，并且所述中部边的高度高于所述通孔的底缘的高度。
在本申请的实施例中，所述“山”字型部件的材质可以为聚四氟乙烯、625合金或哈氏合金等金属材料。
本申请还提供了一种缝隙及应力耦合作用下的极端环境腐蚀评价方法，所述方法采用如上所述的夹具进行，包括：
a.根据现场实际水质和组成配制模拟腐蚀溶液，任选地除去所述模拟腐蚀溶液中的氧气；
b.将试样进行除油、脱水和干燥；
c.使步骤b得到的试样穿过所述夹具的所述山”字型部件上的两个通孔，并固定在所述应力四点弯上，并使所述应力四点弯的应力为100％屈服强度；
d.将步骤a配制的模拟腐蚀溶液倒入高温高压反应釜中，将被所述夹具固定的试样放入所述高温高压反应釜中并使被所述模拟腐蚀溶液完全浸没，但所述试样不与所述高温高压反应釜的内壁接触，对所述模拟腐蚀溶液进行除氧，然后对所述模拟腐蚀溶液进行加热，并向所述高温高压反应釜中通入腐蚀介质，进行腐蚀；
e.腐蚀结束后，取出试样，清除试样表面的腐蚀产物，然后清洗并干燥试样；
f.进行腐蚀失效分析以及观察试样的表面腐蚀情况，依据腐蚀失效分析和观察结果评价试样是否能够满足现场使用需求。
在本申请的实施例中，步骤a中所述模拟腐蚀溶液可以为饱和NaCl溶液。
在本申请的实施例中，步骤a中所述除去所述模拟腐蚀溶液中的氧气可以包括：每1升所述模拟腐蚀溶液使用氮气除氧1-2h。
在本申请的实施例中，步骤b可以包括：将打磨后的试样放入丙酮中进行除油，再放入无水乙醇中浸泡以脱水，然后冷风吹干并测量尺寸，或者冷风吹干后贮于干燥皿中放置，然后再测量尺寸。所述打磨可以采用金相标准流程：使用360#、600#、800#、1000#、1500#、2000#耐水砂纸逐级打磨。
在本申请的实施例中，步骤c包括：使步骤b得到的试样穿过所述夹具的所述山”字型部件上的两个通孔，并固定在所述应力四点弯上，然后旋转应力四点弯上的螺丝推挤试样，施加外力使得试样变形，使用国标中公式计算100％屈服强度对应的样品挠度，使用挠度计确认变形量，从而达到施加100％屈服强度应力的作用。
在本申请的实施例中，步骤d中，可以依据需求设定模拟腐蚀溶液的加热温度，例如，可以将所述模拟腐蚀溶液加热至230℃；进行腐蚀的时间可以为5-30天，例如，5天、7天、14天或30天。
在本申请的实施例中，步骤d中，所述对所述模拟腐蚀溶液进行除氧可以包括：每1升所述模拟腐蚀溶液使用氮气除氧1h。
在本申请的实施例中，步骤d中，所述腐蚀介质可以为H2S和CO2的混合气，H2S和CO2的分压可以依据实验需要设计。
在本申请的实施例中，步骤d中，所述试样上端与所述模拟腐蚀溶液液面之间的距离可以在3cm以上。
在本申请的实施例中，步骤f可以包括：首先计算全面腐蚀速率，根据实际工况确定材料是否满足现场需求，之后观察局部腐蚀现象，包括试样表面是否出现点蚀、缝隙腐蚀、应力腐蚀开裂以及是否出现断裂；
当未出现局部腐蚀现象时，以全面腐蚀速率作为主要评价标准；当出现局部腐蚀现象时，计算局部腐蚀速率，并且不以全面腐蚀速率作为主要判定标准，而以局部腐蚀速率为评价标准，保证在计算得到的局部腐蚀速率下不产生失效情况。
在本申请的实施例中，步骤e可以包括：
e’.腐蚀结束后，取出试样，用肉眼观察、记录试样表面的腐蚀状态及腐蚀产物的粘附情况后，立即用去离子水洗掉试样上残留的模拟腐蚀溶液，并用酒精缓慢冲洗吹干；
e”.将吹干后的试样放入酸清洗液中浸泡以清除试样表面的腐蚀产物，接着立即用大量去离子水冲去表面的残留酸清洗液，然后将试样放入无水乙醇中浸泡以脱水，脱水后将试样放在滤纸上，用冷风吹干，然后用滤纸将试样包好，贮于干燥器中，使用激光共聚焦显微镜对试样表面进行观察。
本申请提供的人工缝隙及外载荷耦合作用下的极端环境腐蚀评价方法是一种操作简便，可以大规模使用，适用于多种腐蚀介质的腐蚀评价方法；相对于传统将缝隙腐蚀实验和应力腐蚀实验分开进行的腐蚀评价方法，能够更加贴近井下多种腐蚀条件相互耦合的环境，更加准确地模拟腐蚀环境，寻找潜在的腐蚀风险。
本申请提供的评价方法适用于油气管线和设备在含硫化氢环境中的耐蚀性能评价，而且所适用的工况广泛，适用于含硫化氢ppm级至MPa级的环境。
本申请的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本申请而了解。本申请的其他优点可通过在说明书以及附图中所描述的方案来实现和获得。
附图说明
附图用来提供对本申请技术方案的理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本申请的技术方案，并不构成对本申请技术方案的限制。
图1为本申请实施例的“山”字型部件的三视图；
图2为本申请实施例的“山”字型部件的实物图；
图3为本申请实施例的试样、山”字型部件与应力四点弯的结合状态图；
图4为本申请实施例1的试样与缝隙腐蚀夹具的结合状态图；
图5为本申请实施例1的缝隙腐蚀实验结果；
图6为本申请实施例1的带人工缝隙的应力腐蚀实验结果；
图7为本申请实施例2的试样与应力四点弯的结合状态图；
图8为本申请实施例2的添加人工缝隙的应力腐蚀实验与未添加缝隙的应力腐蚀实验的实验结果。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本申请的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
本申请实施例提供了一种夹具，包括：应力四点弯和“山”字型部件，所述山”字型部件包括两个侧边和一个中部边，所述两个侧边上均设置有通孔，并且所述中部边的高度高于所述通孔的底缘的高度。
当将试样穿过所述夹具的所述山”字型部件上的两个通孔后，由于所述山”字型部件的中部边的高度高于通孔的底缘的高度，可以使得所述试样变形在中部边施加压力。
在本申请的实施例中，所述“山”字型部件的材质可以为聚四氟乙烯、625合金或哈氏合金等金属材料。
本申请实施例还提供了一种缝隙及应力耦合作用下的极端环境腐蚀评价方法，所述方法采用如上所述的夹具进行，包括：
a.根据现场实际水质和组成配制模拟腐蚀溶液，任选地除去所述模拟腐蚀溶液中的氧气；
b.将试样进行除油、脱水和干燥；
c.使步骤b得到的试样穿过所述夹具的所述山”字型部件上的两个通孔，并固定在所述应力四点弯上，并使所述应力四点弯的应力为100％屈服强度；
d.将步骤a配制的模拟腐蚀溶液倒入高温高压反应釜中，将被所述夹具固定的试样放入所述高温高压反应釜中并使被所述模拟腐蚀溶液完全浸没，但所述试样不与所述高温高压反应釜的内壁接触，对所述模拟腐蚀溶液进行除氧，然后对所述模拟腐蚀溶液进行加热，并向所述高温高压反应釜中通入腐蚀介质，进行腐蚀；
e.腐蚀结束后，取出试样，清除试样表面的腐蚀产物，然后清洗并干燥试样；
f.进行腐蚀失效分析以及观察试样的表面腐蚀情况，依据腐蚀失效分析和观察结果评价试样是否能够满足现场使用需求。
在本申请的实施例中，步骤a中所述模拟腐蚀溶液可以为饱和NaCl溶液。
在本申请的实施例中，步骤a中可以选择对模拟腐蚀溶液进行除氧或不除氧：若步骤a中进行除氧，步骤d中可以的除氧时间可以略微减少；若步骤a中不除氧，可以在步骤d中进行较长时间的除氧。任选地，步骤a中所述除去所述模拟腐蚀溶液中的氧气包括：每1升所述模拟腐蚀溶液使用氮气除氧1-2h。若要缩短步骤a中的除氧时间，除氧时通入的氮气的流量可以大于200mL/min。
在本申请的实施例中，步骤b可以包括：将打磨后的试样放入丙酮中进行除油，再放入无水乙醇中浸泡(例如，浸泡5min)以脱水，然后冷风吹干并测量尺寸；若需要较长时间保存试样，可以在冷风吹干后将试样贮于干燥皿中放置(例如，放置1h)，然后再测量尺寸。所述打磨可以采用金相标准流程：使用360#、600#、800#、1000#、1500#、2000#耐水砂纸逐级打磨。
在本申请的实施例中，步骤c包括：使步骤b得到的试样穿过所述夹具的所述山”字型部件上的两个通孔，并固定在所述应力四点弯上，然后旋转应力四点弯上的螺丝推挤试样，施加外力使得试样变形，使用国标中公式计算100％屈服强度对应的样品挠度，使用挠度计确认变形量，从而达到施加100％屈服强度应力的作用。
在本申请的实施例中，步骤d中，可以依据需求设定模拟腐蚀溶液的加热温度，例如，可以将所述模拟腐蚀溶液加热至230℃；进行腐蚀的时间可以为5-30天，例如，5天、7天、14天或30天。
在本申请的实施例中，步骤d中，所述对所述模拟腐蚀溶液进行除氧可以包括：每1升所述模拟腐蚀溶液使用氮气除氧1h。
在本申请的实施例中，步骤d中，所述腐蚀介质可以为H2S和CO2的混合气，H2S和CO2的分压可以依据实验需要设计。
在本申请的实施例中，步骤d中，所述试样上端与所述模拟腐蚀溶液液面之间的距离可以在3cm以上。
在本申请的实施例中，步骤f可以包括：首先计算全面腐蚀速率，根据实际工况确定材料是否满足现场需求，之后观察局部腐蚀现象，包括试样表面是否出现点蚀、缝隙腐蚀、应力腐蚀开裂以及是否出现断裂；
当未出现局部腐蚀现象时，以全面腐蚀速率作为主要评价标准；当出现局部腐蚀现象时，计算局部腐蚀速率，并且不以全面腐蚀速率作为主要判定标准，而以局部腐蚀速率为评价标准，保证在计算得到的局部腐蚀速率下不产生失效情况。
在本申请的实施例中，步骤e可以包括：
e’.腐蚀结束后，取出试样，用肉眼观察、记录试样表面的腐蚀状态及腐蚀产物的粘附情况后，立即用去离子水洗掉试样上残留的模拟腐蚀溶液，并用酒精缓慢冲洗吹干；
e”.将吹干后的试样放入酸清洗液中浸泡以清除试样表面的腐蚀产物，接着立即用大量去离子水冲去表面的残留酸清洗液，然后将试样放入无水乙醇中浸泡以脱水，脱水后将试样放在滤纸上，用冷风吹干，然后用滤纸将试样包好，贮于干燥器中，使用激光共聚焦显微镜对试样表面进行观察。
以下实施例中所采用的应力四点弯为符合标准ASTM G39-99规定的市售应力四点弯，缝隙腐蚀夹具为符合标准ASTM G48-11规定的市售缝隙腐蚀夹具，试样为符合标准ASTMG31-72规定的市售腐蚀挂片。
实施例1
带人工缝隙的应力腐蚀(即人工缝隙及应力耦合作用下的腐蚀)实验与缝隙腐蚀实验对比：
模拟腐蚀溶液：实验温度下的饱和NaCl溶液，实验温度230℃，实验过程中通入指定分压的H2S和CO2。
按照图1-2(图中尺寸的单位为mm)所示加工人工缝隙夹具的“山”字型部件，材质为聚四氟乙烯。带人工缝隙的应力腐蚀实验的试样1尺寸为长×宽×高＝72mm×15mm×2mm，缝隙腐蚀实验的试样2尺寸为长×宽×高＝50mm×25mm×3mm。
a.根据现场实际水质和主要离子成分用分析纯试剂和去离子水配制模拟腐蚀溶液，配制好后，每升模拟腐蚀溶液使用氮气除氧2h。
b.将打磨后的试样放入丙酮中除油，再放入无水乙醇中浸泡约5min脱水，然后用冷风吹干后，贮于干燥器中，放置1h后再测量尺寸精确至0.02mm。
c.将步骤b得到的试样穿过夹具的山”字型部件上的两个通孔，此时山”字型部件发生变形形成人工缝隙，然后采用常用方法将结合有山”字型部件的试样1安装在应力四点弯上(如图3所示)以及将单独的试样2安装在缝隙腐蚀夹具上(如图4所示)，应力腐蚀四点弯应力为100％屈服强度。
d.将步骤a配制的模拟腐蚀溶液倒入高温高压反应釜中，将试样放置到反应釜中，接着再用氮气除氧1小时，然后再通入1.8MPa硫化氢和3.2MPa二氧化碳到。试样不允许与容器壁接触，试样上端距模拟腐蚀溶液液面的距离应在3cm以上，将模拟腐蚀溶液加热至230℃。
e.腐蚀30天后，将试样取出，观察、记录表面腐蚀状态及腐蚀产物粘附情况后，立即用去离子水洗掉实验介质，并用酒精缓慢冲洗吹干。
f.缝隙腐蚀试样取出放入配制好的酸清洗液(酸清洗液为15％HCl：将150mL浓盐酸稀释至1000mL得到)中浸泡10min，清除试样表面的腐蚀产物，然后立即用大量去离子水冲去表面残留酸洗液，然后放入无水乙醇中浸泡约5min，清洗脱水，取出试样放在滤纸上，用冷风吹干，然后用滤纸将试样包好，贮于干燥器中，使用激光共聚焦显微镜对于试样表面进行观察。
实验数据和结论：
缝隙腐蚀实验结果如图5所示(左图和右图表示不同实验区域的结果，左图和右图中的标尺均为500μm)。可以看出缝隙腐蚀试样在显微镜下腐蚀轻微，表面未见点蚀及其他局部腐蚀现象。缝隙腐蚀实验区域与基体金属无可以观察到的高低差，说明其全面腐蚀速率没有明显差别。
带人工缝隙的应力腐蚀实验结果如图6所示(右图为左图的放大图，左图和右图中的标尺均为200μm)。可以看出，在添加了人工缝隙的腐蚀样品上能够在应力集中和缝隙相耦合的部分观察到大量的点蚀产生，放大观察能够看到不规则的点蚀坑，出现腐蚀失效，经过共聚焦显微镜测量得到最深的点蚀坑为42.459微米，折合成局部腐蚀速率约为0.517mm/a，存在一定的局部腐蚀风险。两实验对比说明了添加人工缝隙的应力腐蚀实验相比于通常的缝隙腐蚀实验能够更加准确的评估潜在的腐蚀风险。
实施例2
添加人工缝隙的应力腐蚀实验与未添加缝隙的应力腐蚀实验对比：
实验材料、模拟腐蚀溶液、实验条件均与实施例1相同。
实验步骤：
实施例1的步骤a～b与实施例1相同；
c.安装带人工缝隙的应力腐蚀四点弯以及不带人工缝隙的应力腐蚀四点弯|(如图7所示)，应力腐蚀四点弯应力为100％屈服强度；
步骤d～f与实施例1相同。
实验数据和结论：
实验结果如图8所示，(a)图为添加人工缝隙的应力腐蚀实验结果(图中的标尺为200μm)，(b)图为未添加缝隙的应力腐蚀实验结果(图中的标尺为500μm)。
可以看出，添加人工缝隙的试样出现了点蚀现象，在未添加人工缝隙的样品上没有找到局部腐蚀现象。两个试样都没有出现开裂。在实际的评测中如果应力腐蚀开裂试样没有出现断裂现象即认为该材料可以在此环境下适用，但是在实际工况中的腐蚀状况比应力腐蚀实验模拟的要复杂，如缝隙参与到腐蚀过程中。添加了人工缝隙的腐蚀试样中出现了明显的失效现象，说明本申请提供的试验方法可以更加明确解潜在的腐蚀风险。
虽然本申请所揭露的实施方式如上，但所述的内容仅为便于理解本申请而采用的实施方式，并非用以限定本申请。任何本申请所属领域内的技术人员，在不脱离本申请所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化，但本申请的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (8)

1.一种夹具，包括：应力四点弯和“山”字型部件，所述“山”字型部件包括两个侧边和一个中部边，所述两个侧边上均设置有通孔，并且所述中部边的高度高于所述通孔的底缘的高度。
2.根据权利要求1所述的夹具，其中，所述“山”字型部件的材质为聚四氟乙烯、625合金或哈氏合金。
3.一种缝隙及应力耦合作用下的极端环境腐蚀评价方法，所述方法采用根据权利要求1或2所述的夹具进行，包括：
a. 根据现场实际水质和组成配制模拟腐蚀溶液，除去所述模拟腐蚀溶液中的氧气；
b. 将试样进行除油、脱水和干燥；
c. 使步骤b得到的试样穿过所述夹具的所述“山”字型部件上的两个通孔，并固定在所述应力四点弯上，并使所述应力四点弯的应力为100%屈服强度；
d. 将步骤a配制的模拟腐蚀溶液倒入高温高压反应釜中，将被所述夹具固定的试样放入所述高温高压反应釜中并使被所述模拟腐蚀溶液完全浸没，但所述试样不与所述高温高压反应釜的内壁接触，对所述模拟腐蚀溶液进行除氧，然后对所述模拟腐蚀溶液进行加热，并向所述高温高压反应釜中通入腐蚀介质，进行腐蚀；
e. 腐蚀结束后，取出试样，清除试样表面的腐蚀产物，然后清洗并干燥试样；
f. 进行腐蚀失效分析以及观察试样的表面腐蚀情况，依据腐蚀失效分析和观察结果评价试样是否能够满足现场使用需求；
其中，步骤d中，将所述模拟腐蚀溶液加热至230℃，进行腐蚀的时间为5-30天;
其中，步骤f包括：首先计算全面腐蚀速率，根据实际工况确定材料是否满足现场需求，之后观察局部腐蚀现象，包括试样表面是否出现点蚀、缝隙腐蚀、应力腐蚀开裂以及是否出现断裂；
当未出现局部腐蚀现象时，以全面腐蚀速率作为主要评价标准；当出现局部腐蚀现象时，计算局部腐蚀速率，并且不以全面腐蚀速率作为主要判定标准，而以局部腐蚀速率为评价标准，保证在计算得到的局部腐蚀速率下不产生失效情况。
4. 根据权利要求3所述的评价方法，其中，步骤a中所述模拟腐蚀溶液为饱和NaCl溶液；所述除去所述模拟腐蚀溶液中的氧气包括：每1升所述模拟腐蚀溶液使用氮气除氧1-2h。
5.根据权利要求3所述的评价方法，其中，步骤b包括：将打磨后的试样放入丙酮中进行除油，再放入无水乙醇中浸泡以脱水，然后冷风吹干并测量尺寸，或者冷风吹干后贮于干燥皿中放置，然后再测量尺寸。
6.根据权利要求3所述的评价方法，其中，步骤d中，所述对所述模拟腐蚀溶液进行除氧包括：每1升所述模拟腐蚀溶液使用氮气除氧1h。
7.根据权利要求3所述的评价方法，其中，步骤d中，所述腐蚀介质为H2S和CO2的混合气；
所述试样上端与所述模拟腐蚀溶液液面之间的距离在3cm以上。
8.根据权利要求3-7中任一项所述的评价方法，其中，步骤e包括：
e’. 腐蚀结束后，取出试样，用肉眼观察、记录试样表面的腐蚀状态及腐蚀产物的粘附情况后，立即用去离子水洗掉试样上残留的模拟腐蚀溶液，并用酒精缓慢冲洗吹干；
e’’. 将吹干后的试样放入酸清洗液中浸泡以清除试样表面的腐蚀产物，接着立即用大量去离子水冲去表面的残留酸清洗液，然后将试样放入无水乙醇中浸泡以脱水，脱水后将试样放在滤纸上，用冷风吹干，然后用滤纸将试样包好，贮于干燥器中，使用激光共聚焦显微镜对试样表面进行观察。
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Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006184128A (ja) * 2004-12-27 2006-07-13 Toyota Motor Corp 応力腐食割れ試験用ジグ
CN206311479U (zh) * 2016-11-30 2017-07-07 武汉钢铁股份有限公司 一种盐雾试验箱内薄板试样加弯装置
JP2018155542A (ja) * 2017-03-16 2018-10-04 新日鐵住金株式会社 ４点曲げ腐食試験方法、４点曲げ腐食試験装置、及び、試験片
CN108956233A (zh) * 2018-08-16 2018-12-07 武汉钢铁有限公司 管线钢在弯曲应力下的二氧化碳腐蚀试验方法
CN109142202A (zh) * 2018-08-03 2019-01-04 苏州热工研究院有限公司 一种缝隙环境应力腐蚀敏感性高通量评价装置和方法
CN109870361A (zh) * 2019-04-02 2019-06-11 西南石油大学 一种金属变形状态下缝隙腐蚀损伤的模拟装置
CN110146435A (zh) * 2019-05-13 2019-08-20 国网浙江省电力有限公司电力科学研究院 一种海缆铠装丝材缝隙腐蚀实验测试的装置及评价方法
CN110514577A (zh) * 2019-08-20 2019-11-29 中国石油天然气集团有限公司 用于评价油套管在应力状态下缝隙腐蚀的实验装置及方法

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006184128A (ja) * 2004-12-27 2006-07-13 Toyota Motor Corp 応力腐食割れ試験用ジグ
CN206311479U (zh) * 2016-11-30 2017-07-07 武汉钢铁股份有限公司 一种盐雾试验箱内薄板试样加弯装置
JP2018155542A (ja) * 2017-03-16 2018-10-04 新日鐵住金株式会社 ４点曲げ腐食試験方法、４点曲げ腐食試験装置、及び、試験片
CN109142202A (zh) * 2018-08-03 2019-01-04 苏州热工研究院有限公司 一种缝隙环境应力腐蚀敏感性高通量评价装置和方法
CN108956233A (zh) * 2018-08-16 2018-12-07 武汉钢铁有限公司 管线钢在弯曲应力下的二氧化碳腐蚀试验方法
CN109870361A (zh) * 2019-04-02 2019-06-11 西南石油大学 一种金属变形状态下缝隙腐蚀损伤的模拟装置
CN110146435A (zh) * 2019-05-13 2019-08-20 国网浙江省电力有限公司电力科学研究院 一种海缆铠装丝材缝隙腐蚀实验测试的装置及评价方法
CN110514577A (zh) * 2019-08-20 2019-11-29 中国石油天然气集团有限公司 用于评价油套管在应力状态下缝隙腐蚀的实验装置及方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
"不同温度下H_2S/CO_2腐蚀产物膜对T95套管腐蚀行为的影响";范亚萍 等;《表面技术》;20161020(第10期);第182-183页 *
"模拟油田CO_2/H_2S环境15Cr油管腐蚀行为研究";赵雪会 等;《腐蚀科学与防护技术》;20160715(第04期);第325-330页 *

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