铝合金深海腐蚀的研究现状及发展趋势

综述了在深海环境下溶解氧、温度、pH值、盐度、压力、流速、生物等各项因素对铝及铝合金材料的腐蚀影响,总结了铝合金腐蚀特征及规律,介绍了深海环境下铝合金腐蚀防护的几种方法。简要概述了当前铝合金的实海暴露方法及实验室模拟加速腐蚀的研究现状,并对今后铝合金在深海方面的腐蚀研究提出了展望。     

海洋环境下铝合金腐蚀与防护的研究进展探析

铝合金因具有较好的耐蚀性能和加工性能,并且本身也具有质量轻、强度好等优点,在海洋船舶和海洋工程装备等领域得到了非常广泛的应用。随着对海洋资源的探索,船舶及海洋工程装备领域迎来了快速发展时期。由于海洋环境的特殊性和复杂性,在深海或者极端环境下铝合金也有广泛应用的可能性,在深海油气勘探和极地航行船舶等设备中,铝合金可以作为结构材料,因其质量轻、耐腐蚀性能好,得到了广泛应用,但存在着诸多腐蚀铝合金的因素,给船舶及海洋工程装备的发展造成严重的影响。基于国内外最新相关研究进展,针对铝合金的种类、腐蚀类型、腐蚀监测技术以及腐蚀防护技术进行了综合分析,探究铝合金在海洋环境中的腐蚀行为以及不同的防腐技术,为将来铝合金在深海或极端海洋工程领域的应用以及改善和提高铝合金防腐技术研究提供借鉴。     

深潜器用钛

<正> 一、“深海2000”号[1]深潜器“深海2000”号深潜器是日本作为海洋资源调查和学术考察为目的的深潜器,列入国家规划的深潜器考查系统正在进行建造。这个系统是以能下潜2000米的深潜器“深海2000”号为主,并包括有辅助深潜器工作所需的专用支援工作船“夏岛”号和陆地支援设备所组成。     

CO_2腐蚀产物膜对金属腐蚀行为的影响的研究进展

CO2腐蚀产物膜是影响金属电化学腐蚀行为的因素之一,为了研究其电化学腐蚀机理,综述了CO2腐蚀产物膜的形成机理及结构、保护性能的材料因素和环境因素,以及膜的电化学行为特点等。并对未来CO2腐蚀产物膜的研究方向提出了展望。     

深海装备耐压结构用钛合金材料应用研究

本文概述了国内外钛合金深海装备的发展现状,针对深海服役环境特点对耐压结构用钛合金材料的性能要求进行了分析,介绍了典型装备耐压结构钛合金材料研究应用中出现的应力腐蚀和蠕变等技术问题,提出需要针对钛合金材料长期服役时存在的组织演变和性能衰减、冲击环境下的动态响应等基础科学问题开展研究,重点梳理工程应用中的大规格材料、应用评价和高效建造等关键技术。文章建议针对深海领域钛合金装备的迫切需求,进一步加大钛合金材料基础研究和工程化应用力度,推动创新应用,践行海洋强国战略。     

国内期刊纵览

20 0 0 0 90 1　实海暴露防锈铝合金局部腐蚀敏感性研究———林乐耘 .腐蚀科学与防护技术 (双月刊 ) ,2 0 0 0 ,12 ( 4 ) :198采用扫描电子显微镜 (ＳＥＭ)、俄歇电子能谱 (ＡＥＳ)及电化学测试技术 ,对Ａｌ Ｍｇ和Ａｌ Ｍｎ两个系列的防锈铝合金在海水中的异常局部腐蚀行为进行研究 ,揭示与该异常行为相关的主要影响因素 ,包括环境和材料两大方面。环境方面研究了海水中ＣＯ2 碳酸盐体系对合金腐蚀电位的影响及由此带来的腐蚀行为变化 ,材料方面主要考察了合金的组织结构、夹杂物及表面状态的影响。2 0 0 0 0 90 2　Ｐｄ Ｎｉ Ａｌ涂层的…     

火电机组锅炉受热面合金烟气腐蚀与应力协同作用失效行为研究进展

为响应国家提出的2030年碳达峰及2060年碳中和的目标, 火电发电机组蒸汽参数(如蒸汽温度与压力)尚需进一步提高, 这无疑为火电机组的安全运行带来严峻挑战。作为影响火电机组锅炉安全服役的两个重要因素, "高温烟气腐蚀"与"应力"协同作用导致锅炉受热面材料失效常被简化或独立研究。本文首先从烟气腐蚀和应力失效着手, 简述锅炉受热面合金烟气腐蚀机理, 分析影响烟气腐蚀性能的材料因素(金属种类、合金元素、金属表面状态)及环境因素(温度、腐蚀气氛及煤灰成分), 并从腐蚀与应力相互影响的角度, 讨论火电机组受热面合金在高温烟气腐蚀与应力协同作用下的失效行为。此类合金虽然在高温烟气腐蚀环境中不存在应力腐蚀开裂倾向, 但腐蚀产物会显著影响材料的高温蠕变及持久寿命。同时, 应力造成的缺陷会改变材料的腐蚀过程。因而, 本文重点介绍了火电机组锅炉环境下, 高温烟气腐蚀与应力协同作用对不同材料性能的影响, 并以18-8型奥氏体钢Super304H为例, 完整分析从烟气腐蚀行为到腐蚀与应力耦合作用行为。最后, 对未来烟气腐蚀与应力之间的相互作用及协同作用下材料的失效机理进行展望。     

海洋环境下钛及钛合金的腐蚀磨损研究进展

钛和钛合金作为钝化金属合金广泛用于海洋工程领域,具有优异的耐腐蚀性。腐蚀磨损是近年来摩擦学领域的研究热点之一,是影响钝化金属结构材料在腐蚀环境下应用的重要因素之一。围绕腐蚀磨损研究,对近年来国内外关于钛及钛合金在海水环境下的腐蚀磨损行为及机理研究进行了整理综述,并对未来钛合金主要研究发展方向进行了展望。     

油气管线钢腐蚀研究现状

管道运输以其经济成本低、安全性及自动化程度高等显著优势,被广泛应用于油气领域。管线钢是一类运输油气资源的特种钢材,表现出较为优异的服役性能。腐蚀作为影响材料的三大主要因素之一,会对管道材料产生巨大影响,进行管线钢腐蚀行为和机理研究极具意义。管线钢服役环境繁杂,既用于埋地管道铺设,也在海洋环境中具有较大发展潜力。影响管线钢耐蚀性能的因素主要包括材料自身性质、服役环境(土壤及海洋)、单一酸性气体、油气性质、缓蚀剂和外加载荷等。不同因素之间存在一定程度的协同与拮抗作用,相比于单因素作用,多因素之间的耦合效果会大幅改变管线钢的腐蚀情况。概述了管线钢最新腐蚀研究现状,阐述了单因素的单独作用和多因素之间的耦合作用,简要分析了管线钢在腐蚀研究方面所面临的困难,以及对未来研究的展望,以期为管线钢腐蚀防护提供一定的思路和解决措施。     

2种碱化剂对压水堆二回路结构材料腐蚀行为的影响

为考察碱化剂抑制压水堆二回路结构材料腐蚀的情况,通过腐蚀失重法、电化学极化曲线、扫描电镜(SEM)以及小角XRD分析等方法研究了模拟压水堆二回路水化学环境中分别添加乙醇胺(ETA)和氨水(NH_3·H_2O)_2种碱化剂对A508Ⅲ钢和P22钢2种结构材料的腐蚀行为的影响。结果表明:2种结构材料腐蚀速率均在10~(-1)~10~(-2)mg/(dm~2·h)之间,但在ETA中腐蚀电流密度更小,腐蚀速率也更低。在2种结构材料表面形成的主要腐蚀产物均为Fe_3O_4,SEM观察到在ETA中生成的腐蚀产物较为致密。比较ETA与NH_3·H_2O的物化性能,可知在高温水(280℃)中ETA的挥发性能弱于NH_3·H_2O,因此添加ETA的溶液的pH值更高,pH值的不同决定了2种材料的溶液腐蚀行为的差异。综上所述,二回路结构材料在ETA环境中的耐蚀性能更好。     

深海纤维增强树脂复合材料圆柱耐压壳力学性能的研究进展

纤维增强树脂复合材料因其轻质和优异力学性能,使其成为了关键深海战略材料,已应用在深海潜水器重大装备。其中,耐压壳是保证深海潜水器安全和稳定的重要部件,与潜水器的质量要求和总体性能密切相关。本文重点关注纤维增强树脂深海圆柱耐压壳,综述其结构设计特性、力学性能试验表征及数值模拟研究进展,并指出目前存在的问题,以期为今后深海复合材料圆柱耐压壳的设计及力学分析提供选材依据。      

Finite Element Analysis of Failure Behaviors of the Inspection Window of the Deep-Sea Submersible

The pressure shell is an important component that guaranteed the safety of the deep-sea submersible and staff. It is composed of Ti alloy shell and PMMA inspection window. The mechanical property of Ti alloy is stable, but the failure mechanism of PMMA is complicated. There is the lack of mature numerical technique and design method which can explore the effect of the damage evolution and post-buckling behaviors of PMMA inspection window. In this paper, Gurson plasticity model is employed to study the failure behaviors of inspection window by considering the influence of void growth of materials. The effects of friction coefficient and window thickness on the failure mechanisms of structures are discussed. This work provides a theoretical support for the design and safety evalution of PMMA inspection window.     

Corrosion of Iron and Four Commercial Steels in a Cl-Containing Oxidizing Atmosphere at 500℃～600℃

The corrosion behaviors of Fe and four commercial steels with different Cr contents were investigated in an oxidizing atmosphere containing HCl at 500~600℃, which simulated the environment to which materials are usually exposed in waste incineration. All the test materials underwent an accelerated corrosion in this atmosphere and small amounts of chlorine could be detected a t the metal/scale interface. The corrosion mechanism is discussed on the basis of thermodynamic considerations for the reactions between metals and mixed O-Cl gases.     

Corrosion of Iron and Four Commercial Steels in a Cl-Containing Oxidizing Atmosphere at 500～600℃

The corrosion behaviors of Fe and four commercial steels with different Cr contents were investigated in an oxidizing atmosphere containing HCI at 500～600℃, which simulated the environment to which materials are usually exposed in waste incineration. All the test materials underwent an accelerated corrosion in this atmosphere and small amounts of chlorine could be detected at the metal/scale interface. The corrosion mechanism is discussed on the basis of thermodynamic considerations for the reactions between metals and mixed O-CI gases.     

Salt-fog corrosion behavior of C/SiC and its effect on ablation resistance

Carbon fiber-reinforced silicon carbide(C/SiC) composites are significantly important candidates for thermal protection materials. The corrosion mechanism of C/SiC composite materials is the basis of their optimization and application. In this study, structural evolution of C/SiC composites fabricated by chemical vapor infiltration was investigated in the salt-fog storage environment. Furthermore, the effect of salt-fog on their ablation behaviors under oxyacetylene flame environment was studied. The ablation morphologies and corrosion mechanisms of C/SiC composites were analyzed and discussed. The results indicated that silica layer with size of c.a. 20 nm was formed on the surface of composite. The extent of corrosion in salt fog was limited, and it had little effect on the ablation behavior of the C/SiC composites,as well on the tensile strength and bending strength.     

Failure analysis of submersible pump system collapse caused by assembly bolt crack propagation by stress corrosion cracking

Mechanically fastened joints using bolts are critical components in submersible pump systems. These bolts are subjected to aggressive environments in oil wells. Tightening torque preload and motor's weight are the principal loads that bolts support mechanically plus an occasional pipe flexure. Additionally, a corrosive sulfide-rich water environment presents an extremely demanding chemical condition. A better understanding of those failure mechanisms affecting such components could provide more safety, as well as costs and time saving during the operation of pump systems in wells.An assembly bolt from a submersible pump was fractured during service. Failure was the result of stress corrosion cracking (SCC) originated by pit corrosion. Mechanical and optical tests were performed to identify property changes. SEM with EDS, XRF and OES analyses were used to characterize the material and crack propagation. The fractured bolt material specification was medium carbon steel, while the material specified by the manufacturer was Ni–Cu alloy. The origin of the crack was located on a stress concentration region, but its nucleation was a result of high corrosive conditions.     

两种高铬铸铁在热强碱中受冲刷时的腐蚀行为

为考察不同材料在热强碱中的腐蚀和磨损腐蚀行为，用电位线性扫描方法测定了Cr13和Cr26两种高铅铸铁在静态和动态的模拟介质中的极化曲线．研究结果表明：动态条件下的腐蚀电流密度比静态条件下约大两个数量级；在动态冲刷条件下，铸铁材料的表面始终处于活化状态，磨损腐蚀速率远大于纯腐蚀速率；Cr26抗磨损腐蚀的性能优于Cr13．     

管线钢在近中性pH值溶液中的应力腐蚀

为研究不同强度管线钢在近中性土壤环境中的耐腐蚀性能,模拟近中性土壤环境,采用C型环试样进行浸泡试验、电化学试验(极化曲线)来研究X80和X100这2种高强度管线钢在近中性环境中的应力腐蚀行为,采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)对试验后的试样腐蚀形貌、产物、结构进行了分析。结果表明:在模拟近中性土壤环境下,耐点腐蚀性能X100>X80,加载应力试样<不加载应力试样; 2种材料均表现出应力腐蚀开裂(SCC)敏感性,SCC敏感性X100>X80,说明随着管线钢强度的提高,SCC敏感性增大;应力腐蚀机制为阳极溶解(AD)+氢脆(HE)。     

不同腐蚀环境下压力容器材质耐蚀性评价

结合塔河油田实际情况,通过对压力容器拟选用的5种材料20、20G、Q345、A333、Q245分别进行CO_2+H_2S共同控制环境、H_2S主控腐蚀环境和CO_2主控腐蚀环境3个环境下的腐蚀失重试验,并对经过试验的挂片进行扫描电镜(SEM)观察和能谱(EDS)分析。结果显示:选取的5种材质的挂片在CO_2+H_2S共同控制环境和H_2S主控腐蚀环境的腐蚀速率均小于0.1 mm/a,且比CO_2主控腐蚀环境条件下的腐蚀速率小;在H_2S+CO_2共同控制的腐蚀环境中,5种材质腐蚀速率大小依次为Q345>20>Q245>A333>20G;在H_2S腐蚀为主的环境中,5种材质腐蚀速率大小依次为20>20G>Q245>Q345>A333;在CO_2腐蚀为主的环境中,5种材质腐蚀速率大小依次为Q345>A333>20G>20>Q245。根据试验结果,不同腐蚀环境下5种材料的防腐蚀性能均不同,结合现场实际工况,对压力容器材质进行相应的选材。