模拟海洋大气下碳钢及镀锌钢的腐蚀产物演变

对Q235、Q345及镀锌钢在中性盐雾箱中连续喷雾2、6、24、48、72、144、240、360 h,研究了在模拟海洋大气下3种材料的腐蚀产物组成和形态随时间的演变规律.通过失重法计算腐蚀速率,并用XRD和SEM对腐蚀产物进行表征.结果表明:3种钢材的腐蚀动力学曲线遵循指数函数规律;其中镀锌钢的腐蚀速率远远低于碳钢,而两种碳钢的腐蚀速率很接近;Q235和Q345钢的腐蚀产物主要有α-FeOOH、β-FeOOH、γ-FeOOH和Fe_3O_4,其随着喷雾时间的延长呈现不同的变化规律;不同腐蚀产物呈现不同的形貌特征,γ-FeOOH为花片状,β-FeOOH为棉花状,报道较少的Fe_3O_4为尖晶石状;相比于两种碳钢,镀锌钢的锈层则更加密实.     

WHT1300HF高强钢在中性盐雾中的腐蚀行为

采用失重法研究WHT1300HF高强钢在中性盐雾环境下的耐蚀性,并结合XRD和SEM分析其腐蚀产物和腐蚀层形貌特征.结果表明:随着腐蚀时间的增加,腐蚀速率先增大后减小,在48h时达到了最大腐蚀速率,其中,铁素体和珠光体组织试样的腐蚀速率为4.016 5g/(m~2·h),马氏体组织试样的为3.436 9g/(m~2·h).WHT1300HF高强钢的腐蚀层形貌中出现了大量的棉球状颗粒和少量的板状颗粒以及裂纹等;腐蚀时间达到96h时,试样表面发生了严重的全面腐蚀,最终腐蚀产物主要由α-FeOOH、γ-FeOOH和Fe_3O_4组成,通过失重曲线和腐蚀速率曲线可以得出,铁素体和珠光体组织试样的失重量和腐蚀速率都比马氏体组织的略高.     

含Cr低合金钢货油舱上甲板环境腐蚀行为

为了研制货油舱上甲板用低合金耐蚀钢和了解该环境下的腐蚀机理,采用自制的O2-CO2-SO2-H2S湿气腐蚀模拟装置,对不同Cr含量的低合金钢进行腐蚀行为研究.在进行腐蚀试验后,首先测量了腐蚀速率,然后应用SEM对腐蚀产物膜的微观形貌及结构进行分析,并通过EDS和XRD确定腐蚀产物膜的物相组成,采用EBSD手段分析大小角度晶界对腐蚀性能的影响.结果表明:模拟湿气腐蚀的腐蚀产物膜主要由α-FeOOH,γ-FeOOH,S,FeS2,Fe1-xS,FeS组成,且呈分层结构;3%Cr较1%Cr腐蚀速率显著下降;Cr含量上升到3%时,腐蚀产物膜内层出现明显的Cr富集;3%Cr较1%Cr含量实验钢的大角度晶界比例下降.Cr含量在一定范围内的提高有助于低合金钢表现出较好的耐蚀性能.     

海洋软管铠装层用管线钢在超临界CO_2环境下腐蚀行为

利用浸泡实验研究实验钢在超临界CO2环境下的腐蚀行为,讨论实验钢的腐蚀过程及机制。结果表明:实验钢微观组织由铁素体及铬的碳化物构成;腐蚀产物主要为Fe CO3晶体,试样表面腐蚀产物随腐蚀时间的延长逐渐累积,锈层结构趋于密实,该结构可有效阻止溶液中离子与基体反应,增加腐蚀抵抗性;腐蚀早期阶段,实验钢腐蚀减重量较小,随后迅速增加并出现平台,最终减重量缓慢增加;短时间浸泡后腐蚀速率较大,之后迅速下降,实验测定最终腐蚀速率为1.56 mm/a,真实腐蚀速率为0.078 mm/a。     

pH值对Q235钢在模拟酸性土壤中腐蚀行为的影响

通过腐蚀失重计算、扫描电镜、X射线衍射方法、极化曲线分析等手段,研究了pH值对Q235钢在模拟酸性土壤中腐蚀行为的影响.在模拟酸性土壤环境中,Q235钢的腐蚀速率随土壤pH值升高而降低,经360 h腐蚀后,在pH值为4.0、4.5和5.1的土壤中试样的腐蚀速率分别为0.68、0.48和0.42 mm·a-1.随土壤pH值升高,Q235钢锈层更为致密,其表面蚀坑由窄深型发展变为宽浅型发展.腐蚀产物均为SiO2、α-FeOOH、γ-FeOOH、Fe2 O3及 Fe3 O4,随土壤 pH值升高,腐蚀产物中α-FeOOH/γ-FeOOH质量比升高.极化曲线分析表明,随土壤pH值升高,Q235钢腐蚀电位升高,自腐蚀电流密度降低,试样腐蚀速率减小.     

E690海洋平台用钢力学性能和海洋大气腐蚀行为

以传统的E36海洋平台钢为对比钢,研究三种E690海洋平台钢的组织和力学性能,以及模拟海洋大气环境下的腐蚀行为.通过失重法测得实验钢在不同腐蚀时间下的腐蚀速率,利用扫描电镜和X射线衍射仪观察并测定了锈层的形貌特征和相组成,采用电子背散射衍射技术对实验钢的晶界类型进行分析.结果表明:以贝氏体组织为特征的E690海洋平台钢具有优异的力学性能,-40℃的冲击值超过了200J;晶界类型主要为3°～15°的亚晶界和大于50°的大角度晶界;E690海洋平台钢周浸16 d后的锈层致密且腐蚀速率已趋于稳定,最低腐蚀速率为0.84 mm.a-1,远低于组织为铁素体+珠光体钢的1.4 mm.a-1,实验钢的锈层主要由Fe3O4、α-FeOOH、β-FeOOH及γ-FeOOH四种晶态相和非晶无定形物组成.通过分析得出,热处理工艺和组织构成对材料的初期腐蚀行为有重要影响,而化学成分和锈层自身的致密性对材料后期腐蚀行为起决定作用.     

Q235钢在广东省输电杆塔现场的大气腐蚀行为

基于广东省输电线路分布情况,在城市、工业、海洋和乡村4种环境中选取有代表性的10条杆塔线路,通过1年的现场暴露实验研究了杆塔用Q235钢的大气腐蚀行为,在6、12个月时各取样一次;利用失重法测量各挂片的单位面积腐蚀失重,研究了不同环境中的腐蚀失重规律,并采用X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对腐蚀产物结构和微观形貌进行表征.结果表明:广东省大气腐蚀等级主要为C3,其次为C2,属于中度腐蚀;不同特征的环境对大气腐蚀的影响从重到轻依次为重工业、海洋+轻工业复合、海洋和特大城市、中小型城市及乡村;在12个月的试验周期内,Q235钢前6个月的腐蚀速率明显高于后6个月;腐蚀产物主要为花瓣网状和细针状结构的α-FeOOH和γ-FeOOH,在海洋环境中还出现少量β-FeOOH.     

10CrMoAl钢在含Cl~-环境中不同周期腐蚀的对比分析

为了探索在含Cl-环境中10CrMoAl钢的耐腐蚀机制,对10CrMoAl钢进行不同周期(72、168和240 h)的盐雾腐蚀试验,进而对其腐蚀结果进行对比分析,并对试样进行腐蚀速率分析、场发射扫描电子显微镜(FESEM)分析、能谱分析、X线衍射(XRD)分析及电化学阻抗谱分析。结果表明:随着腐蚀时间的延长,腐蚀速率逐渐降低。经过72、168和240 h腐蚀后,10CrMoAl钢的腐蚀速率分别为1.512、1.254和1.232 mm/a;当锈层厚度最大时,Cr和Mo在锈层内富集程度也达到最大,而且伴随着锈层的腐蚀脱落,Cr和Mo又在基体与锈层交界处逐渐富集,有效地阻碍了基体的腐蚀。此外,锈层中FeCr_2O_4的出现导致了Fe_3O_4逐渐消失和γ-Fe_2O_3相对量逐渐增加。锈层中FeCr_2O_4的出现明显改变了腐蚀产物的形成过程。     

高强耐候钢Q450NQR1腐蚀规律和机制

 通过采用周浸腐蚀试验方法研究了Q450NQR1高强耐侯钢和Q345钢在浓度为0.01mol/L的亚硫酸氢钠溶液中,经过6,24,48,72和96h周浸腐蚀试验后的耐腐蚀性能,并测试了不同周浸腐蚀时间后试样的腐蚀电位和腐蚀电流密度.研究发现,Q450NQR1钢腐蚀速率随试验时间延长而下降,其表面的锈蚀产物膜在周浸腐蚀试验48h后基本达到稳定.Q450NQR1钢在浸泡各个周期内相对Q345钢均有更好的耐腐蚀性.电化学极化实验证实Q450NQR1钢的腐蚀电流48h后趋于稳定,而Q345B 48h后腐蚀电流密度略有增大,这与周浸腐蚀试验结果是一致的.微观腐蚀形貌及EDS分析认为这是由于Q450NQR1钢中添加的Cu和Cr元素参与了腐蚀成膜,并促使腐蚀产物膜整齐致密.XRD分析结果表明,Q450NQR1钢随时间延长,腐蚀产物中的α-FeOOH含量不断增加,在48h后含量基本稳定,大量α-FeOOH促使了锈层更加致密稳定,从而提高了Q450NQR1试样的耐腐蚀能力.     

Mn-Cu耐候钢在模拟工业大气环境下的腐蚀行为

利用干湿交替加速腐蚀实验和电化学实验研究了实验钢在模拟工业大气环境下的腐蚀演化行为.结果表明,在腐蚀初期腐蚀速度随循环周期的增加而增大,在后期随循环周期的增加而降低,耐候钢的腐蚀速度与SPA-H钢相当但低于16Mn钢.在腐蚀初期,细晶粒耐候钢比粗晶粒腐蚀速度快,在后期腐蚀速度基本一致.耐候钢锈层分为内外两层,内锈层致密主要由α-FeOOH和少量γ-Fe2O3组成,晶粒尺寸对腐蚀产物的组成影响不大.16Mn钢锈层主要由α-FeOOH,γ-Fe2O3和Fe3O4组成.在腐蚀后期,Cu的作用使耐候钢的耐腐蚀性能优于16Mn钢.电化学实验表明,腐蚀产物促进阴极过程,抑制阳极过程.细晶粒有利于保护性内锈...     

热处理对硝酸熔盐中347H不锈钢腐蚀行为的影响

利用静态熔盐浸泡实验,研究了不同晶粒度的347H不锈钢在565 ℃混合硝酸熔盐(60%NaNO₃+40%KNO₃)中长达120 h的腐蚀行为.通过增重法绘制腐蚀动力学曲线,并研究347H不锈钢的表面腐蚀产物、物相、腐蚀表面微区成分,解释347H不锈钢在硝酸熔盐中的腐蚀机理.结果表明:经过固溶处理调控晶粒度的347H不锈钢在熔盐腐蚀中腐蚀速率有所降低,腐蚀动力学曲线变为线性增长趋势.通过XRD检测得到,347H不锈钢在硝酸熔盐中的腐蚀产物主要是Fe₂O₃和少量的Fe₃O₄及NaFeO₂.Fe₃O₄,结构致密,能有效减小硝酸熔盐对钢基体的腐蚀,导致347H不锈钢在腐蚀后期质量损失有所降低.腐蚀产物形貌和横截面厚度分析结果表明,经过1 160 ℃固溶处理1 h后不锈钢晶粒度达到7级时,腐蚀层厚度达到最低为0.661 μm,此时347H不锈钢在硝酸熔盐中的耐腐蚀性达到最好.     

Ni系低温钢的高温氧化行为研究

为研究Ni系低温钢的高温氧化行为,利用Setsys Evolution型高温同步热分析仪对Fe-3.5Ni和Fe-9Ni钢在700~1200℃的氧化行为进行了研究,采用电子探针(EPMA)、场发射扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)等手段表征了氧化物微观形貌和物相组成.结果表明:700~1200℃条件下氧化2h后,Fe-3.5Ni钢和Fe-9Ni钢的氧化增重曲线规律相似,相同氧化温度条件下,单位面积Fe-9Ni钢的增重量低于Fe-3.5Ni钢.随氧化温度的升高,试样表面依次出现团絮状、晶须状和不规则多边形状Fe₂O₃.氧化分为内氧化和外氧化,内、外氧化层厚度随氧化温度的提高逐渐增加,且900℃是两种钢外氧化层厚度发生突变的临界温度.内氧化层由FeNi₃和混合物(FeO+Fe₃O₄)组成,外氧化层由Fe₂O₃,Fe₃O₄和FeO组成,且外氧化层内包裹着尖晶石相NiFe₂O₄;随着Ni含量增加,NiFe₂O₄增多并形成连续的薄带.     

高铬型钒钛磁铁矿煤基直接还原研究

将高铬型钒钛磁铁精矿、还原剂煤粉和黏结剂按一定比例配料、混匀、模压成型后进行直接还原,研究了煤种、碳氧摩尔比(COR)、还原温度、还原时间和添加剂等因素对高铬型钒钛磁铁精矿还原产物金属化率的影响,采用X射线衍射对还原产物进行物相分析.结果表明:以无烟煤为还原剂,碳氧摩尔比1.2、还原温度1 350℃、还原时间60 min的条件下,未采用添加剂时产物金属化率最高可达89.80%;在碳氧摩尔比1.2、还原温度1 250℃、保温时间30 min、添加质量分数为3%Ca F2条件下,还原产物金属化率达85.27%,有效降低了还原过程的能耗.还原温度低于1 250℃时,产物主要物相为金属铁,同时还有少量的Fe2O3,Fe3O4,Fe3C,Fe0.5M g0.5Ti2O5和Ti O2;1 300℃时,还原产物中出现Fe2VO4;高于1 350℃时,还原产物中出现了(Fe,Cr)和Ti3O5.     

Fe3O4磁性纳米颗粒的RAFT试剂化研究

通过反相微乳液法制备四氧化三铁纳米颗粒(Fe₃O₄ NPs),并用硅烷偶联剂KH570对其改性,以期在Fe₃O₄ NPs表面引入C==C双键,再利用引入的C==C双键与三硫代十二烷酸-2-氰基异丙酯(RAFT试剂)进行反应,得到RAFT试剂化的Fe₃O₄ NPs(Fe₃O₄-g-KH570-RAFT NPs),并对不同阶段的Fe₃O₄ NPs产物的结构与形貌等进行表征.研究中以RAFT试剂接枝率(Gr_RAFT)为指标,考察了反应时间等工艺条件对Gr_RAFT的影响.结果表明:制备的Fe₃O₄-g-KH570-RAFT NPs的平均粒径为10.4 nm,当反应时间为14 h,反应温度为65 ℃,n_KH570/n_RAFT为1/2时,接枝率Gr_RAFT最高达到79.34%.     

纳米Fe_2O_3光催化降解邻苯二甲酸二正辛酯的研究

采用水热合成法,制备了具有中空状的氧化铁(Fe2O3)粒子,然后以卤素灯为光源,以邻苯二甲酸二正辛酯(DOP)水溶液为研究对象,详细探讨了Fe2O3的浓度、DOP的初始浓度、p H值及H2O2浓度等因素对DOP光催化降解效率的影响,并采用GC-MS联用技术对DOP的光催化降解机理进行了研究.结果表明,在不需添加H2O2时,当Fe2O3粒子添加量为100 mg/L、DOP初始质量浓度为20 mg/L及p H值为7时,DOP光催化降解速率最大;降解过程中首先从苯环支链开始降解,之后发生苯环开环,最终矿化为CO2和H2O.     

红格钒钛磁铁矿氧化物相转变及非等温氧化动力学

在对红格钒钛磁铁矿基础特性研究基础上,探讨了其球团氧化过程物相的存在形式和转变过程,并通过热分析法研究了红格矿非等温氧化动力学.结果表明:红格钒钛磁铁矿属于高铬型钒钛磁铁矿,Cr_2O_3的质量分数为1.48%,连晶强度为625 N;主要物相组成为磁铁矿、钛磁铁矿、钒磁铁矿、铬铁矿;温度低于300℃时其氧化速率缓慢;球团氧化过程有价组元物相迁移变化历程为:Fe_3O_4→Fe_2O_3;Fe_2VO_4→(Cr_(0.15)V_(0.85))_2O_3;Fe_(2.75)Ti_(0.25)O_4→FeTiO_3→Fe_9TiO_(15);FeCr_2O_4→(Fe_(0.6)Cr_(0.4))_2O_4,Fe_(0.7)Cr_(1.3)O_3,(Cr_(0.15)V_(0.85))_2O_3.红格矿非等温氧化动力学研究表明:当升温速率为10℃/min时,温度在220~380℃,380~500℃和500~800℃时,反应活化能分别为47.02,14.95和30.36 kJ·mol~(-1).     

X80管线钢的高温氧化行为

利用热重法对X80管线钢高温氧化行为进行系统研究,分析不同温度下氧化增重和氧化铁皮形貌演变规律及合金元素在氧化层与钢基体界面处的分布规律.实验结果表明:700~1200℃范围内,X80钢氧化增重曲线呈现抛物线规律.此外,氧化铁皮厚度随温度升高而增加,特别是当温度高于800℃时,由于金属基体存在相变,氧化铁皮厚度急剧增加.高温条件下X80钢氧化铁皮为典型三层结构,外层为极薄的Fe₂O₃,中间层为Fe₃O₄,内层为粗大柱状晶FeO,并在靠近钢基体处形成一层晶粒细小的内氧化层,内氧化层阻碍了铁氧离子的相互扩散,提高了X80管线钢的高温耐蚀性.     

油田埋地碳钢管道外腐蚀行为研究

针对大庆油田龙虎泡作业区埋地碳钢管道外腐蚀较为严重的情况,通过检测埋管防护层破损点周围土壤的物理、化学性质和硫酸盐还原菌（SRB）数量,分析土壤的腐蚀性。采用扫描电镜能谱（SEM-EDS）、X射线衍射（XRD）和红外光谱（IR）等技术对管道外壁腐蚀物的形貌、元素组成和矿物成分等进行了表征和分析。借助动电位极化曲线和电化学阻抗谱（EIS）进一步研究了埋地碳钢管道外壁在土壤浸出液中的腐蚀行为。结果表明,作业区潮湿的盐碱性土壤环境和复杂多变的土壤性质使该地区埋地碳钢管道发生腐蚀;腐蚀产物主要包括Fe₃O₄和FeOOH,其中FeOOH位于外层,Fe₃O₄位于内层;腐蚀产物通过参与阴极反应或充当大阴极来加剧管道腐蚀。     

X65MS钢在饱和H2S/CO2环境下的腐蚀产物研究

利用高温高压反应釜模拟酸性油气输送环境,研究X65MS管线钢在饱和H₂S/CO₂环境下的腐蚀行为.采用加速腐蚀实验法评测不同浸泡周期下的平均腐蚀速率.借助X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)和电子探针(EPMA)等测试技术,分析了不同实验周期下氧化产物膜层的物相组成、表面形貌和截面形貌.结果表明,根据平均腐蚀速率随时间变化曲线的走势与氧化膜层的结构特征,腐蚀过程分为三个阶段.腐蚀过程以H₂S腐蚀为主,氧化产物主要为硫铁化合物(Fe_○xS_○y).随着浸泡时间的增加,铁元素比例减小,富S相比例增大,腐蚀产物膜层厚度增加,结构由疏松逐渐变为均匀、致密,腐蚀产物顺序为马基诺矿(Mackinawite)→过渡相陨硫铁(Troilite)→磁黄铁矿(Pyrrhotite),稳定的磁黄铁矿对X65MS管线钢基体的耐蚀性起到保护作用.     

添加铁氧化物和活性炭对玉米秸秆两相厌氧消化性能和微生物学特性影响研究

为了提高玉米秸秆厌氧消化性能,将铁氧化物（Fe₂O₃,Fe₃O₄）和活性炭分别添加到玉米秸秆两相厌氧消化系统中的酸化相和甲烷相进行试验。结果表明,在酸化相和甲烷相中分别添加Fe₃O₄粉末和活性炭粉末（PAC）的试验组效果最佳。Fe₃O₄粉末添加到酸化相后,挥发性脂肪酸（volatile fatty acids,VFAs）与乙醇的总含量比对照组中两者的总含量提高了25.4%。酸化结束后加入活性炭粉末继续进行甲烷化试验,玉米秸秆累积产甲烷量达到7 965 mL,比对照组提高了27.8%。与对照组相比,添加Fe₃O₄粉末和活性炭粉末试验组的t₈₀（累积产甲烷量达到总甲烷产量的80%所用的时间）缩短了8 d,电导率提高了33.3%。从微生物群落角度分析,在Fe₃O₄+PAC试验组中,细菌优势菌属为Clostridium_sensu_stricto_1,古菌优势菌属为Methanobacterium,可以提高H₂利用率并且促进厌氧过程中的直接种间电子传递（direct interspecies electron transfer,DIET）。因此,Fe₃O₄粉末和活性炭粉末的添加可以有效提高玉米秸秆厌氧消化产甲烷潜力。