H2S和CO2分压及Cl-浓度对L360QCS钢腐蚀行为的影响

通过高温高压反应釜模拟普光气田集输环境,研究H2S和CO2分压及Cl-浓度对普光气田用集输管线钢L360QCS钢腐蚀行为的影响。采用失重法测试腐蚀速率,用四点弯曲法进行应力腐蚀试验,结合宏观形貌观察和扫描电镜(SEM)微观观察及能谱(EDS)分析,进行了综合研究。在H2S和CO2分压比固定的情况下,随着H2S压力升高,腐蚀速率先降后升。压力较低时,L360QCS应力腐蚀试样表面均出现不同程度的氢鼓泡,当压力升高时,氢鼓泡减少或者消失。腐蚀速率随着Cl-浓度的升高而增大,达到临界值后,腐蚀速率随着Cl-浓度的升高而降低;在低浓度条件下,Cl-浓度的增加会促进点蚀的发生,进而诱发裂纹的产生;而当Cl-浓度增加到临界值时,腐蚀产物的沉积可以抑制点蚀的生成,从而使材料的应力腐蚀开裂敏感性降低。     

2205双相不锈钢在不同Cl~-含量的饱和H_2S/CO_2溶液中的腐蚀行为

采用全面腐蚀实验及SEM,EDS等表面分析技术研究了2205双相不锈钢在不同Cl-含量的饱和H2S/CO2溶液中腐蚀速率、腐蚀形态以及腐蚀表面膜层成分,并建立腐蚀过程机制模型。结果表明:随着温度与Cl-浓度的变化,腐蚀速率发生变化的转折点在Cl-浓度为(57-100)×10-6时,p H=4时,Cl-为170×10-6,温度50℃时的腐蚀速率最大,p H=6时,Cl-为170×10-6,温度80℃时的腐蚀速率最大,其最大腐蚀速率不超过0.004 mm/a;腐蚀表面形成较为致密的钝化膜,随着温度与氯离子浓度的升高,表面出现3~5μm的不稳定点蚀核。     

柠檬酸铵浓度对脉冲电镀Ni-Cr-Mo合金镀层的影响

目的揭示柠檬酸铵浓度对脉冲电镀Ni-Cr-Mo合金镀层元素含量、沉积速率、表面形貌和耐蚀性的影响规律。方法采用脉冲电镀法在Q235钢表面制备Ni-Cr-Mo合金镀层,利用辉光放电光谱仪、扫描电镜、Tafel曲线和电化学阻抗谱考察柠檬酸铵浓度对镀层元素含量、沉积速率、表面形貌和耐蚀性的影响。结果随柠檬酸铵浓度的增大,镀层镍含量减小,铬、钼含量增大,镀层沉积速率减小,镀层表面颗粒的尺寸减小,镀层在3.5%Na Cl溶液中的耐蚀性先增强后减弱。结论柠檬酸铵质量浓度为196 g/L时,镀层具有最大的自腐蚀电位(-0.537 V)、最小的腐蚀电流密度(0.313μA/cm~2)和最大的电荷转移电阻(2075?·cm~2),耐蚀性最好。     

温度对X80管线钢CO2腐蚀行为的影响

在模拟实际工况下,利用高温高压反应釜对X80管线的CO2腐蚀行为进行了研究,通过质量损失法、扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)等分析手段,研究了温度对X80管线钢腐蚀性能的影响.结果表明:随着温度的升高,实验钢的平均腐蚀速率和点蚀速率均是先增大后减小.在30℃时,试样表面未形成完整的腐蚀产物膜,此时环境温度较低,平均腐蚀速率和点蚀速率也最小;在60℃时,平均腐蚀速率达到最大值,此时腐蚀产物膜脱落严重,但点蚀现象并不明显;当温度到达90℃时,实验钢的点蚀速率达到最大值,并且点蚀速率与平均腐蚀速率相差程度最大;在120℃时,腐蚀产物膜与基体以及内外层之间的结合最为紧密,对基体的保护作用增强,所以此时的腐蚀速率比60、90℃的腐蚀速率均低.     

堆内构件304L焊接件在除氧和氯离子环境中的应力腐蚀开裂研究

采用高温高压慢应变速率拉伸试验方法(SSRT),研究了在除氧环境下不同浓度氯离子对304L焊接件在模拟一回路高温高压硼锂水介质中氯致应力腐蚀开裂的影响。结果表明:当氯离子浓度为1 mg/L时,其各项力学性能指标与惰性氮气空白样一致,表明在低浓度氯离子除氧条件下,304L焊接件没有应力腐蚀敏感性。随着氯离子含量(1~50mg/L)的增加,304L焊接件应力腐蚀敏感指数变化呈增加趋势。断口侧面没有观察到明显的裂纹,氯离子浓度越低,断口缩颈现象越明显,表明主要是机械断裂。氯离子浓度较高时,棱角部分出现微裂纹源,可能与棱角部分应力更为集中相关。所有样品的断裂位置都在焊缝和热影响区,在焊缝和热影响区发生了巨大的形变,离断口越近,变形越严重。焊接部位是304L堆内构件中薄弱环节,应该成为应力腐蚀开裂和其他性能检测的重点部位。     

高温高压CO_2环境介质中X60钢的腐蚀

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,研究了X60钢在不同高温条件下及2MPa分压的饱和CO2的环境介质中的腐蚀行为.结果表明:在90℃、120℃、150℃温度下,X60钢发生了严重的CO2腐蚀,表现出高的腐蚀速率,且腐蚀速率随着温度的升高呈先上升再下降的趋势,120℃时最大,表面腐蚀产物膜的主要成分为Fe3C和FeCO3.腐蚀过程显示局部腐蚀特征,为不同程度的点蚀和条状腐蚀.研究发现,Clˉ为点蚀的"激发剂",促进了点蚀的发生和发展.CO2腐蚀受温度、腐蚀产物膜、钢的显微组织、Clˉ等影响,是各种因素相互作用的结果.     

Ni-Cu-P镀层和316L不锈钢在热盐酸溶液中的耐蚀性及机制

采用质量损失法研究了温度和浓度对化学镀Ni-Cu-P镀层和316L不锈钢在盐酸溶液中的腐蚀行为.结果表明,在高温盐酸溶液中,Ni-Cu-P镀层的耐蚀性优于316L不锈钢,盐酸浓度对316L不锈钢腐蚀速率的影响大于Ni-Cu-P镀层,盐酸浓度由5％升高到20％,316L不锈钢和Ni-Cu-P镀层的腐蚀速率分别增大了2.7倍和0.6倍;在盐酸溶液中,Ni-Cu-P镀层发生均匀腐蚀,316L不锈钢发生选择性腐蚀,且温度和浓度越高,选择性腐蚀越严重.     

Q235 钢在模拟海洋大气环境中的耐蚀性研究

目的研究Q235钢在海洋大气环境中的耐蚀性能,分析近海环境下Q235钢的腐蚀机理。方法采用盐雾试验、恒温恒湿试验等,模拟海洋大气环境,研究不同温度、相对湿度、氯离子含量下Q235钢的腐蚀规律,并利用表观腐蚀形貌分析、金相分析及XRD等技术手段,分析对应的腐蚀形貌和腐蚀产物。结果模拟海洋大气环境下,Q235钢腐蚀速率随温度升高而增加。随着氯离子含量增加,Q235钢腐蚀速率先增加后减小,当Na Cl质量分数为1.75%时,其腐蚀速率最大。相对湿度增大可以加速Q235钢腐蚀,相对湿度大于85%后,其腐蚀速率急剧增大。盐雾环境下,Q235钢的腐蚀类型为点蚀,主要腐蚀产物为Fe2O3和Fe3O4。结论海洋大气环境下,温度、相对湿度、氯离子含量均为Q235钢腐蚀的重要影响因素,腐蚀危害表现为点蚀穿孔,需要采取表面防护措施。     

G105钢钻杆在不同浓度NaCl溶液中的高温高压腐蚀及常温电化学行为

目前,对G105钢钻杆在不同Cl-浓度下的腐蚀研究较少,通过高温高压釜模拟石油井动态高温高压环境,研究了G105钢钻杆在不同浓度NaCl溶液中的高温高压腐蚀行为,采用极化曲线研究了其常温电化学腐蚀行为。采用体式显微镜和扫描电镜(SEM)观察腐蚀产物膜形貌;采用X射线能谱分析仪(EDS)分析了腐蚀产物膜成分。结果表明:G105钢钻杆在含Cl-介质中发生孔蚀,严重时会出现明显的蚀坑;随着Cl-浓度的增加,钻杆的腐蚀速率和程度增加。     

CO2复合蒸汽驱采出井中抽油杆的腐蚀规律及腐蚀预测

针对CO_2复合蒸汽驱采出井抽油杆的腐蚀问题,在高温高压釜中进行了模拟腐蚀试验,研究了温度(60～120℃),CO_2分压(0.1～0.3 MPa)和氯离子含量(1～3 g/L)对抽油杆腐蚀的影响,并建立了预测抽油杆腐蚀速率的数学模型,绘制了综合考虑多因素的腐蚀速率预测图版。结果表明:随温度的升高,抽油杆的腐蚀速率先升高后降低,90℃时达最大值(0.939 1 mm/a);随着CO_2分压和氯离子含量的升高,腐蚀速率均逐渐增大,腐蚀主控因素为CO_2分压;腐蚀预测图版的预测结果与试验结果吻合良好,腐蚀预测图版具有较好的预测精准度和实用性。     

Modelling the effects of production rates and physico-chemical parameters on pitting rate and pit depth growth of onshore oil and gas pipelines

To estimate the pitting rate of internally corroded oil and gas gathering pipelines, a multivariate regression modelling was carried out, using pitting rates and operating parameters. These operating parameters, temperature, pH, CO₂ partial pressure, water cut, wall shear stress, chloride ion concentration, sulphate ion concentration, operating pressure, oil production rate, gas production rate and water production rate, were obtained from routine monitoring of the pipelines, whereas, the pitting rates (mean pit depths over time) were determined by the ultrasonic thickness measurement technique. The operating parameters and pitting rates were also used to estimate the pit depth growth of the pipelines using Monte Carlo simulation, and field data were used to test the developed models. The results obtained indicated that the pipelines under severe pitting corrosion rate were, more conservatively predicted than those under low, moderate and high pitting corrosion rates.     

AZ91D镁合金在含Cl-溶液中腐蚀机理的研究

探讨了溶液中的Cl-离子、合金的成分及微观组织结构、氧化膜的结构对AZ91D镁合金腐蚀的影响。从腐蚀速率、腐蚀形貌、腐蚀类型及表面膜的状态等几个方面对AZ91D镁合金的腐蚀行为进行了定量和定性的描述。表面膜的疏松多孔,溶液中的活性阴离子是造成AZ91D镁合金腐蚀的动力学因素,由于Cl-（高解离度,高吸附性,高导电性,表观尺寸小）的特殊作用,合金表面所发生的是有选择的点蚀,最后呈蜂窝状;随着Cl-浓度的增加,腐蚀速率也随之增大。     

含镍18K金首饰在人工汗液中的腐蚀性研究

利用扫描电子显微镜、X射线光电子能谱和电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-AES)研究了一种含镍18K金首饰在人工汗液中的腐蚀行为。结果表明,浸泡实验后合金表面出现了点蚀,点蚀成分主要是铜镍的腐蚀产物;极化实验后合金表面有白色颗粒和腐蚀坑分布,经分析白色颗粒为银的氯化物。ICP-AES测定结果表明合金在腐蚀时,补口元素锌和镍优先腐蚀溶出,其次是铜。     

基于高功率脉冲磁控溅射的Cr膜层研究进展EI北大核心CSCD

Cr膜层因其优异的耐高温、耐腐蚀和耐磨损性能,在航空航天、武器装备和核电能源等领域得到广泛应用。由于传统电镀硬铬技术具有一定的污染,人们一直致力于寻找一种无污染的高性能Cr膜层制备方式。具备清洁特性的物理气相沉积技术,尤其是具有高离化率和高结合力特点的高功率脉冲磁控溅射(HiPIMS)技术现已成为膜层研究领域的热点。介绍HiPIMS-Cr靶的放电特性,指出在Cr膜沉积过程中获得高Cr离化率的条件;对比HiPIMS-Cr膜层与传统工艺(电镀硬铬、直流磁控沉积溅射、电弧混合溅射等)制备的Cr膜层在表面形貌、微观组织和力学性能等方面的差异,概述不同工艺组合对Cr膜层沉积速率的影响,探讨不同影响因素对HiPIMS-Cr膜层的微观组织、力学性能的影响及相关研究进展。最后对HiPIMS-Cr膜层制备及其应用研究的趋势进行展望。     

锆合金表面涂层耐高温高压动水腐蚀性能的研究

目的 提高锆合金在高温高压环境中耐动水腐蚀性能。方法 利用多弧离子镀技术（MAIP）在Zr-4合金表面分别制备了Al2O3涂层和Cr/TiAlN复合涂层,利用磁控溅射技术（MS）在Zr-4合金表面制备了TiN涂层。通过堆外高压釜实验,对比研究了三种不同涂层的耐高温高压动水腐蚀性能,利用自动划痕仪检测膜基结合力,利用XRD分析涂层的物相成分,利用SEM观察涂层腐蚀前后的微观形貌,利用EDS对涂层元素种类与含量进行分析。结果 多弧离子镀技术制备的Al2O3涂层和Cr/TiAlN涂层致密度较高,但表面存在少量大颗粒与微孔洞;磁控溅射技术制备的TiN涂层均匀平整,表面大颗粒较少。Al2O3涂层、TiN涂层和Cr/TiAlN涂层可承受的临界载荷分别为26、16、26.5 N。在实验条件下,Cr/TiAlN涂层和TiN涂层表面均发生了剥落或腐蚀现象,且这两种试样表面均检测出大量的ZrO2,而Al2O3涂层几乎未被破坏,基体得到了充分防护。结论 利用多弧离子镀技术在Zr-4合金表面制备的Al2O3涂层和Cr/TiAlN涂层的膜基结合力较高,利用磁控溅射技术制备的TiN涂层的膜基结合性能较差,其中Al2O3涂层具备良好的耐腐蚀性能,在高温高压动水腐蚀环境中能够有效地保护锆合金基体。     

Susceptibility of chloride ion concentration,temperature, and surface roughness on pitting corrosion of CoCrFeNi medium-entropy alloy

The influence and susceptibility of chloride ion concentration, temperature, and surface roughness on corrosion behavior of single-phase CoCrFeNi medium-entropy alloy (MEA) was examined in NaCl solution. Potentiodynamic polarization results revealed that the corrosion performance of the sample deteriorated with an increase of the chloride ion concentration, temperature, and surface roughness. The pitting potential decreased drastically for samples with higher surface roughness. According to electrochemical impedance spectroscopy, the charge transfer resistance decreased when chloride ion concentration, temperature, and surface roughness increased. Scanning electron micrographs also indicated an increased extent of corrosion damage, especially for the sample with higher surface roughness. It is found that the corrosion resistance is closely related to the wettability of samples, and the surface with the highest roughness shows higher hydrophilicity. The combined results suggested that the pitting damage is more sensitive to surface roughness. Our findings provide a further understanding of the corrosion mechanism of MEAs and guide their applications as structural materials.     

高耐蚀性镀硬铬工艺研究

针对空客生产的A320机型合金钢零件镀硬铬层高耐腐蚀性的要求,研究了一种高耐蚀性镀硬铬工艺,所获得的镀铬层硬度为750～980HV,并且通过了750h的盐雾试验,满足空客技术要求。研究还发现,特殊的电镀硬铬工艺,尤其是镀铬后的HA油除氢、磨削等是提高硬铬镀层耐腐蚀性能的关键。该工艺目前已在工厂的批量生产中获得应用。     

氧氯协同对304L不锈钢在高温高压硼锂水中应力腐蚀开裂的影响

采用高温高压慢应变速率拉伸试验方法(SSRT),研究了饱和氧环境下不同氯离子浓度对304 L不锈钢在高温高压硼锂水介质中氯致应力腐蚀开裂的影响。结果表明:在一定浓度范围内有氧无氯或者有氯无氧环境下,304L不发生应力腐蚀开裂。在空气饱和氧条件下,氯离子浓度在1 mg/L至10 mg/L之间变化时,应力腐蚀敏感性随浓度变化不大;而当氯离子浓度大于20 mg/L时,应力腐蚀敏感性随浓度的增加变化很大,当氯离子浓度为50 mg/L,304L几乎完全为脆性断裂。     

Effects of chloride and crevice on corrosion resistance of stainless steels buried in soil within Seoul Metropolitan

Field and laboratory tests were conducted to find the factors affecting corrosion of stainless steels in soil. During one-year exposure, corrosion occurred within a joint and on the surface of type 304 pipe with the joint, which was buried at the site with a high chloride concentration of about 3680 ppm; however, corrosion was not observed at any of the other sites independent of the stainless steel grade and the presence of joints. At some sites, a seasonal fluctuation of corrosion potential was observed in the soil though corrosion did not occur. This observation may be due to the activity of sulfate reducing bacteria because a decrease of corrosion potential with the inoculated bacteria did not cause corrosion of stainless steels. These results indicate that both the level of chloride and the presence of crevices are the main factors affecting corrosion of stainless steels in soil but that the activity of bacteria is not. From measurements of pitting potential, a guideline for stainless steel use in soil is drawn as follows: Corrosion of stainless steels in soil occurs when the pitting potential of stainless steel under crevices in synthetic ground water that contains the same chloride concentration as the soil is less than the saddle potential. Finally, the guideline for stainless steels applications was provided in this paper according to this criterion.