硫化氢介质中注汽管材的应力腐蚀试验

应力腐蚀门槛值是评价管道抗应力腐蚀能力的重要性能参数。采用胜利油田现场使用的20g、13CrMo44、ST45．8、ST45．8．Ⅵ注汽管材，制作含有预制裂纹的恒位移双悬臂梁（DCB）试件，在H2S介质中进行了应力腐蚀试验，得到4种钢材的应力腐蚀门槛值KISCC和应力腐蚀裂纹扩展速率da／dt。试验结果表明，ST45-Ⅳ钢的KISCC值最大，裂纹扩展速率最小，具有较强的抗应力腐蚀开裂能力。含碳量低、减少块状铁素体，细化组织有利于提高管材抗应力腐蚀的能力，管材在硫化氢介质中的应力腐蚀开裂属于氢致开裂和阳极溶解型混合开裂。     

20g钢高温裂纹扩展控制参量

在20g钢高温裂纹扩展实验基础上,将裂纹扩展速率da/dt分别与断裂参量静截面应力σnet、应力强度因子K和C积分相关联,以寻求非稳态蠕变扩展阶段,高温裂纹扩展速率的恰当控制参量·研究结果表明:断裂参量静截面应力、应力强度因子与裂纹扩展速率之间的关系受到加载速率和温度影响·在400℃和500℃下,C积分与裂纹扩展速率均存在着惟一的关系·用C积分控制20g钢高温裂纹扩展速率da/dt较合适,并建立了20g钢高温裂纹扩展速率da/dt的控制方程     

硫化氢环境下两种不锈钢的应力腐蚀开裂行为

用U形弯试样浸泡和慢应变速率拉伸实验研究了3Cr17Ni7Mo2SiN和00Cr22Ni5Mo3N(2205)不锈钢在硫化氢介质中的应力腐蚀开裂(SCC)行为.2205不锈钢的SCC萌生孕育期较长,在pH较低的饱和H2S溶液中具有明显的SCC敏感性,其SCC敏感性随溶液pH值的升高或H2S含量的降低而迅速降低.3Cr17Ni7Mo2SiN的SCC孕育期均低于2205不锈钢,在pH≤4.5、H2S的质量浓度≥103mg·L-1的H2S介质中均具有明显的SCC敏感性,其SCC敏感性受pH值和H2S含量变化影响较小.3Cr17Ni7Mo2SiN的SCC以沿晶裂纹萌生,扩展后转变为穿晶应力腐蚀开裂;2205不锈钢近表面处首先发生奥氏体-铁素体相间氢致开裂,并促进SCC萌生,其SCC为穿晶应力腐蚀开裂.     

钢在H_2S中的应力腐蚀机构

用抛光的WOL型恒位移试样跟踪观察了各种低合金钢在H_2S中应力腐蚀裂纹产生和扩展的规律。结果表明:当钢的强度和K_I均大于临界值之后,在裂纹前端将会发生滞后塑性变形,即裂纹前端塑性区的大小及其变形量将随时间延长而逐渐增加,当这种滞后塑性变形发展到临界状态时就会导致应力腐蚀裂纹的产生和扩展。 对超高强钢来说,当这个滞后塑性区闭合后应力腐蚀裂纹就在其端点形核,随着滞后塑性变形的发展,这些不连续的应力腐蚀裂纹逐渐长大并互相连接。对强度较低的钢,随滞后塑性变形的发展,应力腐蚀裂纹沿着滞后塑性区边界向前扩展。 已经证明这个滞后塑性变形是由氢引起的,称作氢致滞后塑性变形。 利用WOL型试样测量了在H_2S气体以及H_2S饱和水溶液中的K_(ISCC)和da/dt研究了它们随强度变化的规律,以及阴极极化和阳极极化对超高强钢K_(ISCC)和da/dt的影响。     

加载频率变化的腐蚀疲劳裂纹扩展速率数学模型

试验得出了0Cr18Ni9钢在质量分数为0.1% NaCl溶液中4个不同加载频率下的腐蚀疲劳裂纹扩展速率.结合试验结果,并采用数学分析方法,给出了环境加速因子C(f)的表达式,进而提出了一种腐蚀疲劳裂纹扩展速率的da/dN～(ΔK,f)数学计算模型.     

高强度钢水介质应力腐蚀研究

本文对应力腐蚀试验的WoL型恒位移试样作了评述。并用它测最了四种高强度钢(30CrMnSiNi_2 A、30CrMnSiA、40CrNiMo、ZG-18铸钢)在水介质中的止裂K_(ISCC)以及da/dt。对其中的30CrMnSiNi_2A钢研究了热处理工艺对K_(ISCC)、da/dt的影响,同时探讨了强度和组织的作用。结果表明,对同一类处理,随强度下降K_(ISCC)提高。在相同强度时,等温后回火组织的K_(ISCC)明显比马氏体组织和不回火贝氏体组织高得多。当强度σ_b≤130～140公斤/毫米~2时,裂纹扩展特征发生了变化,da/dt也大幅度下降。当σ_b<110公斤毫米~2时在水介质中不再产生应力腐蚀裂纹。 我们用不同曲率(ρ)的恒位移缺口试样(B=20mm)测量了缺口形成应力腐蚀裂纹的界限应力强度因子K_(ISCC)(ρ),结果表明A是材料常数。对σ_b=160公斤/毫米~2的30CrMnSiNi_2A钢,A=426公斤/毫米、σ_b=140公斤/毫米~2的30CrMnSiA以及40CrNiMo钢的A值更高。 根据实验数据,运用线弹性断裂力学对30CrMnSiNi_2A钢(σ_b=160公斤/毫米~2)螺桩的应力腐蚀断裂进行了定量分析,并提出了提高螺桩安全性的具体办法。     

0Cr18Ni9钢腐蚀疲劳弯曲裂纹扩展行为研究

计算分析0Cr18Ni9钢的疲劳弯曲裂纹在NaCl水溶液腐蚀状态下与未腐蚀状态下的扩展速率与应力比R、加载频率f、应力强度因子的变化幅值、弯曲裂纹尖端张开位移变化幅值、弯曲裂纹尖端J积分变化幅值的关系.研究结果表明,随应力比R不断增大及加载频率f逐渐减小,0Cr18Ni9钢的疲劳弯曲裂纹在NaCl水溶液腐蚀状态下的扩展速率逐渐增大,其扩展速率增大的程度在裂纹扩展的第一阶段较明显,第二阶段有所减弱,第三阶段趋于平缓;在NaCl水溶液腐蚀状态下的疲劳断裂特性方面,线弹性疲劳弯曲裂纹与弹塑性疲劳弯曲裂纹与各影响因素的关系具有相似性.     

20Cr结构钢疲劳裂纹扩展的应力强度因子范围及有效应力强度因子范围的计算

计算了20Cr结构钢疲劳长裂纹和疲劳小裂纹扩展的应力强度因子范围ΔK、有效应力强度因子范围ΔKeff,并建立了da/dN-ΔK和da/dN-ΔKeff的关系。结果表明裂纹闭合是导致长裂纹在不同应力比R时的裂纹扩展规律差异的主要原因,但它可能不是引起小裂纹、长裂纹的扩展差异的主要因素。     

0Cr18Ni9钢在低浓度NaCl溶液中腐蚀疲劳裂纹扩展特性

试验显示NaCl溶液的存在,其浓度增加及加载频率降低都加快0Cr18Ni9钢在低浓度NaCl溶液中腐蚀疲劳裂纹的扩展速率。     

恒应力速率下陶瓷材料的亚临界裂纹扩展模型

从断裂力学出发,利用阻力曲线（Ｒ曲线）,建立了恒应力速率条件下陶瓷材料亚临界裂纹扩展模型．利用计算机数值计算,获得材料在动态载荷条件下,裂纹扩展速率Ｖ与应力强度因子Ｋ的关系（Ｖ－Ｋ曲线）,并分析了动态疲劳现象的本质．此模型的中心思想在于将亚临界裂纹扩展分为相互独立的２个过程,即：裂纹瞬时局域失稳扩展和应力腐蚀．利用此模型,对Ｓｉ３Ｎ４陶瓷的动态疲劳特性作出的理论预测与实验结果趋势一致．     

热处理对40CrMnSiMoVA超高强度钢应力腐蚀裂纹扩展行为的影响

本文研究了热处理对40CrMnSiMoVA(GC-4)超高强度钢应力腐蚀(SCC)裂纹扩展行为的影响,结果表明,不同热处理时GC-4钢在3.5％NaCl溶液中,其应力强度因子门槛值K_(ISCC)没有显著差别,但其应力腐蚀裂纹扩展速度相关较大,随等温温度的升高,应力腐蚀裂纹扩展速度大大降低。这是材料的显微组织性质决定的,与塑性变形能力,屈服强度及氢脆作用有关.     

工业纯钛和00Cr25Ni22Mo2不锈钢的缝隙腐蚀

采用在不同温度及不同介质中化学浸泡法和电化学测试方法,对工业纯钛和００Ｃｒ２５Ｎｉ２２Ｍｏ２不锈钢之间产生的缝隙腐蚀行为进行研究。结果表明：在有缝隙的情况下,００Ｃｒ２５Ｎｉ２２Ｍｏ２不锈钢在氧化性介质中的缝隙腐蚀速率明显大于在还原性介质中的缝隙腐蚀速率;工业纯钛则恰恰相反。温度对缝隙腐蚀有较大影响,随温度升高,００Ｃｒ２５Ｎｉ２２Ｍｏ２不锈钢的缝隙腐蚀加重并伴有点蚀产生;工业纯钛在１（ｍｏｌ·Ｌ－１）Ｈ２ＳＯ４溶液中,随温度升高缝隙腐蚀速率增加明显,高于８３℃伴有点蚀产生。电化学实验表明,存在缝隙情况下,在２５℃１（ｍｏｌ·Ｌ－１）Ｈ２ＳＯ４溶液中,工业纯钛的维钝电流密度小于００Ｃｒ２５Ｎｉ２２Ｍｏ２不锈钢的维钝电流密度,工业纯钛的击穿电位比００Ｃｒ２５Ｎｉ２２Ｍｏ２不锈钢的高约８００ｍＶ;而在８５℃,工业纯钛的维钝电流密度大于００Ｃｒ２５Ｎｉ２２Ｍｏ２不锈钢的,而且工业纯钛的击穿电位下降明显,两者的击穿电位十分接近     

焦化氨水介质中0Cr17Ni12Mo2不锈钢电化学腐蚀行为研究

采用全浸动态挂片和极化曲线实验法研究0Cr17Ni12Mo2不锈钢在模拟现场工况条件下的腐蚀行为。结果表明,0Cr17Ni12Mo2试样的腐蚀速率随温度的升高不断加快;增大硫离子和氯离子浓度可使0Cr17Ni12Mo2试样腐蚀速率加快;氰根离子浓度不高于临界值时,试样腐蚀速率减缓,反之,腐蚀速率加快。     

工业纯钛和00Cr25Ni22Mo2不锈钢在酸性介质中的电化学行为

以1mol/LH₂ SO₄为主要介质,改变温度、氯离子和氟离子的浓度为条件,采用腐蚀测试装置测试了工业纯钛和 00Cr2 5Ni2 2Mo2不锈钢阳极极化曲线和交流阻抗图谱 (EIS) ,对两种材料在不同条件下的酸性介质中钝化性能进行了比较、评价。实验结果表明,随温度升高、氯离子和氟离子浓度的增加 ,两种材料的自腐蚀电位下降,并由自钝化转为活化 钝化 ,致钝、维钝电流密度增大,钝化变难。00Cr2 5Ni2 2Mo2不锈钢易过钝化,工业纯钛钝化区却很宽。交流阻抗图谱 (EIS)表明 ,两种材料的EIS均呈现为单一容抗半圆弧,随温度升高、氯离子和氟离子浓度的增加 ,两种材料的阻抗图半圆半径减小,腐蚀加重。     

超级13Cr马氏体不锈钢在CO_2 及H_2 S/CO_2 环境中的腐蚀行为

在模拟油田腐蚀环境中,通过高温、高压、CO2和H2S/CO2腐蚀实验及电化学测试,研究超级13Cr马氏体不锈钢的腐蚀行为.结果表明:在CO2腐蚀环境中,随着温度的升高,超级13Cr的均匀腐蚀速率呈稍微上升的趋势,点蚀轻微;在H2S、CO2共存条件下,超级13Cr的均匀腐蚀速率变化不大,点蚀严重,当Cl-的质量浓度为160g.L-1时,其最大点蚀深度可达28μm.超级13Cr的点蚀电位明显高于普通13Cr的点蚀电位,温度升高、Cl-的质量浓度增大和H2S气体的存在降低了超级13Cr的点蚀电位,而CO2对超级13Cr的点蚀电位影响不大;在N2、CO2环境中,超级13Cr的回复电位都在钝化区间,且回复电位较高,具有良好的再钝化能力.H2S气体的存在同样使超级13Cr的回复电位和点蚀电位显著降低.     

硼对2.25Cr—1.0Mo钢热塑性的影响

采用Gleeble-2000热模拟试验机研究了2.25Cr-1.0Mo钢的高温力学性能。探讨了硼对高温力学性能的主要影响，结合溶质原子晶界偏聚理论分析了硼对高温力学性能的影响机制，研究中发现，在连铸过程中，硼添加到钢中，显著推迟了选共析铁素体的析出，抑制了P，S等元素在晶界的偏聚。根据研究结果，结论向钢中加入微量元素硼，这样可以控制2.25Cr-1.0Mo钢的表面裂纹产生，提高产品质量和成材率。     

316L不锈钢应力腐蚀研究进展

316L不锈钢具备良好的力学性能、焊接性能、耐蚀性能，被广泛应用于化工管道、船舶及核电等领域。因其应用环境复杂，316L不锈钢在特定介质环境和拉应力的协同作用下，易发生应力腐蚀开裂，导致严重事故。概述了316L不锈钢应力腐蚀裂纹萌生及扩展的规律，总结了其应力腐蚀的阳极溶解和氢致开裂两种微观主导机制的特点。在此基础上，针对介质环境、材料、表面应力状态3个影响因素，综述了近年来通过调节介质环境的pH、溶液浓度、引入压应力、优化微观结构及涂层工艺等方面，改善316L不锈钢应力腐蚀性能的研究进展。最后，基于316L不锈钢面临的应力腐蚀问题，从应力腐蚀机制和防护措施两方面展望了316L不锈钢应力腐蚀的研究热点和方向。     

铁基金属玻璃涂层在无铅钎料中的耐腐蚀性及机理

选用Fe基非晶合金粉末(含有Cr、Mo、Ni、P、B、Si),采用等离子喷涂方法在Q235基体上制备了金属玻璃涂层.在自行设计的腐蚀实验装置中将Q235钢、1Cr18Ni9Ti不锈钢和覆有Fe基金属玻璃涂层的Q235钢浸入450,℃的高温液态无铅钎料Sn-3.5,Ag-0.5,Cu中进行腐蚀,利用扫描电子显微镜微观分析了腐蚀后的微观形貌及腐蚀产物.研究结果表明:相同实验条件下,Q235钢和1Cr18Ni9Ti不锈钢表面均腐蚀严重,断面微观组织分为钎料层、腐蚀层和基体层.其中Q235钢的腐蚀剧烈,腐蚀层成分为FeSn2;1Cr18Ni9Ti不锈钢腐蚀较严重,腐蚀层成分为(Fe,Cr)Sn2.Q235基体表面的Fe基金属玻璃涂层腐蚀前后断面微观形貌变化不大,没有出现明显的腐蚀分层,表现出了非常好的耐高温无铅钎料腐蚀的能力.     

新型2Cr1Mo2Ni钢在含二氧化碳油田采出液中的腐蚀行为

为弄清Mo和Ni元素在低Cr钢耐蚀方面所起的作用,炼制了新型2Cr1Mo2Ni钢,研究其在模拟油田采出液中的腐蚀行为,实验条件为80℃,0.8MPa CO2分压.利用扫描电镜和能谱分析研究了2Cr1Mo2Ni钢和3Cr钢的腐蚀产物膜微观形貌和成分,测试了高温高压极化曲线和电化学阻抗谱,分析了腐蚀产物膜的生长过程.实验结果表明,Mo和Ni元素在提高抗CO2腐蚀性能方面的作用不及Cr元素.2Cr1Mo2Ni钢腐蚀164h后,中低频感抗弧消失,腐蚀产物膜开始完全覆盖基体表面;腐蚀240h后,生成的腐蚀产物膜具有较好的保护性.