Q235扁钢接地材料杂散电流腐蚀行为研究

针对接地网服役过程中的杂散电流腐蚀问题,在模拟交、直流杂散电流干扰条件下,研究了Q235扁钢接地材料的腐蚀行为,利用扫描电镜(SEM)和X线衍射(XRD)等方法研究了材料的腐蚀形貌及腐蚀产物,分析了材料的电位、电流变化规律及腐蚀失重.结果表明:杂散电流腐蚀具有集中腐蚀特征,腐蚀产物层疏松多孔,有明显裂纹、分层、脱落现象,对基体不具有保护作用,腐蚀产物主要成分为Fe₃O₄和Fe₂O₃;失重测量结果显示,杂散电流存在时Q235扁钢腐蚀速率会大大增加,同等电流密度下,直流杂散电流腐蚀速率约为交流杂散电流的18倍;杂散电流腐蚀具有明显的电解腐蚀特征,电流流入金属构件部位成为阴极而受到保护,相反电流流出的部位成为阳极而受到腐蚀.     

X80管线钢微孔洞形核

利用扫描电镜和透射电镜等手段,观察了X80管线钢中的夹杂物和MA岛,获得了它们的尺寸统计特征.应用不同颈缩程度的拉伸试验,探明了X80管线钢中微孔洞萌生的机理：第一阶段微孔洞的形核是围绕钙处理夹杂物,在颈缩初期已经开始;第二阶段属高应变量阶段,此时孔洞是通过MA岛/基体界面脱离形核.通过有限元法分析了拉伸过程,确定了试样的真实应力--应变曲线,计算了钙处理夹杂物/基体界面强度和MA岛/基体界面强度.     

IF钢中含Ti夹杂物的衍变规律

系统研究了Ti-IF钢冶炼过程和铸坯中含Ti夹杂物的组成、分布与微观形貌,揭示了含Ti夹杂物的衍变规律.热力学分析和实验结果表明:在IF钢冶炼过程中无TiN生成,含Ti夹杂物的存在形式是以TiO₂为主的钛氧化物结合其他氧化物的复合夹杂:而在连铸凝固过程中,由于钢液温度降低和元素的偏析作用,TiN夹杂以异质形核的方式生成.IF钢铸坯中非金属夹杂物主要是大尺寸Al₂O₃颗粒和存在中间过渡层的TiN—Al₂TiO₅-Al₂O₃复合夹杂物,其形核长大过程是[Al]、[Ti]和[O]先在细小的Al₂O₃颗粒上反应生成一层Al₂TiO₅,然后TiN在Al₂TiO₅表面形核长大.根据连铸过程和铸坯中含钛夹杂物的研究得出,Ti-IF钢铸坯中TiN夹杂难以去除,但是可以使其变性以实现对钢中含钛夹杂物的控制.     

陇东地区煤层气井油管柱腐蚀机理研究

煤层气井油管柱腐蚀导致的管柱穿孔和频繁卡泵是制约陇东地区煤层气资源开发的关键因素，确定煤层气井油管腐蚀形貌特征与产物成分，查明其腐蚀机制对于气井管材选型、防护措施改进意义重大。利用扫描电镜（SEM）及二次电子图像（SE）、背散射图像（BSE）对油管柱腐蚀产物膜形貌进行微观表征，采用能谱分析（EDS）标定腐蚀产物元素类型及含量，并通过X射线衍射分析了腐蚀产物的矿相，在此基础上提出本区煤层气井油管腐蚀机理及防护措施：本区煤层气井N80油管钢在高矿化度Cl^-、HCO₃^-地层水环境发生强烈CO₂腐蚀作用，形成多层结构腐蚀产物（FeCO₃）膜，由于腐蚀产物膜与金属基体结合强度低，在井筒流动介质冲刷下易发生剥离，且腐蚀产物膜疏松多孔致密性差，Cl^-易穿过产物膜接触金属基体，形成自催化腐蚀电偶，加速局部阳极溶解，生成大量点蚀坑，加剧了腐蚀穿孔伤害程度。选择含3% Cr油管材、加缓蚀剂（原油）与射孔完井是实现本区煤层气井油管柱整体腐蚀防护的可行措施。     

PM Rene 95合金中夹杂物的微观力学行为

采用人工植入Al2O3夹杂物的试样,通过SEM原位观察及非线性有限元分析,研究了在单轴拉伸条件下P/MRene95合金中夹杂物与基体的相互作用机理.结果表明,不同尺寸及位置的夹杂物对拉伸进程影响不同;夹杂物/基体界面的裂纹萌生及扩展取决于界面附近基体材料的应力状态.     

碳钢在含Cl- 和SO42-碱性溶液中腐蚀规律的局部交流阻抗

 通过局部交流阻抗(LEIS)研究了碳钢在含Cl^-和SO₄^2-中性和碱性溶液中的腐蚀行为,并采用显微激光拉曼光谱技术进行了腐蚀产物的分析.研究结果表明,碳钢在中性和碱性溶液中均发生不同程度的腐蚀.在浸泡初期,碱性溶液中的腐蚀速率小于中性溶液中的腐蚀速率,碳钢表面在相对较短时间内形成γ-FeOOH腐蚀产物,起到较好的阻碍Cl^-和SO₄^2-阴离子侵蚀的作用.随着在溶液中浸泡时间的延长,由于Cl^-和SO₄^2-阴离子的侵蚀作用,以及在初期对基体起到保护作用的腐蚀产物膜的破损,导致平均阻抗值的降低.特别是在碱性溶液中起始阶段具有较高的平均阻抗值,但在浸泡过程中,其平均阻抗值快速地降低,表明溶液中的Cl^-和SO₄^2-阴离子对腐蚀产物膜的侵蚀作用将促进Q235碳钢的腐蚀发展.     

42 CrMoV紧固件用钢显微组织及夹杂物的分析

采用扫描电镜、扫描透射电子显微镜暗场成像、ASPEX 软件等研究分析42CrMoV 紧固件显微组织及夹杂物.42CrMoV紧固件基体组织为回火索氏体,基体组织仍保留着原来马氏体的形态,碳化物成排地在晶内和板条边界析出,并且晶界明显多于晶内析出；显微硬度HV0.2为330,奥氏体晶粒度(等级)为9级；夹杂物主要类型为MnS夹杂以及与MnS和CAS有关的复合夹杂物,主要夹杂物尺寸小于5μm,A、B、C、D和Ds夹杂物的等级基本都小于等于0.5级.     

316L钢在超临界水拟临界区内的腐蚀行为特性研究

为研究金属材料在超临界流体拟临界区内的腐蚀行为,解释拟临界区内腐蚀加剧现象的形成机理,采用超临界流体反应釜腐蚀实验平台,对316L奥氏体不锈钢在375.6℃、22.5 MPa, 405.6℃、22.5 MPa以及405.6℃、28.6 MPa 3种超临界水工况下进行200 h的静态腐蚀实验,并通过电子天平称量、扫描电子显微镜分析、X射线能量色散光谱仪分析和X射线衍射分析等方法对试样的腐蚀情况进行了分析。结果表明：316L不锈钢在拟临界区（375.6℃、22.5 MPa）腐蚀加剧,腐蚀速率最高,腐蚀产物最为复杂;在拟临界区的腐蚀产物为两层,外层为Fe₃O₄、Fe₂O₃,内层为FeCr₂O₄,而在超临界压力高参数区（405.6℃、28.6 MPa）只形成一层Fe₃O₄,内层产物膜尚未形成。通过对腐蚀机理分析发现,由于超临界水在拟临界区的物性剧烈变化,动力学作用增强,加速了氧等腐蚀性介质向材料基体的迁移,加剧了腐蚀产物...     

深井油管CO2腐蚀规律及其应用研究

 采用高温高压水介质,测试研究了模拟现场工况环境中几种材料在不同井况环境下的动态腐蚀特征,对腐蚀产物和速率变化特征进行了分析.结果表明,不同井况环境下,腐蚀产物特征和速率存在较大差异,腐蚀速率最高值与最低值差别可达5倍以上;在同一口井中的不同井段,同种材料的腐蚀特征表现出极大的差异,腐蚀产物形貌、与基体结合力以及腐蚀速率等方面各不相同,其中以1500—3500m井段腐蚀较为严重,1500m以上腐蚀较轻,而井底部位试样表面基本都形成具有较好结合力的腐蚀产物膜,阻碍了腐蚀的发展;模拟环境下,同一口井中不同材料和不同井段间的耐蚀性也存在差别,这种差别是多种影响因素共同作用的结果,各影响因素的作用大小有所不同.可见,深井或超深井中油管的CO₂腐蚀,需要针对各油井的具体状况以及CO₂腐蚀的发生、发展规律和趋势,对每一口具体井的不同井段进行有关温度、压力及流速的测试和计算,找出可能发生严重CO₂腐蚀的井段;在研究油管的CO₂腐蚀规律时,需要综合考虑各种因素的协同作用.     

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.     

变电站接地体材料对杂散电流的响应

为了研究杂散电流对变电站接地体材料的影响,设计了镀锌钢、钢和铜三种材料在变电站回填土中的电解腐蚀试验。结果表明:杂散电流会加速金属接地网的腐蚀;在盐渍化严重的土壤,镀锌钢和钢受到自然环境腐蚀和杂散电流电解腐蚀共同作用。金属的腐蚀质量损失量与通过金属体电量成正比;而实际试验中由于环境影响和材料自身原因试验测试值与理论值有较大误差;铜试样具有较强的抵挡自然腐蚀能力,质量损失主要为杂散电流电解腐蚀。研究结果可为变电站接地网设计提供有益的参考。     

电力系统接地装置腐蚀特性及其诊断技术

接地装置是保证电力设备安全稳定运行和人身安全的重要基础。国内接地装置以碳钢等易腐蚀金属材料为主，随着投运时间增加，难以避免腐蚀断裂等问题，容易引发接地装置腐蚀导致的过电压、跳闸等事故。因此，研究接地装置腐蚀特性及其诊断技术能够有效避免接地装置腐蚀导致的电力事故，具有重大意义。文中从接地装置腐蚀特性的角度出发，介绍了碳钢接地材料的腐蚀机理、常用接地材料的腐蚀特性、土壤的腐蚀特性、电流对接地装置腐蚀的影响；分析了接地装置腐蚀防护措施的特点，对比了电化学腐蚀诊断方法、电网络分析诊断方法、电磁场分析诊断方法3类典型接地装置腐蚀诊断方法的优缺点；根据接地装置的实际腐蚀情况，总结了现有研究面临的挑战。建议下一步研究重点围绕解决不同接地材料之间的腐蚀研究、新型耐腐蚀接地材料研究、接地装置实际腐蚀程度量化、接地装置潜在腐蚀故障诊断、接地引下线腐蚀故障快速诊断等关键问题展开，为准确诊断接地装置的实际腐蚀程度、避免接地腐蚀故障导致的电力事故奠定基础。     

热镀锌钢板在青岛不同海水区带的腐蚀行为

开展了热镀锌钢板在青岛不同海水区带的实海腐蚀测试,并利用电化学测试、失重腐蚀测试和扫描电镜研究了镀层的海水腐蚀行为.结果表明,由于镀锌层腐蚀电流密度大,在全浸区流动海水中快速溶解而又难以形成稳定的保护性腐蚀产物膜,耐蚀性最差;镀层在潮差区出现不同程度的生物污损,这可能给镀层带来部分保护,其腐蚀速度比全浸区明显降低;镀层在飞溅区未发生生物污损,但腐蚀速度在三个海水区带中最低,可能与其表面良好的充气条件和腐蚀产物层的阻挡作用有关.与全浸区相比,镀锌层在飞溅区和潮差区的耐蚀性分别提高了94%和37%.     

磷化/硅酸盐溶胶封闭复合膜的EIS腐蚀机理

采用电化学阻抗谱EIS测量研究了先磷化再硅酸盐溶胶封闭后处理的热镀锌钢在5%NaCl溶液中浸泡不同时间的腐蚀行为,建立了等效电路模型,分析了相关参数的变化规律,探讨了复合膜的腐蚀机理.结果表明:复合膜的耐蚀性随磷化时间的延长而增强,复合膜高电阻、低电容的特性是抑制基底锌层电极反应的关键;随着浸泡时间的延长,镀锌钢的耐蚀性指标变差,腐蚀初期主要发生复合膜的溶解破坏,腐蚀后期主要发生膜层下基体锌层的腐蚀反应.     

热镀55%铝-锌钢板在青岛不同海水区带的腐蚀行为

开展了热镀55%铝-锌钢板在青岛不同海水区带的实海腐蚀测试,并利用电化学测试、失重腐蚀测试和扫描电镜首次研究了镀层的海水腐蚀行为.结果表明,由于腐蚀电流密度小,腐蚀产物具有保护性,55%铝-锌镀层在全浸区的耐蚀性能比镀锌层和5%铝-锌镀层好;由于保护性锌的腐蚀产物被滞留在富铝的枝晶网络中,充分的充气条件又促进了镀层富铝相的钝化,镀层腐蚀的传质过程受到明显抑制,所以55%铝-锌镀层在潮差区和飞溅区的耐蚀性能显著优于全浸区,是全浸区的2到3倍;值得注意的是,镀层在全浸区出现较严重的局部腐蚀.     

土壤非线性电离对单根水平接地体冲击特性参数的影响研究

土壤非线性电离效应是影响接地体散流能力的重要因素。为了研究冲击电流作用下土壤非线性电离对接地体泄流能力的影响规律,以单根水平接地体为研究对象,采用三维时域有限差分(3-D FDTD)数值分析方法,基于L-D(Liew and Darveniza)提出的土壤非线性电离效应模型;根据电磁场理论,建立了水平接地体仿真模型,然后从暂态冲击接地电阻、最大暂态地电位升(GPR)和电导率分布等接地体特性参数角度来研究水平接地体冲击散流的物理过程。研究表明:1雷电流在接地体及其周围土壤的散流是复杂的电磁暂态过程,接地体的散流极不均匀;2土壤非线性电离效应减小暂态冲击接地电阻,而且考虑了土壤非线性电离效应的最大暂态地电位升要远远低于未考虑土壤非线性电离的情况;3接地体端部附近土壤电离区域大于中部附近电离区域,具有明显的端部效应。     

电阻点焊温度场分布的数值模拟

为研究点焊时焊接规范对电极温度的影响,以及镀锌钢板点焊时焊接参数的选择,利用轴对称有限元程序模拟了电阻点焊的过程中电极与工件的温度场分布,模型中采用标定法来解决接触电阻产热的问题;运用生死单元技术解决镀锌钢板焊接时镀锌层熔化的模拟问题。结果表明,有限元点焊模型可以得到与实际焊接十分吻合的模拟结果。电阻点焊时,不同规范的焊接参数对电极的温度分布影响较大,采用标准规范时电极的温度最低,故选择焊接规范时应考虑到对电极的影响。镀锌钢板焊接时,熔化的锌层对焊接过程以及电极温度分布有显著影响,若采用无锌钢板的焊接规范基本上不能形成熔核,而政党焊接时电极最高温度将比无锌钢板点焊时高出20%,因此,加何降低电极温度是一个重要问题。     

热浸镀锌钢板镀层织构与耐蚀性

用X射线衍射和动电位扫描方法研究了热浸镀锌钢板镀层织构、相分布和耐蚀性的关系.实验结果表明,镀锌层中纯锌相的主要织构组分为{0002}基面织构,当镀锌层厚度增加时,纯锌相中{0002}基面织构密度水平增加,纯锌相自腐蚀电位升高、腐蚀电流密度减小以及耐蚀性增加.X射线衍射分析电化学剥离后的铁锌相,结果表明,镀锌层由纯锌相和合金相组成;电化学实验表明,镀锌层各相耐蚀性不同,合金相的耐蚀性高于纯锌相的耐蚀性,且Fe--Zn合金相的耐蚀性随铁含量的增加而增加.     

347H不锈钢电化学腐蚀行为研究

使用电化学工作站检测热轧态347H不锈钢、固溶态酸洗347H不锈钢和固溶处理态347H不锈钢在3.5wt.%NaCl、5wt.%H₂SO₄和5wt.%NaOH腐蚀介质中的电化学腐蚀行为,绘制极化曲线和电化学阻抗谱研究固溶处理对347H不锈钢电化学腐蚀行为的影响.结果表明:在3.5wt.%NaCl腐蚀介质中,固溶态酸洗347H不锈钢表现出最佳的耐腐蚀性,而固溶处理会降低热轧态347H不锈钢的耐腐蚀性能.在5wt.%H₂SO₄腐蚀介质中,通过1 160 ℃固溶处理2 h,347H不锈钢的耐腐蚀性有所提高.在5wt.%NaOH腐蚀介质中,热轧态347H不锈钢的自腐蚀电流密度和其他状态的347H不锈钢相比要小一个数量级,因此,热轧态347H不锈钢更耐5wt.%NaOH腐蚀介质的腐蚀.     

Effects of deoxidizing degree on the pitting corrosion behavior of carbon and manganese steels

Nine steels with different deoxidizing degrees and two comparative steels were selected. Their pitting initiation susceptibility was compared by means of potentiodynamic polarization tests in 3wt% NaCl solution. The pit propagation rate was evaluated in artificial sea water and 3wt% sea salt solution by simulating occluded corrosion cell (SOCC) test and hanging plate test, respectively. The composition of inclusions and corrosive feature were studied by scanning electron microscopy (SEM), electron probe micro-analysis (EPMA), and optical microscopy (OM). The results indicate that sulfide inclusions in steel are the sites for pit nucleation. The sulphide inclusions vary in shape from short spindle-like to long strip-like with increasing deoxidizing degree. Under the same conditions, the lower the deoxidizing degree gets, the lower the pitting initiation susceptibility becomes, and the stronger the resistance to pit propagation exhibits. For steels with different deoxidizing degrees, their pitting initiation susceptibility is mainly influenced by thermodynamic stability, while the pit propagation rate is primarily subject to the characteristics of inclusions in steel.