16MnR钢硫化氢腐蚀与氢渗透规律的研究

利用Devanathan Stachurski电化学法和失重法,在不同浓度的硫化氢溶液中研究16MnR钢的腐蚀速率和稳态氢渗透电流密度随硫化氢质量分数变化的规律.实验结果表明,其变化规律可用3个不同的线性方程拟合,通过数学处理,求得16MnR钢的腐蚀速率和渗氢电流密度之间的定量方程.H2S的质量分数超过160×10-6以后,腐蚀产物Fe2+与H2S反应形成FeS(1-x)沉积物附着在钢的表面上,使腐蚀速率减小.H2S腐蚀的渗氢效率约在10-4的数量级范围.     

阴极极化条件下X80钢及其焊缝的氢渗透行为

 钢中吸收的氢能导致其机械性能损失。采用电化学氢渗透技术,研究了阴极极化条件下X80管线钢及其焊缝在鹰潭土壤环境中氢渗透行为,并利用光学显微镜观察了实验后的试样形貌。结果表明,阴极极化条件下,氢在X80钢中的扩散行为既取决于阴极极化电位,又与显微组织结构有关。随着阴极极化程度增加,氢在X80管线钢中母材和焊缝的可扩散氢浓度和氢陷阱数逐渐增大,氢致开裂敏感性增加。X80钢焊缝氢致开裂敏感性高于母材。阴极极化程度低于-1000mV(SCE)时,母材和焊缝的析氢反应动力学不同。当阴极极化程度高于-1100mV(SCE)时,焊缝内氢压超过其塑性极限,氢鼓泡破裂。母材中氢浓度持续增加,氢鼓泡继续长大。母材中针状铁素体和珠光体对氢扩散的阻碍作用,大于焊缝热影响区粗大的贝氏体和熔合线先共析铁素体。     

2．25Cr1Mo钢在硫化氢溶液中的应力腐蚀开裂研究

本文用楔形张开加载（WOL）预裂纹试样进行了2．25Cr1Mo材料在硫化氢水溶液中的抗应力腐蚀试验,研究了2．25Cr1Mo钢在不同浓度硫化氢溶液中的抗应力腐蚀性能。试验测定了2．25Cr1Mo钢在500ppm,1000ppm H2S溶液下的应力腐蚀临界应力强度因子Ksoc和应力腐蚀裂纹扩展速率da／dt。结果表明,随着H2S浓度的升高,2．25Cr1Mo钢的应力腐蚀临界应力强度因子Ksoc下降,应力腐蚀裂纹扩展速率da／dt增大,抗应力腐蚀的寿命缩短。     

稀土处理C-Mn钢显微组织和夹杂物演化

对稀土处理C-Mn钢的夹杂物和显微组织进行分析,统计稀土处理C-Mn钢中针状铁素体形核核心尺寸,并将稀土处理钢在不同温度下淬火,研究稀土夹杂物生成和长大过程. 实验结果表明:C-Mn钢加入少量稀土后钢中夹杂物从MnS﹢硅铝酸盐夹杂转变为La2 O2 S﹢LaAlO3 ﹢MnS﹢硅铝酸盐夹杂,尺寸得到细化,显微组织也从马氏体﹢贝氏体组织变成侧板条铁素体、针状铁素体和块状铁素体组织;稀土处理C-Mn钢中针状铁素体有效形核核心的尺寸集中在1~4μm,主要是在钢液中形成,冷却和凝固过程形成的数量较少;稀土夹杂物在钢液温度和冷却及凝固过程容易碰撞黏合长大,上浮从钢液中去除, MnS能在稀土夹杂物颗粒间析出.     

16Mn(HIC)钢硫化物应力腐蚀开裂实验研究

采用恒应变和慢应变速率拉伸实验的方法,研究了16Mn(HIC)和16Mn钢母材、焊缝在H2S环境中应力腐蚀开裂.结果表明:两种材料在酸性H2S介质中均发生穿晶型硫化物应力腐蚀开裂(SSCC);与16Mn钢相比,16Mn(HIC)钢有更好的抗SSCC性能,钢中的C,Mn,P和S的含量降低有利于提高钢的抗SSCC性能.焊缝及热影响区在焊接过程中,产生的粗大魏氏组织、偏析、缩孔和夹杂等缺陷,降低了焊缝的抗SSCC能力.但是,通过焊后热处理可以适当提高焊缝的抗SSCC能力.     

GCr15轴承钢中MnS-Al_2O_3复合夹杂物析出行为

对于钢液铝脱氧精炼过程产生的Al_2O_3夹杂物严重影响钢的性能,而在钢液凝固过程中MnS夹杂物容易包裹着Al_2O_3夹杂物形成复合夹杂物,这种复合夹杂物改善钢材的性能有重要意义。通过场发射扫描电镜和能谱对国内某钢厂连铸坯中夹杂物形貌以及组成进行观察与分析,发现大量MnS包裹Al_2O_3复合夹杂物。同时通过理论热力学阐述MnS包裹Al_2O_3复合夹杂物的析出机理,计算得出:Al_2O_3夹杂物在钢液中形成,Mn S夹杂物在钢液凝固过程中形成,由于Al_2O_3夹杂物先析出,Mn S夹杂物可以在先析出的Al_2O_3夹杂物进行形核与长大,为钢中MnS包裹Al_2O_3复合夹杂物生成提供了理论依据。     

冷却速度对La脱氧钢中晶内铁素体形成的影响

采用光学显微镜、带能谱的扫描电子显微镜等分析技术观察了不同冷速下La脱氧钢的显微组织,并绘制了静态连续冷却转变图.实验结果发现,在4~10℃·s-1的冷速范围内,钢中会有大量晶内铁素体形成,其中在8℃·s-1冷却时可以获得大量细小且弥散分布的晶内针状铁素体. La脱氧钢中含La夹杂物与α-Fe相有较低错配度,其中La2 O2 S夹杂物与α-Fe相的晶格错配度最小为0.2%,钢中含La夹杂物均可诱导晶内针状铁素体形核并可促进感生形核,进而细化组织.     

铝、镁脱氧钢中夹杂物的动态演变规律

本研究制备了不同氧、硫含量的实验钢,采用SEM-EDX和CSLM探讨了钢中夹杂物类型及高温演变规律.结果表明,脱氧生成的MgO大多为球形,而MgO·Al2O3呈现不规则形状.单独铝脱氧钢中Al2O3夹杂物通过移动、碰撞、聚合的方式形成大型簇团.铝镁复合脱氧钢中夹杂物形貌和动态演变随着［Al］,［Mg］和［S］含量的变化呈现出不同的现象.当［Mg］,［Al］含量满足MgO生成条件时,夹杂物无明显聚合现象,呈弥散分布的特征;当［Mg］,［Al］含量位于MgO·Al2O3生成区域时,未观察到团簇状夹杂物出现,但夹杂物粒径较MgO大;当夹杂物成分同时满足MgO和MgS生成条件时,夹杂物聚合趋势明显,推测是硫化物的形成促进了夹杂物的聚合现象.     

在硫化氢环境中容器与管道的氢鼓泡与氢诱发裂纹

一、氢鼓泡与氢诱发裂纹事故1948年Philips石油公司调查它的原油容器,查出50个容器(钢材系σ_s=28kg/mm,σ_b=42kg/mm~2,含硫量=0.0028的软钢)中发生氢鼓泡.50年代初,法国开发拉克气田,由于发生硫化氢应力腐蚀事故,引起持续一个多月的大火,终于不得不封闭气田.7年后,法、美联合解决了这个问题,才重新开发气田     

基于密度泛函理论的钢中CaO-SiO2复合夹杂物的结构、电子和机械性能研究

CaO–SiO₂是液态钢中常见的一系列氧化物夹杂，常作为裂纹源对钢的力学性能产生严重的影响。然而，由于夹杂物尺寸较小，且在钢中出现的随机性，通过实验对其性能进行研究难度较大。为解决目前夹杂物性能数据库不全的问题，本研究基于第一原理密度泛函理论，对钢中不同的CaO–SiO₂复合夹杂物性质进行了深入的研究。首先通过热力学计算确定了CaO–SiO₂夹杂物体系中可能存在的相，包括γ-C2S、α'_L-C2S、α'_H-C2S、β-C2S、C3S2、C3S、CS和Ps-CS。结果表明，计算的该8种相的晶体结构与实验结果吻合良好。根据计算的形成能，该8种相都是稳定的，其中γ-C2S是最稳定的。O原子对这些相的反应性贡献最大。8种相的杨氏模量在100.63–132.04 GPa的范围内，泊松比在0.249–0.281的范围内。该研究全面阐明了CaO–SiO₂体系中不同夹杂物的性能，完善了相应的性能数据库，为抗断裂钢中夹杂物设计及行为预测提供了基础。     

Environmental boundary and formation mechanism of different types of H_2S corrosion products on pipeline steel

To establish an adequate thermodynamic model for the mechanism of formation of hydrogen sulfide(H_2S) corrosion products,theoretical and experimental studies were combined in this work. The corrosion products of API X60 pipeline steel formed under different H_2S corrosion conditions were analyzed by scanning electron microscopy,energy-dispersive X-ray spectroscopy,and X-ray diffraction. A thermodynamic model was developed to clarify the environmental boundaries for the formation and transformation of different products. Presumably,a dividing line with a negative slope existed between mackinawite and pyrrhotite. Using experimental data presented in this study combined with previously published results,we validated the model to predict the formation of mackinawite and pyrrhotite on the basis of the laws of thermodynamics. The established relationship is expected to support the investigation of the H_2S corrosion mechanism in the oil and gas industry.     

管线钢硫化氢应力腐蚀的影响因素

为了解决国产高强钢的H2S应力腐蚀开裂(sulfide stress corrosion cracking，SSCC)敏感性问题，采用恒载荷拉伸法(constant load tensile)和慢应变速率法(slow strain rate test，SSRT)测试了在含H2S的介质中不同焊接匹配及不同冷变形度条件下管线钢母材及其焊接接头的SSCC性能。结果表明，不同的焊接匹配导致管线钢具有不同的耐腐蚀性能；冷变形促进了材料局部微观缺陷内能的增加，这些缺陷所在的位置往往是氢易被捕捉的地方；随着冷变形度的增加．材料的抗腐蚀能力降低，可见，焊接匹配和冷变形度是影响国产管线钢SSCC的重要因素。     

丙烷储罐湿硫化氢腐蚀监测技术

钯合金膜氢传感器、恒电势仪、电脑等构成腐蚀监测系统.钯合金膜氢传感器的信号稳定、可靠,由氢传感器检测氢渗透的稳态电流密度,通过16MnR钢的腐蚀速率随稳态氢渗透电流密度变化的方程,计算设备内部湿硫化氢腐蚀速率.现场试验证明该监测系统可用于监测丙烷储罐的硫化氢腐蚀速率和评估设备的安全运行状态.     

外加电位对X80管线钢模拟海岸土壤腐蚀的影响

为探究双相X80管线钢在沿海土壤模拟溶液环境中的腐蚀机理，采用极化曲线、慢应变速率拉伸试验(SSRT)和交流阻抗(EIS)法对不同外加电位(-750,-900和-1 050 mV vs.饱和甘汞电极(SCE))下双相X80管线钢的应力腐蚀和电化学腐蚀行为进行研究。结果表明，双相X80管线钢在-1 050 mV电位下对应力腐蚀(SCC)最为敏感。慢应变拉伸呈现为脆性断裂，断口可见铁素体区域圆形或椭圆形的凹坑，这是由于过度阴极反应产生的氢原子扩散进入到钢中在铁素体晶界聚集，氢气析出产生的较高氢压超过材料的强度产生圆形孔洞，在拉伸应力作用下变为椭圆形。在此电位下EIS模拟电阻最小，耐腐蚀性最差。-750 mV的外加电位可起到一定的电化学保护作用，但不足以防止X80管线钢应力腐蚀的发生。-900 mV的外加电位可有效抑制X80管线钢的阳极溶解，SSRT的强度和延展性均高于0 mV电位试样，表现出韧性断裂特征，EIS模拟电阻最高，因此双相X80管线钢在模拟海岸土壤环境下最佳的阴极保护电位约为-900 mV vs. SCE。双相X80管线钢在沿海土壤模拟环境中的应力腐蚀行为的研究可对其在实际使用过...     

高含H2S/CO2介质中X60钢腐蚀产物膜分析

利用高温高压H2S反应釜进行腐蚀模拟实验,研究X60钢在高压H2S/CO2共存条件下的腐蚀规律,并利用扫描电子显微镜和X射线衍射等方法观察用分析了腐蚀产物膜的形貌和组成.在H2S/CO2分压比为1.74、H2S分压0.15～2.0 MPa条件下,腐蚀产物以硫铁化合物为主,未见碳酸亚铁,X60钢腐蚀过程由H2S控制.H2S分压较低时腐蚀产物以四方FeS1-x为主,H2S分压2.0 MPa时则出现六方FeS、六方Fe1-xS和立方FeS2.疏松的富S腐蚀产物及腐蚀产物膜局部剥落促使高H2S分压时X60钢出现明显局部腐蚀,并使全面腐蚀速率随H2S分压升高先升后降.     

Effects of laser heat treatment on the fracture morphologies of X80 pipeline steel welded joints by stress corrosion

The surfaces of X80 pipeline steel welded joints were processed with a CO₂ laser, and the effects of laser heat treatment (LHT) on H₂S stress corrosion in the National Association of Corrosion Engineers (NACE) solution were analyzed by a slow strain rate test. The fracture morphologies and chemical components of corrosive products before and after LHT were analyzed by scanning electron microscopy and energy-dispersive spectroscopy, respectively, and the mechanism of LHT on stress corrosion cracking was discussed. Results showed that the fracture for welded joints was brittle in its original state, while it was transformed to a ductile fracture after LHT. The tendencies of hydrogen-induced corrosion were reduced, and the stress corrosion sensitivity index decreased from 35.2% to 25.3%, indicating that the stress corrosion resistance of X80 pipeline steel welded joints has been improved by LHT.     

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.     

3Cr低合金管线钢及焊接接头的CO_2腐蚀行为

采用高温、高压反应釜和电化学技术对3Cr低合金管线钢及焊接接头的CO2腐蚀行为进行研究.结果表明,3Cr低合金管线钢在高温、高压CO2腐蚀环境中表面生成致密的富Cr腐蚀产物膜,这是其抗CO2腐蚀性能优于X65钢的主要原因.3Cr低合金管线钢焊接接头中母材、热影响区和焊缝的腐蚀产物膜特征相似,结构致密,均存在Cr元素的富集.与X65钢相比,3Cr低合金管线钢的自腐蚀电位较正,自腐蚀电流密度较低.在CO2腐蚀介质中,3Cr低合金管线钢焊接接头的母材区域作为阳极首先发生腐蚀,焊缝和热影响区作为阴极受到保护.     

CO2/H2S对油气田常用钢材腐蚀规律及防腐技术研究进展

CO2和H2S腐蚀是石油天然气工业中常见的腐蚀类型之一,它们溶于水后,pH值呈现弱酸性,对管道设备等会产生腐蚀,但当两种气体同时存在时,对钢材的腐蚀呈现复杂多样性。针对两种气体同时存在时腐蚀的多变性,本文总结归纳了在CO2和H2S共存条件下的腐蚀机理、影响因素及缓蚀行为,旨在为油田防腐及选材提供参考依据,更好的延长管道使用寿命。     

Mo,Ti离子注入不锈钢耐水溶液腐蚀改性研究

用电化学测试和俄歇电子能谱分析研究了离子注入不同剂量的Ｍｏ、Ｔｉ对３０４Ｌ奥氏体不锈钢在Ｈ２ＳＯ４、ＮａＣｌ水溶液中的腐蚀行为。结果表明：注入Ｍｏ、Ｔｉ可使不锈钢的耐水溶液腐蚀性能提高，并改善材料的钝性和耐小孔腐蚀能力；在腐蚀过程中，注入元素在膜中富集，膜中Ｃｒ／Ｆｅ比值提高，从而达到耐蚀性能改善之目的；在适当的注入剂量下，可获得最佳的耐蚀改性效果。