NiCrMo涂层在750℃硫酸盐中的热腐蚀行为

针对石油及化工设备在苛刻高温腐蚀条件下工作,其零件腐蚀破坏日益严重的现状,采用Q235钢为基体材料,对自行研制的NiCrMo涂层在750℃涂盐腐蚀中的热腐蚀行为进行了研究,并与母材Q235钢的性能进行了比较.采用金相显微镜、配有能谱分析仪的扫描电镜以及X射线衍射仪等检测设备对腐蚀产物的形貌和相组成等进行了分析.结果表明,在母材Q235钢表面涂覆层镍铬含量一定,有适当钼的NiCrMo涂层时,能形成对涂层进行保护的氧化膜,提高母材Q235钢的耐高温热腐蚀性能.这种镍基合金制备成涂层具有优良的抗热腐蚀性能,适于作为石油化工设备的防护材料.     

几种接地网材料在土壤中的腐蚀特性研究

采用失重法、电解腐蚀和极化曲线测试等方法研究了紫铜、Q235钢和在Q235钢表面镀铜、镀锌及刷达克罗涂料等几种接地材料在渭南地区土壤中的腐蚀特性.研究结果表明:紫铜材料的耐蚀性最好,腐蚀速率在0.04 g/(m2.h)以下;Q235钢的耐蚀性最差,腐蚀速率大于0.28 g/(m2.h);镀铜和达克罗涂层的腐蚀速率与紫铜相近,约为0.04 g/(m2.h);镀锌层可以防止Q235钢的腐蚀,腐蚀速率比Q235钢下降约2/3;材料的腐蚀过程为电化学腐蚀控制.     

碳钢表面等离子喷涂NiCrAl涂层的耐蚀性能研究

采用高温高压及电化学腐蚀实验研究了Q235钢、13Cr以及Q235钢表面沉积Ni Cr Al涂层后的耐CO2腐蚀性能。Ni Cr Al涂层采用等离子喷涂制备。结果表明:Q235钢抗均匀腐蚀和局部腐蚀的能力较差;13Cr抗均匀腐蚀能力良好,但出现明显的点蚀;Ni Cr Al涂层具有良好的抗均匀腐蚀及点蚀能力。Ni Cr Al涂层的通孔结构为腐蚀介质提供了渗入通道,进而腐蚀界面处的Q235钢。     

压力辅助固态成形法制备钢板表面铝涂层

目的 获得厚度可控的Fe–Al合金层,提高Q235钢板的耐腐蚀性能和成形加工性能。方法 通过创新涂层制备方法,以Q235为基体金属,以铝箔为镀层金属,采用压力辅助固态成形法在Q235钢板表面制备耐腐蚀铝涂层(AlP/Q235)。通过三点弯曲实验研究AlP/Q235的成形性能,通过全浸泡腐蚀失重实验、电化学实验分析研究AlP/Q235的腐蚀性能,利用扫描电子显微镜及其附带的能谱仪对铝涂层弯曲变形后的显微结构、微观组织和元素组成进行表征。探讨压力辅助固态成形铝涂层对基体的保护行为,并阐明铝涂层的腐蚀防护机理。结果 在采用压力辅助固态成形法制备的铝涂层钢板中,铝箔与Q235基体实现了冶金结合,生成了厚度大约为44 mm的Fe–Al合金层,合金层主要由“颗粒状”的FeAl3和“锯齿状”的Fe2Al5相层组成。通过三点弯曲试验测得AlP/Q235的弯曲强度为255 MPa,与Q235相比,提高了11.8%。在NaCl(质量分数为3.5%)溶液中全浸泡腐蚀25 d后,AlP/Q235的平均静态腐蚀速率为0.21 mg/(dm.d),约为Q235的1/10。在NaCl(质量分数为3.5%)溶液中浸泡,并进行电化学实验,测得AlP/Q235的电流密度Jcorr为1.583 μA/cm²,约为Q235的1/27。结论 采用压力辅助固态成形法制备的AlP/Q235,获得了厚度可控的Fe–Al合金层,有效提高了其耐腐蚀性能和成形加工性能。     

原位合成Ti(CN)/Fe复合涂层及耐磨耐蚀性能

采用反应氮弧熔覆技术在Q235A钢试件表面原位合成了Ti(CN)/Fe金属陶瓷复合涂层。利用扫描电镜、XRD射线衍射仪、显微硬度计、摩擦磨损试验机、电化学工作站分析了涂层形貌、涂层物相、涂层显微硬度及其耐磨耐蚀性能,并与Q235A钢进行了硬度、耐磨耐蚀对比试验。结果表明:涂层主要由Ti(CN)、Fe及少量的TiO2相组成,Ti(CN)呈细小颗粒状,涂层为良好的冶金结合;与Q235A钢相比,硬度提高了约3倍,摩擦系数约为Q235A的2/3,磨损量约为Q235A的1/2;在5%H2SO4溶液中,Ti(CN)涂层的腐蚀速率约为Q235A的1/3,在3.5%NaCl溶液中,Ti(CN)涂层的腐蚀速率约为Q235A钢的1/4。     

高速电弧喷涂Fe基合金陶瓷涂层的耐蚀性

为提高海洋设备的耐海水腐蚀性能,采用高速电弧喷涂技术在Q235钢基体上制备Fe基合金陶瓷涂层,并研究有机硅树脂封闭后的耐蚀性.分析了涂层的微观形貌、硬度及电化学性能.结果表明Fe基合金陶瓷涂层组织均匀、结构致密,孔隙率为6.8％,经有机硅封闭处理后涂层的开路电位及腐蚀电位提高,腐蚀电流降低,等效电阻增大,耐腐蚀性能大幅提高.     

激光熔化沉积CoCrNiNbW高熵合金耐磨及腐蚀性研究

目的 解决Q235钢材料在实际应用中由于磨损、腐蚀导致使用寿命缩短问题,提升Q235钢表面的硬度、耐磨性和耐蚀性。方法 利用激光熔化沉积技术在Q235钢表面制备无裂纹CoCrNiNbW高熵合金涂层。采用扫描电子显微镜、X射线光谱仪、光学显微镜表征其微观组织结构、元素分布和物相成分;采用显微硬度计、试块-试环摩擦磨损试验机分别测试高熵合金涂层和Q235钢的显微硬度和耐磨性能,研究涂层的强化机制和磨损机理;采用电化学工作站测试分析高熵合金涂层和Q235钢的电化学腐蚀行为,研究涂层的耐蚀性和腐蚀机制。结果 CoCrNiNbW高熵合金涂层的微观组织主要由等轴晶组成,涂层中部和底部存在未熔化Nb和W颗粒,起强化相作用;主要物相由富含Co、Ni的FCC相及富含Nb的BCC相组成;高熵合金涂层的平均显微硬度为800HV0.2,约为基材的4倍;涂层的磨损机制以磨粒磨损为主,磨损率为2.315´ 10^–5 g.m^–1,约为基材的1/5;在质量分数3.5%的NaCl溶液中,高熵合金涂层具有更好的耐腐蚀性,腐蚀电阻约为基材的8倍。结论 高熵合金涂层的显微硬度、耐磨性和耐腐蚀性较Q235钢基材有很大提升。     

纳米封孔7Cr13电弧喷涂涂层的组织与耐腐蚀性

采用电弧喷涂工艺在基体Q235钢上喷涂了厚度约为150μm的7Cr13涂层,并采用3种封孔工艺对涂层进行封孔处理,封孔剂采用添加不同含量的纳米Al2O3异丙醇溶液的有机硅透明树脂.用乙酸盐雾腐蚀、全浸泡腐蚀以及电化学腐蚀检测了7Cr13涂层与对比材料镀铬层的耐腐蚀性能.结合扫描电镜、光学显微镜对腐蚀前后试样的表面形貌进行了观察和对比.结果表明,涂层呈层状结构,涂层封孔后孔隙率明显降低,涂层结合强度为47 MPa,远高于镀铬层,封孔涂层的耐腐蚀性明显优于未封孔涂层,纳米封孔7Cr13涂层的耐腐蚀性能优于镀铬层.     

含砂海水中环氧树脂/Q235钢体系的冲刷腐蚀行为研究

目的 研究环氧树脂/Q235钢体系在含砂流动海水中的耐冲刷腐蚀性能.方法 采用旋转冲刷腐蚀试验装置进行不同流速、不同含砂量下环氧树脂/Q235钢体系的冲刷腐蚀试验,利用表面观测、电化学测试以及扫描开尔文探针(SKP)技术研究冲刷腐蚀后体系的腐蚀规律.采用计算流体动力学(CFD)方法模拟计算冲刷流场和砂粒分布.结果 高流速下的砂粒不断冲击涂层表面,导致涂层破损,使基体与海水直接接触,造成基体腐蚀,基体腐蚀又导致涂层的进一步破损.当冲刷流速在5～6 m/s之间时,涂层发生破坏,涂层底部腐蚀连接成片,生成片状腐蚀产物,腐蚀产物表面有较长裂缝.当含砂量达到1.5％(质量分数)时,涂层也发生破坏,但是其以孤立的腐蚀坑为主.Q235钢基体发生点蚀后,点蚀周围的腐蚀敏感性增加.随着腐蚀时间的增加,阳极区逐渐变宽,阴极区逐渐向外移动.腐蚀区域逐渐扩大,形成腐蚀通道.最终,腐蚀通道相互连接,从而在涂层下引起更大范围的腐蚀.结论 与含砂量相比,环氧树脂涂层的冲刷腐蚀对流速敏感性更高.     

Q235钢在不同温度和浓度下氢氟酸中的腐蚀性研究

为了研究Q235钢在氢氟酸中的腐蚀性,通过维氏硬度试验、拉伸试验对Q235钢进行了力学性能分析,通过光谱分析仪和金相显微镜对Q235钢进行化学成分分析和组织观察。采用室内浸泡法考察了Q235钢在不同温度和不同浓度下的氢氟酸溶液中的腐蚀性能。结果表明:Q235随着氢氟酸腐蚀溶液温度的升高腐蚀加剧。而在不同浓度下,氢氟酸浓度为30%(体积比)的腐蚀速率最低,在40%氢氟酸中腐蚀速率最高。     

建筑用Q235钢的表面镀层与耐腐蚀性能研究

采用热浸镀方法在建筑用Q235钢面制备了55Al-43Zn-2Si镀层,研究了表面镀层的显微形貌、物相组成和耐腐蚀性能。结果表明,Q235钢板基材表面镀层较为平整,无明显凹凸,局部区域存在分散的显微凹陷或针孔;经过热浸镀处理后镀层已经覆盖Q235钢表面,表面镀层中只有Al和Zn相,且灰黑色区域是富Al相,灰白色区域为富Zn相;在Q235钢镀层腐蚀时镀层表面灰白色富Zn相优先腐蚀,随后才发生富Al相和化合物相的腐蚀,最终造成腐蚀介质渗漏而造成Q235钢基体的腐蚀破坏。     

经新型Q-P-T工艺处理后Q235钢的组织与性能

研究了最低屈服强度为235 MPa的Q235钢经新型淬火-分配-回火(Q-P-T)工艺处理后的力学性能和焊接性能.结果表明,经Q-P-T处理后的Q235钢(QPT235钢)强度得到了大幅度的提升:屈服强度和抗拉强度分别达到435和615 MPa.采用相同焊料和焊接工艺,QPT235钢焊接接头的力学性能比Q235钢显著提高,前者的抗拉强度约为532 MPa,延伸率约为16.7%,而后者的抗拉强度约为414 MPa,延伸率约为12.4%.显微组织观察揭示了QPT235钢性能改善的原因:QPT235钢焊接热影响区中铁素体晶粒和珠光体层片显著细化,并避免了魏氏组织的大量出现;在QPT235钢的母材和热影响区中均存在硬相马氏体、贝氏体和软相残留奥氏体的复合组织,取代了Q235钢中部分的铁素体和珠光体.     

Q125级套管钢高频电阻焊接头耐CO2/H2S腐蚀行为

采用SEM,EBSD和电化学等手段研究了Q125级石油套管钢高频电阻焊接头的耐CO₂/H2S腐蚀行为.结果表明,Q125级套管钢高频电阻焊接头处母材的耐腐蚀性能最好,热影响区次之,而焊缝的耐腐蚀性能最差,导致高频电阻焊接头在CO₂/H₂S腐蚀环境中产生了沟槽腐蚀.试验钢焊缝处的大角晶界比例高于母材和热影响区,从而使焊缝区反应速度常数高于母材和热影响区,这是焊缝区腐蚀速率最高的一个重要原因.通过电化学分析表明,焊缝处的电极反应的极化阻力最小,腐蚀反应易于发生;而母材的电极反应的极化电阻最大,腐蚀反应不易进行,这与腐蚀试验所得结果及极化曲线分析结果一致.     

Q235钢与316不锈钢异种钢焊接接头组织及力学性能的研究

采用手工电弧焊,填充A307焊条,对Q235钢和316不锈钢进行焊接,得到两种钢的焊接接头。利用金相显微镜对焊接接头的不同区域进行显微组织分析,通过扫描电镜能谱仪对焊接接头进行元素扫描,利用维氏硬度计对焊接接头的硬度进行测定。结果表明:在Q235钢和316不锈钢焊接接头中,焊缝组织呈柱状晶生长,在近焊缝一侧Q235钢中产生脱碳层而软化,在近Q235焊缝一侧出现增碳层而硬化,靠近焊缝的Q235钢热影响区出现针状铁素体组织,热影响区晶粒相对较粗大。316不锈钢热影响区和母材区组织均为奥氏体,Q235钢母材区组织为铁素体与珠光体。通过线扫描发现镍、铬元素在焊缝区域分布基本均匀。焊接接头中焊缝区硬度最高,约为195HV,Q235钢的硬度最低,约为121HV。     

热化学反应法制备Al_2O_3基陶瓷涂层及耐磨性能研究

采用热化学反应法在Q235钢表面制备A_2O_3基陶瓷涂层,对涂层的形貌、涂层与基体的结合力、涂层的耐磨性进行了研究.结果表明,陶瓷涂层在600℃固化时有新相产生,增强了涂层与基体的结合强度;陶瓷涂层比较均匀且致密,涂层与基体之间已无明显界限;A_2O_3基陶瓷涂层提高了Q235钢的耐磨性.     

等离子喷涂Fe基合金涂层的耐蚀性

Fe基合金(含Cr、Ni、B、Si 等)作为喷涂粉末,采用等离子喷涂法在Q235钢基体上制备了厚度约为200 μm的Fe基合金涂层.用盐雾腐蚀方法检测了Fe基合金涂层和对比材料1Cr18Ni9Ti不锈钢的耐腐蚀性能,用扫描电镜(SEM)、光学显微镜(OM)、体视显微镜对腐蚀前后试样的表面形貌进行了观察和分析;对Fe基合金涂层与不锈钢试样的盐雾腐蚀质量损失进行了测量.盐雾腐蚀试验结果表明,Fe基合金涂层的耐腐蚀性明显优于1Cr18Ni9Ti不锈钢.前者主要为孔蚀,后者为晶间腐蚀和孔蚀.经封孔的Fe基合金涂层较未封孔的Fe基合金涂层的耐腐蚀性能显著提高.     

基于pH敏感性杂化凝胶BTA@PHVA/PEI的智能防腐涂层研究

目的 解决Q235钢的腐蚀问题,研究开发一种智能防腐涂层。方法 以乙烯基三乙氧基硅烷、丙烯酸和丙烯酸羟丙酯为单体,采用自由基聚合法制备一种装载缓蚀剂苯并三氮唑(BTA)的pH敏感性有机-无机杂化凝胶BTA@PHVA/PEI,通过扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶红外光谱(FT-IR)、热重/差热分析(TGA/DSC)和紫外可见光谱(UV-vis)分别对BTA@PHVA/PEI的形态、结构、热稳定性及pH敏感性进行表征。通过将BTA@PHVA/PEI粉末分散到醇酸树脂漆中,在Q235钢样品表面制备一种智能防腐涂层。先后通过电化学阻抗谱(EIS)、Tafel极化曲线对智能涂层在NaCl腐蚀介质中的自修复性能进行研究,通过盐雾加速腐蚀试验对智能涂层的防腐性能进行评价,并探讨智能涂层的自修复机理。结果 BTA@PHVA/PEI释放BTA的速率随环境pH值的升高而增大,在pH值为2.0、7.0和11.0的溶液中,BTA的32 h累积释放率分别为68.78%、74.51%和91.02%。BTA@PHVA/PEI在智能涂层中的最佳掺杂量为10%。结论 基于BTA@PHVA/PEI的智能防腐涂层对Q235钢具有显著的自修复防腐性能,且在其他金属材料上也具有潜在应用价值。其机理为涂层中掺杂的BTA@PHVA/PEI可响应因腐蚀而导致的pH值变化,释放出BTA分子并被吸附到Q235钢表面成膜,从而抑制腐蚀的进一步发展。     

Q235、Q345和BC550钢在不同酸碱度溶液中的腐蚀和磨蚀研究

目前,垃圾运输和处理设施主要采用Q235钢制作,因腐蚀而损坏的情况严重。为了研究不同的钢在不同腐蚀介质中的腐蚀行为,探索耐垃圾腐蚀的材料,除了采用扫描电镜和能谱分析检验显微组织、通过拉伸试验测定力学性能外,对Q235、Q345和BC550钢在3. 5%NaCl溶液和3. 5%NaCl+0. 2 mol/L H_2SO4混合液中进行了电化学腐蚀试验,在碱性、中性和酸性溶液中进行了摩擦磨损试验。结果表明:3种钢中耐蚀性能和力学性能最佳的是BC550钢,其腐蚀电流密度和抗拉强度分别为13. 098μA·cm~(-2)和557 MPa。在中性和碱性介质中,Q235、Q345和BC550钢均具有良好的耐磨蚀性能;而在酸性介质中,BC550钢的摩擦磨损质量损失最小,为40. 4 mg,耐磨蚀性最好。     

Q235B 钢含硫污水罐的腐蚀开裂失效分析

目的对某炼油厂原料水罐Q235B钢腐蚀开裂失效原因进行分析。方法采用宏观形貌、金相组织和断口观察以及成分分析和力学性能测定等手段,分析Q235B钢腐蚀开裂失效的宏观和微观行为。结果 Q235B钢在污水罐罐顶形成的湿硫化氢环境中发生沿晶型应力腐蚀开裂。腐蚀过程中,电化学反应产生的氢渗入基体,导致微裂纹的萌生。腐蚀产物在基体表面积聚,其自身体积膨胀以及涂层的闭塞作用对基体形成非常大的拉应力。结论结合应力分析和环境分析,Q235B钢含硫污水罐的腐蚀开裂失效机制为硫化氢应力腐蚀开裂,应力来源于氢渗透和腐蚀产物膨胀。     

节节草提取物在盐酸介质中对碳钢的缓蚀行为研究

利用极化曲线、电化学阻抗谱研究了节节草提取物对Q235钢在盐酸溶液中的缓蚀性能。结果表明,采用热水浸提法得到的节节草提取物,可明显减缓Q235钢在1 mol·L-1HCl溶液中的腐蚀,属阴极抑制为主的混合型缓蚀剂。提取物的缓蚀性能随浓度增大而增强,并在实验温度范围内较稳定。阻抗数据拟合结果表明,提取物中的缓蚀剂分子在Q235钢表面的吸附同时符合Langmuir和Dhar-Flory-Huggins等温吸附方程。光谱分析和SEM观察分别证实了提取物在Q235钢表面的吸附及其对Q235钢在盐酸中的缓蚀作用。