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。     

钼对低合金钢硝酸盐体系应力腐蚀的影响

以高风温热风炉用钢的沿晶应力腐蚀开裂问题为背景,研究了Ｍｏ对低合金钢在硝酸盐溶液中的应力腐蚀行为。结果表明,低合金钢中加入合金元素将使钢中贝氏体和／或珠光体含量增大,从而提高了材料的稳定性和抗ＳＣＣ耐蚀性。提出了低合金钢／硝酸盐溶液体系的“温度－钼含量－ＳＣＣ图”。     

钼对低合金钢硝酸盐体系应力腐蚀的影响

以高风温热风炉用钢的沿晶应力腐蚀开裂问题为背景，研究了Ｍｏ对低合金钢在硝酸盐溶液中的应力腐蚀行为。结果表明，低合金钢中加入合金元素将使钢中贝氏体和／或珠光体含量增大，从而提高了材料的稳定性和抗ＳＣＣ耐蚀性。提出了低合金钢／硝酸盐溶液体系的“温度－钼含量－ＳＣ”。     

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。     

用插销法研究低碳和低合金钢焊接接头的应力腐蚀

提出用插销法作为评定低碳、低合金钢焊接接头应力腐蚀破裂（ＳＣＣ）性能的方法，并以施加于插销的临界初始应力δｉｍｐＳＣＣ作为评定ＳＣＣ抗力的指标。用不同型号焊条焊制的２０ｇ和１６ＭｎＲ钢焊接接头ＨＡＺ各区及焊缝在沸腾混合硝盐溶液（ＭＮＳ）中的ＳＣＣ第三性的试验结果表明：以插销法的σｉｍｐＳＣＣ与分别以恒载拉伸法的σＳＣＣ和以悬臂弯曲法的Ｊ１ＳＣＣ评定的接头各区ＳＣＣ抗力的变化规律是一致的。文中还对Ｓ     

用慢应变速率法评定低合金钢焊接接头的应力腐蚀破裂

用慢应变速率法研究了4种低合金海洋用钢焊接接头在人工海水自腐蚀状态和阴极极化状态下的应腐蚀行为,试验结果表明,在自腐蚀情况下,不会发生任何类型的应力腐蚀破裂,但在阴极极化状态下则可能由于过负的保护电位而产生电位而产生氢脆型应力腐蚀破裂,提出了以氢脆临界转变电位EHEC作为评定环境氢脆敏感性的定量指标,用以代替析氢电位作为最大的阴极保护电位。     

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。     

大气腐蚀在低合金钢显微组织中的发生与发展

采用光学金相技术结合交流阻抗测量,分析了三种低合金钢在模拟的沿海大气环境中的初期腐蚀行为.实验发现,显微组织直接决定钢的初期腐蚀行为并间接影响长期腐蚀行为.在腐蚀初期,铁素体钢中的大角晶界易于被择优腐蚀,而贝氏体内的小角晶界的择优腐蚀趋势较弱,铁素体+珠光体钢的择优腐蚀集中于珠光体及其边界.铁素体裸钢有较强的耐腐蚀性,但其锈层电阻随腐蚀时间增加产生的增量较小;贝氏体与铁素体+珠光体裸钢的耐腐蚀性较差,但其锈层电阻随腐蚀时间增加产生的增量较大,长期腐蚀性能更优.这些结果表明,在适当合金化后,贝氏体作为新型低成本高强度耐候钢的基本组织极具应用潜力.     

石化特种设备中的硫化氢应力腐蚀与残余应力

针对石化特种设备中硫化氢（H2S）应力腐蚀问题现状,综合比较了国际权威机构NACE,EFC以及ISO发布的最新标准、规范,对H2S应力腐蚀的环境界定、试验方法、影响因素、应力腐蚀评价准则及对材料的要求等做了扼要的综述。同时对焊接残余应力的产生、测定方法、消除措施等进行了论述,列举了实际参与研究的发生应力腐蚀容器的实例及残余应力的影响。     

碳钢在中碱性介质中的腐蚀行为

采用稳态极化法和动电势扫描法测定了碳钢在Ｋ２ＳＯ４和饱和（ＮＨ４）４ＣＯ３溶液中的极化曲线,讨论了不同介质中碳钢的腐蚀速率及缓蚀剂的加入对碳钢腐蚀速率的影响．     

钛合金的应力腐蚀

分析了环境、应力、材料对钛合金应力腐蚀的影响,介绍了钛合金应力腐蚀的3种机制(即活性通道机理、氢脆机理、氯脆机理).     

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.     

新型低合金钢Q415NH的腐蚀行为研究

 研究了新型低合金钢Q415NH在模拟南海大气环境下的腐蚀行为及耐蚀机理,为新型耐候钢的研制与开发提供思路,为合金元素Ni对金属耐蚀性的影响提供依据。实验通过0.1% NaHSO₃和1% NaCl混合溶液中的周浸腐蚀实验模拟南海大气环境,并检测不同腐蚀周期后的腐蚀速率、腐蚀形貌及腐蚀产物。研究表明,Q415NH在模拟南海大气环境下的耐蚀性优异,其耐蚀机理主要表现为:合金元素的添加改变了低合金钢的微观组织,形成大量细小弥散的贝氏体,影响金属的耐蚀性;由于合金元素的影响,Q415NH具有更高的腐蚀电位与锈层电阻,促进金属阳极氧化,提高金属耐蚀性;Q415NH的锈层更致密、细小、连续,并且具有阳离子选择性,从而阻挡腐蚀性阴离子的侵入,提高锈层的保护性和金属的耐蚀性。     

12SiMoVNbAl低合金钢高温腐蚀锈层的研究

本文主要研究了12SiMoVNbAl低合金钢耐含硫原油长期高温腐蚀的锈层之组织结构。用金相及岩相方法观察了锈层的组织结构。锈层主要分里、外两层。里层緻密,外层疏松。用电子探针及扫描电镜观察并测定了合金元素在基体金属和锈层中的分布。在高温腐蚀条件下,该钢合金元素含量虽然较低,但仍具有较好的抗高温腐蚀的性能。硅、铝等合金元素在里锈层中的富集是提高其抗高温腐蚀性能的主要原因。     

金属喷焊层在动态介质中的腐蚀

采用动态、静态腐蚀试验和电化学测试方法，研究了腐蚀介质状态和合金成分对金属喷焊层耐蚀性的影响。结果表明，在动态介质中，各种材料的腐蚀速度提高５～１５倍。与静态试验所得出的材料耐蚀性次序不同，静态试验主要反映材料的热力学稳定性，动态试验主要反映材料的动力学特性。喷焊层中铁含量的增加对耐蚀性有不利影响。     

金属喷焊层在动态介质中的腐蚀

采用动态、静态腐蚀试验和电化学测试方法，研究了腐蚀介质状态和合金成分对金属喷焊层耐蚀性的影响。结果表明，在动态介质中，各种材料的腐蚀速度提高５￣１５倍。与静态试验所得出的材料耐蚀性次序不同，静态试验主要反映材料的热力学稳定性，动态试验主要反映在材料的动力学特性。喷焊层中铁含量的增加对耐蚀性有不利影响。     

多孔介质应力关系方程

Ｔｅｒｚａｇｈｉ方程（σ＝σＧ＋Ｐ）是描述多孔介质应力关系的经典方程,由于方程同时定义了二个不可测量,因而是不实用的;方程没有引入反映多孔介质特性的最重要参数（φ）,因而是不妥当的;鉴于方程存在的问题,本文对其进行了深入的研究,重新建立了多孔介质应力之间的关系方程：σ＝φＰ＋（１－φ）σＧ;由于φ的引入,新方程更全面、更合理地反映了多孔介质固有的力学特性．     

钛合金在超临界水氧化含氯废水介质中腐蚀的研究

使用超临界水氧化反应中试装置.研究了钛合金(纯钛和铸钛)在超临界水氧化条件下(温度为400~600℃、压力为28~32 MPa)分解含氯废水时的腐蚀.经过30 d的试验,用金相光学显微镜和扫描电子显微镜观测腐蚀的形貌,结果表明,2种金属在含氯水溶液超临界水氧化条件下试验均存在腐蚀,用称重法对腐蚀速率进行了测试,其中.纯钛腐蚀速率为0.014 g/(m2.h)或0.43 mm/a.铸钛金属腐蚀速率为0.015 g/(m2.h)或0.45 mm/a.同时对其材质的腐蚀机理进行了揭示.     

Ni-Cr-Mo-Cu合金介质腐蚀和电化学腐蚀的性能

在Cr、Mo成分一定的情况下,通过改变Cu的质量分数(1%～5%),研究新型Ni-Cr-Mo-Cu高镍耐蚀合金在氧化性介质、还原性介质、氧化-还原性介质和质量分数6%的FeCl3中的耐蚀性能及其在H2SO4、HCl和FeCl3中的电化学行为.实验结果表明,w(Cu)=1%～5%的Ni-Cr-Mo-Cu合金具有优良的耐介质腐蚀、电化学腐蚀性能,在质量分数80%的H2SO4中钝化明显,在质量分数30%的HCl中自腐蚀电流低,在质量分数6%的FeCl3中有钝化区且未发生点蚀.4种实验材料中w(Cu)=3%的合金综合耐蚀性能最好,在质量分数80%的 H2SO4中有更宽的钝化平台和更低的维钝电流.