Fe-20Mn-7Cr-0.9Mo钢与TWIP钢组织和腐蚀性能的比较研究

作者：郭大山; 肖春江; 王通; 莫德敏

来源：表面技术, 2023, 52(08): 301-308.

DOI：10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2023.08.024

• Fe-20Mn-7Cr-0.9Mo钢
• SFE值
• 退火孪晶
• 耐蚀性

目的 重点探究Fe-20Mn-7Cr-0.9Mo钢在中国3块不同油田采出水模拟液中的腐蚀行为，为其在石油管材上的应用提供理论指导。方法 在Fe-25Mn-3Si-3Al TWIP钢中添加Cr和Mo元素，降低Mn元素含量，设计制备Fe-20Mn-7Cr-0.9Mo钢。采用X射线衍射仪(XRD)和透射电子显微镜(TEM)对Fe-20Mn-7Cr-0.9Mo钢的微观组织进行分析。利用电化学工作站测试Fe-20Mn-7Cr-0.9Mo钢在3种油田采出水模拟液中的极化曲线和电化学阻抗谱，并使用扫描电子显微镜(SEM)对腐蚀产物进行微观分析。同时，以相同环境中Fe-25Mn-3Si-3Al TWIP钢的腐蚀行为作为对照。结果 Fe-20Mn-7Cr-0.9Mo钢组织以奥氏体为主，其晶粒中含有大量层错、退火孪晶和高密度位错结构的马氏体。通过分析极化曲线可知，与Fe-25Mn-3Si-3AlTWIP钢相比，Fe-20Mn-7Cr-0.9Mo钢在3种油田采出水模拟液中均发生了钝化，腐蚀电位提高，腐蚀电流密度明显降低，分别为1.7、0.08、2.1μA/cm2。通过分析电化学阻抗谱可知，Fe-20Mn-7Cr-0.9Mo钢在3种油田采出水模拟液中均呈现单一的电容回路，极化电阻Rp分别为3 111、5 322、3 582?·cm2，而Fe-25Mn-3Si-3Al TWIP钢在3种油田采出水模拟液中呈现1个电容回路和1个电感回路，相应的极化电阻Rp仅为530、273、528?·cm2，远小于Fe-20Mn-7Cr-0.9Mo钢。在3种油田采出水模拟液中，Fe-20Mn-7Cr-0.9Mo钢试样表面仅存在少量腐蚀产物，而Fe-25Mn-3Si-3Al TWIP钢试样表面存在大量的腐蚀产物，并形成了腐蚀产物膜。结论 Cr与Mo元素的添加和Mn元素含量的减少，降低了Fe-20Mn-7Cr-0.9Mo钢的堆垛层错能，导致晶粒中形成了大量层错、退火孪晶和少量马氏体。在3种油田采出水模拟液中，Cr与Mo元素的添加、Mn元素含量的减少和晶粒中退火孪晶的形成有效提高了Fe-20Mn-7Cr-0.9Mo钢的耐蚀性。

• 出版日期2023