三种金属材料在四氯化硅溶液中的腐蚀性能研究

采用失重法测定316L钢、304钢、20号碳钢在四氯化硅溶液中的腐蚀速率，并利用光学显微镜观察其表面形貌，从而评价其耐蚀性能。结果表明：三种金属材料在四氯化硅沸腾溶液中耐腐蚀性能从好到差依次为316L钢〉304钢〉20号碳钢，316L钢在沸腾的四氯化硅溶液中平均腐蚀速率小于0．01mm／a，能够满足四氯化硅提纯设备的要求。     

CaCl_2型采出水对原油储罐底板的腐蚀影响分析

针对吐哈油田原油储罐底部穿孔泄露影响油田正常生产及安全的问题,开展了腐蚀过程及影响因素分析研究。在原油储罐内进行现场挂片120 d后计算失重腐蚀速率,应用扫描电镜(SEM)分析腐蚀挂片表面的微观形貌,对储罐底部水溶液和储罐钢材进行成分分析,通过电化学方法研究了储罐钢的腐蚀过程,并测试Cl-和Ca2+对钢材的腐蚀速率影响。结果表明,挂片在罐底水溶液中出现不均匀的坑蚀,挂片失重速率为0.22 mm/a,电化学测试腐蚀速率为0.15 mm/a,瞬时腐蚀速率有增加趋势,碳钢表面出现二次钝化溶解现象,在罐底介质中Cl-和Ca2+的增加会加速腐蚀。为原油储罐底板腐蚀泄露的分析及治理奠定了基础。     

20号钢在减黏油水中的腐蚀模拟实验及缓蚀剂性能评价

某炼油厂由于常年加工高酸原油,导致设备腐蚀严重.通过取样分析,发现较明显的腐蚀部位为塔顶冷凝系统和流出管线,材质为20号钢.根据现场腐蚀环境,采用挂片失重法,评价了PF99、WS01、LH01缓蚀剂在减黏油水混合物中的缓蚀性能.实验表明,在这种油水混合物体系下,PF99能够达到理想的缓蚀效果,试片表面腐蚀产物很薄,易去除,金属表面较光洁,最佳添加量为质量分数0.01%,缓蚀效率达93.79%,能有效抑制20号钢在减黏油水混合物中的腐蚀.     

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。     

20#碳钢管道内沉积物对腐蚀行为的影响

 塔河油田地面原油集输金属管道主要材质为20^#碳钢。地面原油集输金属管道腐蚀主要为内壁点蚀,点蚀区域存在有沉积物。为研究沉积物对地面原油金属集输管道的腐蚀行为的影响,在对管道内壁沉积物类型分析的基础上,通过将无、有沉积物覆盖的20^#碳钢试片挂入高压釜来模拟现场腐蚀实验,应用失重法分析、电位极化曲线测试、丝束电极测试及扫描电镜技术对无沉积物覆盖的20^#碳钢试片及有沉积物覆盖下的20^#碳钢试片的腐蚀失重速度、腐蚀过程、腐蚀电位分布及扫描电镜特征进行测试。分析表明：无沉积物覆盖区20^#碳钢相比有沉积物覆盖腐蚀失重速度小;两者腐蚀过程均受阴极扩散控制,后者阳极过程受到促进,腐蚀电位降低、耐蚀性变差;前者腐蚀电位分布随时间变化不大,以全面腐蚀为主,后者腐蚀电位分布随时间变化大,点蚀特征明显,建立了无、有沉积物覆盖的20^#碳钢腐蚀行为影响过程模型。     

CO2辅助蒸汽驱对四种钢的腐蚀性能影响模拟

CO₂辅助蒸汽驱是稠油开采的新型方式,但有关CO₂辅助蒸汽驱注气井中井下管柱CO₂腐蚀行为的研究较少。为此,利用高温高压釜模拟CO₂辅助蒸汽驱注气井筒工况,在CO₂分压为2 MPa,240 ℃的条件下,对4种常用的油套管钢进行了失重腐蚀挂片试验,得到了模拟工况下油套管钢的腐蚀速率,利用SEM观察了4种材质的微观腐蚀形貌,并采用SEM和EDS对4种管材的腐蚀产物进行了表征。结果表明,在实验条件下,4种材质的均匀腐蚀速率均小于油田的腐蚀控制指标（0.076 mm/a）;N80钢的腐蚀形态为均匀腐蚀,而3Cr、9Cr和13Cr钢的腐蚀形态为局部腐蚀;4种钢材的腐蚀速率均满足CO₂辅助蒸汽驱注气井筒腐蚀控制要求。     

3Cr板耐蚀性能的研究

运用线性极化法(LPR)和电化学阻抗谱(EIS)对其电化学性能进行了测试,实验表明3Cr板极化电位和电化学阻抗均高于碳钢,同时通过腐蚀失重法,研究比较碳钢和3Cr钢在模拟塔里木油田环境中的CO2腐蚀行为,结果表明:在模拟CO2腐蚀环境中,3Cr钢的腐蚀速率为0.77 mm/a,碳钢腐蚀速率为1.31mm/a,碳钢腐蚀速率是3Cr钢的1.5倍多。     

陕北气田甲醇回收塔腐蚀结垢特性研究

为考察陕北气田甲醇回收塔腐蚀结垢情况,确保系统高效、安全生产,在对现场水质分析的基础上,通过现场试验,对比20R、J55、A3、N80、L316 5种钢材在回收塔上、中、下3层的腐蚀情况;以现场水样作为腐蚀介质,结合回收塔腐蚀结垢产物分析、室内动态腐蚀实验、电化学实验结果解析甲醇回收系统腐蚀结垢机理。研究结果表明,甲醇回收塔腐蚀较严重,回收塔由上至下层位腐蚀依次加重; 80℃时,在20R与L316接触区域,20R钢腐蚀加重,L316腐蚀速率为零,无腐蚀现象; 20R腐蚀监测挂片点蚀严重,其上的腐蚀产物主要以氧、铁原子为主,溶解氧是引起甲醇回收系统腐蚀的主要因素之一。鉴于此,针对性地提出甲醇回收塔的腐蚀防治对策:回收塔与塔座接触区域在经济允许条件下使用L316,避免与20R接触从而加重腐蚀;选择投加高效能缓蚀剂可以有效减缓腐蚀。     

温度对油套管用钢腐蚀速率的影响

通过模拟塔里木油田现场环境进行腐蚀试验,研究井下不同井段腐蚀环境下KO110和3Cr110油套管用钢的腐蚀形态以及腐蚀速率,确定表面腐蚀产物的成分.结果表明:在90℃附近两种材料出现腐蚀速率的最大值,KO110为9.9437mm/a,3Cr110为5.9734mm/a;3Cr110在低温下(90℃以下)的腐蚀速率远小于KO110,在90℃以上与KO110的腐蚀速率相当,甚至要高于KO110;KO110局部腐蚀相当严重,3Cr110表现出了良好的抗局部腐蚀性能,在整个温度区间,局部腐蚀很轻微.     

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.     

锌对316L奥氏体不锈钢氧化膜影响的XPS分析

通过模拟压水堆-回路高温高压水化学环境,对316L奥氏体不锈钢进行了10、60和120μg/L锌浓度下的动水加锌实验,用X射线光电子能谱(XPS)对其表面氧化膜结构进行分析.结果表明,加锌能有效降低材料的腐蚀速率,在一定范围内加锌浓度(10~60μg/L)越高,腐蚀增重越小;锌对铁镍尖晶石结构中的Fe2+和Ni 2+有替换作用,形成稳定的ZnCr2O4.     

基于试验的天然气集输管道失效性机理分析

为分析天然气集输管道的腐蚀失效行为,确定集输管线腐蚀形貌特征与产物成分,查明其腐蚀失效特征、腐蚀类型及失效机理。管道失效性分析以试验研究为主要手段,通过表面宏观测量分析管道内壁的腐蚀部位及宏观特征,开展材料力学性能、显微硬度、化学成分、金相分析等试验检测管道材质。对腐蚀穿孔处取样,采用扫描电镜（SME）进行微观形貌分析,结合能谱分析(EDS)和X射线衍射（XRD）技术对腐蚀产物作进一步物相分析。结果表明：管样失效处基体化学成分和材料力学性能符合国家标准要求,金相组织正常。管道钢L245在高矿化度水环境下发生CO2腐蚀,形成疏松、多孔且带裂纹的簇状腐蚀产物,腐蚀产物主要成分为FeCO3和Fe2O4,腐蚀产物膜与金属基体结合强度低,流体介质冲刷发生剥离并加速金属溶解和腐蚀性物质扩散,形成具有自催化的电化学腐蚀。     

氯化氢催化氧化反应器材质研究

选取哈氏C-2000、哈氏C-4、Inconel600、Incoloy825、316 L、Ni-6及纯Ta等7种有代表性的金属材料,开展了耐腐蚀性评价实验。根据实验前后挂片失重率与厚度变化情况及挂片在催化氧化反应体系中的腐蚀速率,确定了不同金属材料在氯化氢催化氧化反应体系中的耐腐蚀性。实验表明,Ta耐腐蚀性能最好,耐腐蚀率为0.309 3 g/(dm2·月)、0.053 0 mm/年;其次为Inconel 600,耐腐蚀率为0.566 8 g/(dm2·月)、0.230 2 mm/年。     

液固流动相中不锈钢耐颗粒冲刷腐蚀性能研究

采用自制的旋转冲刷腐蚀失重装置，研究了湿法磷酸中固体颗粒的性质，如固含量，粒径等环境参数对不锈钢316L和904L冲刷腐蚀速率的影响，并在扫描电镜下观察了不锈钢腐蚀的形貌，试验结果表明，CaSO4结晶颗粒固含量质量分数由10％增加到50％时，冲刷腐蚀速率有所增大，316L不锈钢主要以腐蚀为主，且表现为晶间腐蚀，当浆体中含有SiO2固体颗粒时，液相腐蚀性得到降低，虽然不锈钢904L耐液相腐蚀性能优良，但耐冲刷（磨损）性能较差，尤其当SiO2粒径增大时，冲刷腐蚀速率明显增大。     

合金元素对SHS伴生金属涂层基本性能的影响

 为探究合金元素对伴生金属涂层基本性能的影响,选用Ф78 mm×8 mm×550 mm的无缝钢管,在管内壁距离管端200~350 mm处提前开设150 mm×10 mm×4 mm的长形槽,采用自蔓延高温合成技术制备添加不同含量合金元素的伴生金属涂层。通过维氏硬度测量、电子显微扫描、酸液浸泡腐蚀试验,分别探究不同合金元素对伴生金属涂层孔隙、裂纹、硬度以及耐蚀性能的影响。结果显示,添加 Nb、Cr 元素后伴生金属层硬度提高,孔隙与裂纹明显减少,金相组织趋于均匀化。伴生金属层的耐蚀性能与Cr、Nb元素添加量成正比,ZrO₂的添加量影响不大。耐蚀性最好的伴生金属涂层腐蚀仅失重0.271 g,失重率为2.71%,失重率仅为纯铁层的21.22%。结果表明,Nb、Cr元素的加入能有效改善伴生金属涂层的基本性能,而Zr元素对涂层性能影响较小。     

锈坑应力集中对钢筋力学性能的影响

为了揭示锈蚀钢筋力学性能退化现象的本质,用锈后钢筋的最大截面损失率来表征其力学性能的变化.利用电化学快速锈蚀方法,获得了质量损失率在0～55%之间不同锈蚀程度的HRB335热轧钢筋.根据锈坑深度和残余截面周长的量测值及锈蚀形态,判断截面削弱最严重的位置,并估算出最大截面损失率,建立了锈蚀钢筋质量损失率与最大截面损失率之间的回归方程.通过静拉伸试验得到了锈蚀钢筋试件的名义强度值和断后延伸率.实验结果表明:锈蚀钢筋与未锈钢筋的名义强度比可近似取锈后钢筋的最大残余面积率,受锈坑应力集中的影响甚微;锈蚀钢筋的断后延伸率随最大截面损失率呈指数下降,受锈坑应力集中的影响显著.模拟锈坑的有限元分析结果与实验结果相同.锈蚀钢筋的脆性化倾向可能导致的结构或构件脆性破坏在评估和加固锈后钢筋混凝土结构时应予以重视.     

316L-20G双金属复合管焊缝组织元素扩散分析

通过对20G钢内衬316L金属复合管的焊缝区、316L基体以及20G钢进行EDS元素扫描,再采用扫描电镜对316L焊缝区、20G钢焊缝区进行线扫描分析,对焊缝组织主要合金元素的扩散进行了研究。结果表明：焊缝过渡层中合金元素被碳钢稀释,碳原子向316L和焊缝扩散,同时316L和焊丝中的合金元素Cr、Ni也向碳钢中渗透,但过渡层起到了良好的隔离作用,致使316L不锈钢金属中合金元素含量没有明显降低,保持了316L母材耐腐蚀性能。     

锈损冷成型钢表面形貌及力学性能

为研究锈蚀对冷成型钢表面形貌特征和力学性能的影响,对工业环境下服役10 a的冷成型钢进行表面三维形貌扫描、单调拉伸试验和断口扫描,得到了锈蚀钢材表面二维和三维形貌图、锈蚀损伤参数、应力-应变曲线、力学性能指标以及微观断口形貌图,并分析了锈蚀损伤参数、力学性能指标的变化规律,最后建立了锈蚀冷成型钢材料本构模型.结果表明:随着锈蚀程度增加,钢材表面蚀坑数量减少且蚀坑形貌发生明显变化,均匀锈蚀所占比例、最大蚀坑深度逐渐增大,锈蚀钢材表面变得越来越粗糙;弹性模量、屈服强度、极限强度、断后伸长率随材料损失率的增加呈线性下降趋势,屈服平台变短甚至消失,宏、微观断口形貌变化明显,并且所建立的本构模型能够精准地反映锈蚀冷成型钢应力-应变曲线的变化趋势.     

Effects of environmental factors on corrosion behaviors of metal-fiber porous components in a simulated direct methanol fuel cell environment

To enable the use of metallic components in direct methanol fuel cells (DMFCs), issues related to corrosion resistance must be considered because of an acid environment induced by the solid electrolyte. In this study, we report the electrochemical behaviors of metal-fiber-based porous sintered components in a simulated corrosive environment of DMFCs. Three materials were evaluated: pure copper, AISI304, and AISI316L. The environmental factors and related mechanisms affecting the corrosion behaviors were analyzed. The results demonstrated that AISI316L exhibits the best performance. A higher SO₄2- concentration increases the risk of material corrosion, whereas an increase in methanol concentration inhibits corrosion. The morphological features of the corroded samples were also characterized in this study.     

交变荷载与腐蚀环境耦合作用下拉索钢丝腐蚀行为特征及预测

为探究和预测交变荷载和腐蚀环境耦合作用下拉索钢丝的腐蚀行为,通过加速试验制定不同锈蚀等级下的钢丝锈蚀图例,测量了相应锈蚀等级下锈蚀钢丝失重量、名义抗拉强度和断后延伸率,使用图像小波分解技术探讨了HSV和RGB色彩模式在表征钢丝锈蚀图像整体颜色与局部边缘轮廓特征方面的适应性,分析了不同锈蚀等级下钢丝锈蚀图像小波系数分量的L1范数均值和L1范数百分比与锈蚀钢丝平均失重量的相关性,建立了钢丝平均失重量的预测模型。研究发现:交变荷载和盐雾环境耦合作用下拉索钢丝呈现出明显的局部坑蚀现象,且钢丝名义抗拉强度和断后延伸率均随锈蚀失重量的增加而减小;钢丝腐蚀形态的改变主要体现在腐蚀钢丝表观颜色浓度和亮度的改变,而HSV色彩模式中的饱和度分量可较好地反映钢丝锈蚀图像整体颜色的变化,RGB色彩模式中的蓝色分量可较好地反映钢丝锈蚀图像局部蚀坑周围局部亮度的变化;拉索钢丝腐蚀图像与腐蚀失重量、名义抗拉强度之间存在良好的线性回归关系,可用于预测钢丝锈蚀失重量和名义抗拉强度。