CO2环境介质下16Mn钢的高温高压腐蚀性能

利用高温高压釜,通过失重法、SEM、XRD以及电子探针微观结构分析等方法,对16Mn钢在3种不同高温条件下以及1 MPa分压的饱和CO2环境介质中的腐蚀性能进行研究.结果表明,在60、90、120℃下,16Mn钢发生严重的CO2腐蚀,表现出高的腐蚀速率,且伴有不同程度的点蚀、条状腐蚀特征.随着温度的升高,腐蚀速率呈下降再上升的趋势,90℃时最小,各温度下表面都生成了Fe3C为主的腐蚀产物膜。研究发现,Cl-为点蚀的"激发剂",并且在点蚀坑内富集,导致局部Cl-浓度差不同,形成电偶腐蚀,促进点蚀发生;腐蚀过程显示CO2腐蚀的局部腐蚀特征是各种因素相互作用的结果.     

SRB对AZ91镁合金在含氯离子溶液中腐蚀的影响

通过引入硫酸盐还原菌(SRB) 来改善AZ91镁合金在含氯离子溶液中的腐蚀情况.发现:镁合金在无菌和含菌介质中的腐蚀均为点蚀;当Cl-含量低于1.5 g/L时,含菌和无菌试样表面仅出现微小的点蚀坑,两种试样的腐蚀速度相差不大,说明在低Cl-含量的溶液中,SRB对镁合金腐蚀的影响作用不大;当Cl-含量高于1.5 g/L时,两种试样表面的点蚀坑扩展,腐蚀速度随着Cl-浓度的增加而增大,且含菌试样的腐蚀速度要明显低于无菌试样,腐蚀电流密度和腐蚀电位随着Cl-浓度的增加而分别增大和降低,说明在高Cl-含量的溶液中,SRB生物膜的存在显著地降低了镁合金对Cl-的腐蚀敏感性.     

Al-Mg/Ti-Mg脱氧钢中夹杂物诱发点蚀行为研究

以不同脱氧方式熔炼的海洋工程用钢为研究对象,利用SEM、EDS及Image-Pro Plus 6.0软件对钢中夹杂物形貌、组成及尺寸分布等进行表征,通过3.5%NaCl溶液中阳极极化及腐蚀实验对钢中夹杂物诱发点蚀的行为进行探究。结果表明,与Al-Mg脱氧钢相比,Ti-Mg脱氧钢中形成了含有TiO_x的复合氧化物,夹杂数量更多且平均尺寸更小(小于1μm),有利于MnS的异质形核析出及弥散分布;低腐蚀活性的含TiOx复合氧化物及高度分散、异质局部析出MnS夹杂具有较低的点蚀敏感性及自腐蚀催化作用,降低了点蚀的诱发及扩展,有效提高了钢的抗点蚀性能。     

高强系泊链钢在二氧化硫污染海洋大气环境下的应力腐蚀行为

随着陆地油气资源枯竭,越来越多的国家正在寻求开发利用海洋资源。为避免海上石油平台在海啸、台风和巨浪等恶劣环境倒塌,抗拉强度高达1000 MPa的R5级系泊链钢被广泛应用于海上石油平台。然而,以往的研究证明应力腐蚀开裂是导致系泊链钢失效的主要因素。因此,研究系泊钢的应力腐蚀过程具有重要意义。本文旨在研究海洋大气环境下硫化物浓度对系泊链钢应力腐蚀行为的影响规律及机制。本文采用了慢应变速率拉伸、电子背散射衍射和扫描电镜研究了硫化物浓度对系泊链钢应力腐蚀行为的影响规律,采用了电化学极化、X射线光电子能谱和X射线能谱等手段研究了不同硫化物浓度对系泊链钢腐蚀行为的影响,以此为基础阐明了高强系泊链钢在海洋大气环境下的应力腐蚀机制。研究结果表明,随着模拟海洋大气环境中SO₂污染程度的增加,腐蚀电流密度增大,腐蚀产物致密性更高,更易萌生点蚀。随着模拟海洋大气环境中SO₂污染程度的增加,系泊链钢的应力腐蚀敏感性增大。断口结果表明应力腐蚀裂纹萌生于点蚀,裂纹以沿晶和穿晶混合的方式扩展。由此总结系泊链钢在该环境下的应力腐蚀由阳极溶解机制和氢脆机制共同控制。     

管道表面蚀坑-裂纹的应力强度因子分析

针对在役的海底管道遭受腐蚀疲劳损伤时其管道表面出现点蚀坑问题,应力强度因子成为衡量蚀坑向裂纹转变的临界条件之一.断裂力学的腐蚀疲劳寿命分析的基础是腐蚀疲劳裂纹扩展,裂纹的不稳定扩展又由应力强度因子来判别.因此,在腐蚀疲劳破坏中,将点蚀坑和应力强度因子结合起来研究变得尤为重要.基于应力集中是导致裂纹萌生的主导因素,建立了双参数蚀坑模型,合理地解释了腐蚀疲劳裂纹在蚀坑处萌生位置差异的现象.在管道内流体压力的作用下,管道外表面轴向I型裂纹在环向应力的作用下成为最为危险的一种裂纹型式.基于线弹性断裂力学,利用ABAQUS软件,在管道内压作用下,采用二维模型,对管道表面的轴向I型蚀坑+裂纹的应力强度因子展开了分析.结果显示,蚀坑对裂纹应力强度因子的取值产生明显影响,可显著降低裂纹扩展的门槛值.进一步采用三维模型,利用扩展有限元法,对影响轴向I型蚀坑-裂纹应力强度因子的蚀坑参数开展了敏感性分析.结果显示,蚀坑参数的不同,对蚀坑-裂纹应力强度因子、裂纹形状因子的影响趋势各异.随着蚀坑参数深径比?、深度d的增大,蚀坑-裂纹应力强度因子的取值也逐渐变大;蚀坑参数深径比?、深度d对形状因子F取值的影响存在一定的区间效应.     

超高强度钢在大气环境中应力腐蚀行为研究

 采用慢应变速率拉伸测试技术研究了一种新型超高强度不锈钢Cr12的应力腐蚀开裂(SCC)行为,结合扫描电镜对应力腐蚀断口形貌进行观察和分析.结果表明,Cr12钢的空拉试样有明显的颈缩现象,断口四周平齐,为裂纹的起源与快速扩展区,以准解理断裂形貌为主.在弱酸性溶液中SCC敏感性增大,断口仍为准解理形貌,局部出现滑移台阶.在弱酸性气氛环境中,氧在薄液膜中的扩散能更快地到达金属表面,阴极反应的供氧量充足,阴极极化强化,钝化膜的稳定性和完整性受到破坏,点蚀更容易发生,从而增大了其SCC敏感性.Cl－通过诱发点蚀形成和阻碍钝化膜修复显著提高了Cr12钢的应力腐蚀敏感性,降低了钢的强度和塑性.应力腐蚀裂纹起源于点蚀坑处,SCC机制可用滑移－膜破裂理论进行解释.     

300M超高强度钢电化学性能及应力腐蚀开裂

采用动电位扫描技术和慢应变速率拉伸试验研究了超高强度钢300M在3.5%NaCl溶液中的应力腐蚀行为,并利用扫描电镜观察了不同外加电位下的断口形貌.300M钢在3.5%NaCl溶液中开路电位下的应力腐蚀开裂机制为阳极溶解型,Cl-的存在明显地增加了材料的应力腐蚀开裂敏感性.阳极电位-600 mV下300M钢溶解速率加快,表现出较高的应力腐蚀开裂敏感性,断面收缩率损失由开路电路下的52.6%升高至99.5%,裂纹起源于表面点蚀坑处,应力腐蚀开裂为阳极溶解型机制.阴极电位-800 mV下材料处于阴极保护电位范围,表现出较低的应力腐蚀开裂敏感性,强度和韧度与空气中拉伸的数值相近,开裂机制为阳极溶解和氢致开裂协同作用.在更低电位(低于-950 mV)下,300M钢的应力腐蚀开裂机制为氢致开裂,在氢和拉应力的共同作用下表现出很大的应力腐蚀开裂敏感性.     

化学-力学耦合作用下混凝土内钢筋蚀坑的演化及分布规律

基于概率与统计知识,对化学-力学耦合作用下钢筋蚀坑的演化及其分布进行研究.结果表明氯盐侵蚀下钢筋蚀坑的演化可分为3个阶段:微观非稳态点蚀形核、细观亚稳态蚀坑、宏观稳态蚀坑.单一氯盐腐蚀作用下形成的宏观稳态蚀坑深度相对较小,而拉应力的引入将加剧钢筋表面化学/物理性质的不均匀,从而导致宏观稳态蚀坑深度较大.在氯盐及其与拉应...     

AISI316L奥氏体不锈钢在摸拟人体组织液中腐蚀疲劳裂纹萌生的初步研究

AISI316L奥氏体不锈钢是较常用的金属植入材料之一.但在临床应用中,由它制成的植入物特别是全髋关节,常因腐蚀疲劳破断而失效.本文对316L不锈钢在Hank’s溶液中的腐蚀疲劳裂纹萌生机理进行了初步研究.结果发现,在Hank’s溶液中,自然钝化的316L不锈钢在稳定钝化态下,裂纹的萌生是由交变应力引起的微观塑性变形和Hank’s溶液交互作用的结果;在有点蚀产生的非钝化态下,裂纹的萌生是点蚀和腐蚀疲劳相叠加的结果.316L不锈钢经离子氮化表面处理后,提高了在Hank’s溶液中的抗点蚀能力,但在外加腐蚀电位的苛刻条件下,困氮化层发生晶间腐蚀和脱落而加速了裂纹的萌生     

库尔勒土壤环境中X70管线钢剥离涂层下的腐蚀特征

利用矩形剥离缝隙模型研究了库尔勒土壤模拟溶液中X70管线钢剥离涂层下的滞留液化学特征以及X70钢腐蚀特征.随着浸泡时间的延长,缝内滞留液的p H值逐渐下降直至稳定.Cl-在缝内滞留液中有不同程度的聚集,其中在缝隙底部的质量浓度最高.SO2-4的质量浓度在腐蚀初期表现为随距离增加而降低,到腐蚀后期表现为随距离增加而升高.HCO-3和NO-3的质量浓度从漏点至缝底有小幅降低.阳离子的质量浓度变化不明显.缝内X70钢的腐蚀形貌表现为明显的点蚀,且随距漏点距离的增加,点蚀越严重.     

基于氯离子时变扩散钢筋混凝土锈胀裂缝时变可靠度研究

基于氯离子Fick扩散定理和法拉第定律,通过研发的四电极传感器体系获得含氯离子混凝土模拟液中腐蚀电流密度规律以及混凝土中氯离子时变扩散系数,建立氯离子时变扩散钢筋腐蚀速率模型;在此基础上基于弹性断裂力学和坑蚀模型,建立坑蚀锈胀裂缝时变可靠度模型,采用Monte Carlo方法求得钢筋混凝土锈胀裂缝时变可靠度.研究表明,基于研发的MnO2参比电极四电极传感器体系平均腐蚀电流密度随氯离子浓度增加而线性增加,随时间增加趋于恒定.采用考虑氯离子时变扩散钢筋腐蚀电流在服役期间钢筋腐蚀电流密度减小.坑蚀锈胀裂缝开始时间在第10~15年;随保护层厚度和钢筋直径增加以及表面氯离子浓度减小,钢筋混凝土坑蚀裂缝宽度减小.研究结果对氯离子诱发的钢筋混凝土坑蚀腐蚀裂可靠度预测具有重要的参考价值.     

压水堆一回路主管道316 L不锈钢的电化学腐蚀行为

通过中心复合设计试验法设计试验,结合动电位极化曲线和电化学阻抗谱的测量以及氧化膜形貌观察和成分测量,研究了温度(30~350℃)、Cl-质量浓度(10~1000μg·L-1)和溶解氧质量浓度(0~200μg·L-1)3种因素对压水堆一回路主管道316L不锈钢电化学腐蚀性能的影响.结果表明:温度是影响316L不锈钢电化学腐蚀性能最显著的因素,温度越高,腐蚀电流密度越大,点蚀电位越低;Cl-浓度和溶解氧浓度对316L不锈钢电化学腐蚀性能的影响与温度密切相关,温度较低时(T<150℃),Cl-浓度和溶解氧浓度均对316L腐蚀电流密度几乎无影响,但点蚀电位却随Cl-浓度增加和溶解氧浓度的降低而降低;温度较高时,分别为T>130℃和T>150℃,Cl-浓度和溶解氧浓度均对316L点蚀电位几乎无影响,但腐蚀电流密度却随Cl-和溶解氧的浓度增加而显著增加,腐蚀加剧.电化学阻抗谱的测量和氧化膜形貌的观察也进一步验证了上述试验结果.     

钢筋表面微区电位分布的原位测量

应用自行研制的扫描微参比电极联机测量系统,原位测量了钢筋在模拟混凝土孔隙液中表面微区电位分布.结果表明,钢筋在纯饱和Ca(OH)2溶液中处于钝态.当溶液的pH降低和外加Cl-时,钢筋表面微区电位分布即发生变化,电位差变大,钢筋表面随之发生点腐蚀.     

Effect of hydrogen on the stress corrosion cracking behavior of X80 pipeline steel in Ku'erle soil simulated solution

Hydrogen was a key factor resulting in stress corrosion cracking (SCC) of X80 pipeline steel in Ku'erle soil simulated solution. In this article, the effect of hydrogen on the SCC susceptibility of X80 steel was investigated further by slow strain rate tensile test, the surface fractures were observed using scanning electron microscopy (SEM), and the fracture mechanism of SCC was discussed. The results indicate that hydrogen increases the SCC susceptibility. The SEM micrographs of hydrogen precharged samples presents a brittle quasi-cleavage feature, and pits facilitate the transgranular crack initiation. In the electrochemical impedance spectroscopy (EIS) measurement, the decreased polarization resistance and the pitting resistance of samples with hydrogen indicate that hydrogen increases the dissolution rate and deteriorates the pitting corrosion resistance. The potentiodynamic polarization curves present that hydrogen also accelerates the dissolution rate of the crack tip.     

用循环伏安法研究钼酸盐对软钢的缓蚀作用

把软钢加工成旋转圆盘电极,用循环伏安法,研究软钢在去空气和空气饱和的中性低硬度水中钼酸盐的缓蚀性能,以及钼酸盐与亚硝酸盐的协同效应。通过测定点蚀电位再钝化电位和点蚀临界氯离子浓度等参数来评定体系的抗点蚀性能。实验结果表明:钼酸盐比亚硝酸盐对软钢有更好的抗点蚀性能。亚硝酸盐有利于钝化;而钼酸盐有利于再钝化。当它们结合使用时,由于性能的相互补偿,产生很好的协同效应。旋转环盘电极的研究表明,钼酸盐改善再钝化性能是由于形成铁的不溶性钼酸盐化合物所致。     

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。     

集输管线腐蚀原因分析

研究了青海油田集输管线腐蚀的主要原因。结果表明：水样中高氯离子含量、高总含盐量、高矿化度是影响管线腐蚀加剧的重要原因。细菌微生物参与了管线的腐蚀反应，它与溶液中氯离子共同作用，使管线局部腐蚀加剧。同时管线还受到由硫化氢引起的应力腐蚀作用，使得管线既可能由于坑蚀或孔蚀导致腐蚀穿孔，还可能由于应力腐蚀而导致突发性开裂。     

溶液pH值对不锈钢亚稳态孔蚀行为的影响

用测试动电位的电流-时间曲线法研究了不锈钢在不同pH值的NaCl溶液中的亚稳态孔蚀行为.结果表明,随溶液pH值升高,316L不锈钢在NaCl溶液中的亚稳孔形核电位Em和孔蚀电位Eb均正移;不同NaCl浓度下,Em和Eb随溶液pH值的变化趋势基本一致.溶液pH值对亚稳孔形核数有明显影响,随pH值升高形核数降低.但pH值对亚稳态孔蚀过程的动力学参数,包括亚稳孔生长速度、峰值电流和平均寿命,均影响不大.