碳钢在液/固双相管流中磨损腐蚀的电化学行为

利用自行研制的管流动态模拟试验装置，研究了碳钢在液／固双相流中的磨损腐蚀．结果表明：碳钢在含有5％河砂的双相流动3．5％NaCl溶液中。磨损腐蚀速度随流速的增加而显著增大。没有像单相流中出现磨损腐蚀速度显著降低的流速区段，其磨损腐蚀过程仍主要受阴极氧扩散控制．对碳钢施加阴极电流，由于抑制了腐蚀电化学因素，从而大幅度削弱了与流体力学因素间的协同效应，使碳钢的磨损腐蚀大大减轻。     

海水输送泵的腐蚀与阴极保护技术应用的研究

本文利用自行设计并加工的动态模拟装置，探讨海水输送泵的腐蚀机理。实验结果表明：高流速运行中的海水泵腐蚀破坏之所以如此严重，主要是由于腐蚀电化学因素与流体力学因素二者间的协同效应所致。施加阴极电流，由于抑制了腐蚀的电化学因素，从而使二因素间的协同效应大幅度减弱，腐蚀破坏显著降低。据此，对现场高流速运行中的海水源洋，实施牺牲阳极的阴极保护与涂料联合防护，经二年多的应用研究证明：泵体内无任何腐蚀迹象，几     

流体力学因素对电极反应作用的定量分析

定义了流体力学因素对电极反应的作用系数(Ψa和Ψc),并进行了计算与分析.结果表明:在35% NaCl流动溶液中,随着流速的增大，仅碳钢腐蚀的阴极反应作用系数(Ψc)急剧增大,其腐蚀率也随之增大,流体力学因素主要加速了碳钢腐蚀的阴极反应过程.对介质充氮除氧后,相同流速条件下,只阴极反应作用系数(Ψc)才显著降低; 加入缓蚀剂后,阴、阳极反应作用系数(Ψa,c)的变化都不大.此时,流体力学因素对阴、阳极反应均无显著影响,碳钢腐蚀率基本不随流速而变化.可见,应用流体力学因素对电极反应的作用系数(Ψa,c),可以定量判定流体力学因素对电极反应的作用大小.     

金属在流动氯化物体系中流动腐蚀的EIS研究

流动氯化物体系中碳钢、双相钢电极的电化学阻抗谱（EIS）明显不同,随着流速增大,电极表面受到的切应力增大,反应阻抗减小,电化学腐蚀加速,协同效应增强,结果使电极流动腐蚀速度增加,与碳钢相比,双相钢电极在较高流速下其电化学阻抗谱才在低频区发生特征变化,证明了曹楚南提出的不可逆电极阻抗谱理论同样适用于流动腐蚀过程中电极过程的研究,揭示了在流动体系中,当电极表面受到足够大的切应力作用时,在低频区电极电化学阻抗谱会发生特征改变,其中,电化学阻抗谱的低频感抗弧特征预示着在流动腐蚀过程中,受到强力流体力学作用的电极表面会改变其常规的溶解速度和溶解机制,同时表面伴随有坑、点局部腐蚀的发生,在此情况下,钝态金属电极的电化学阻抗谱进一步反映了电极表面受到固体颗粒摩擦或撞击的阻抗谱特征。     

数值计算法在流体腐蚀研究中的应用─(Ⅰ)层流条件下金属的腐蚀

采用数值计算法与实验研究相结合,对碳钢在3．5％NaCl溶液中层流状态下的腐蚀进行了研究．结果表明：用材料表面近壁处的流体力学参数（剪切应力τ、传质系数K）比主体中的流体力学参数（流速U）更能准确反映流体对材料腐蚀的影响．针对旋转圆盘体系中的流动体系,建立了流体腐蚀的数学模型,并进行了计算和分析．模拟计算的流体腐蚀速度值与实测值基本吻合,从而验证了所揭示的碳钢在单相流体中的腐蚀机理．     

数值计算法在流体腐蚀研究中的应用——（I）层流条件下金属的腐蚀

采用数值计算法与实验研究相结合，对碳钢在３．５％ＮａＣｌ溶液中层流状态下的腐蚀进行了研究。结果表明：用材料表面近壁处的流体力学参数（剪切应力τ、传质系数Ｋ）比主体中的流体力学参数（流速Ｕ）更能准确反映流体对材料腐蚀的影响。针对旋转圆盘体系中的流动体系，建立了流体腐蚀数学模型，并进行了计算和分析。模拟计算的流体腐蚀速度值与实测值基本吻合，从而验证了所揭示的碳钢在单相流体中的腐蚀机理。     

超临界CO2环境中温度和流速对N80碳钢腐蚀行为的影响

目的研究超临界CO2环境中温度和流速对N80碳钢腐蚀行为的影响,探讨N80碳钢在超临界CO2环境中的腐蚀机制。方法利用高压釜进行失重和电化学测试,同时利用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)进行腐蚀形貌观察和腐蚀产物成分分析。结果当温度为40℃时,腐蚀速率最小,电化学阻抗随时间延长持续减小,此条件下并没形成FeCO3保护膜。升高温度导致腐蚀初期的腐蚀速率明显增大,然而腐蚀某个时刻后,电化学阻抗突然增大,意味着FeCO3保护膜的形成。温度越高,腐蚀24 h后的阻抗越大,产物膜越致密,保护性越好。另外,腐蚀失重速率随流速的增加而增大,电化学测试也表明流速越大,阻抗越小,腐蚀电流密度越大。SEM形貌分析表明,流体流动破坏了FeCO3膜的致密度,降低了其对N80碳钢基体的保护作用。结论尽管升高温度加速了N80碳钢的腐蚀,但却有利于保护性FeCO3膜的形成。温度越高,FeCO3膜越致密。流体流动破坏了保护性FeCO3膜的致密性,加速了N80碳钢腐蚀。     

数值计算法在流体腐蚀研究中的应用─(Ⅱ)湍流条件下金属的腐蚀

将数值计算与实验研究相结合，引入湍流运动理论，研究了在3．5％NaCl溶液中湍流状态下碳钢的流体腐蚀．针对旋转圆盘体系中的流体力学，采用壁函数、k~ε两方程，建立了湍流状态下腐蚀的数学模型，并进行了计算与分析．结果表明：数值模拟计算值与实验结果基本一致，验证了在湍流下碳钢的腐蚀过程中仍然是电化学因素起主要作用，临界流体力学参数对阐明与流体流动有关的腐蚀现象具有重要意义．     

数值计算法在流体腐蚀研究中的应用——（II）湍流条件下金属？…

将数据计算与实验研究相结合，引入湍流运动理论，研究了在３．５％ＮａＣｌ溶液中湍流状态下碳钢的流体腐蚀。针对旋转圆盘体系中的流体力学，采用壁函数、κ￣ε两方程，建立了湍流状态下腐蚀的数学模型，并进行了计算与分析。结果表明：数值模拟计算值与实验结果基本一致，验证了在湍流下碳钢的腐蚀过程中仍然是电化学因素起主要作用，临界流体力学参数对阐明与流体流动有关的腐蚀现象具有重要意义。     

弯管段流速对AZ91D镁合金腐蚀行为的影响（英文）

基于阵列电极技术使用自制的环路系统并采用极化、计算流体力学(CFD)模拟和表面分析技术研究环路系统中弯管段流速对AZ91D镁合金腐蚀行为的影响。实验结果表明,AZ91D镁合金的腐蚀速率随着流速的增加而增加,且AZ91D镁合金在流动介质中的腐蚀可能存在临界流速。当介质的流速超过临界流速时,流体力学因素在AZ91D镁合金腐蚀中占主导地位;反之,电化学腐蚀因素占主导地位。     

对相钢在流动中性含砂氯化物中的磨损腐蚀

研究了双相钢在流动含砂的3．5％NaCl溶液中的磨损腐蚀规律,测定、分析了流动体系中的电化学阻抗谱,揭示了双相钢磨损腐蚀过程中电化学的作用及其机制。结果表明,腐蚀曜 磨损腐蚀过程中起主要作用,流体力学因素只是加速了腐蚀电化学过程,阻抗谱在低频区出现一直线段和低频收缩现象。分别是双相钢在磨损腐蚀过程中电极处于自钝化状态,并受离子在钝化膜中的扩散、迁移过程控制和电极表面局部遭受破坏的特征,对于流动体系中电化学阻抗谱的分析,曹氏阻抗理论同样适用。     

碳钢电极在流动3.5%NaCl溶液中的电化学行为

用交流阻抗技术研究了普通碳钢电极在流动3.5%NaCl溶液中的阻抗谱特征.结果表明:无论是在流动的单相还是双相溶液中,碳钢电极的阻抗谱均为一单容抗半圆弧.随着流速增大,腐蚀反应阻抗(Rf)逐渐减小,腐蚀随之增大.当流速超过临界流速之后,其阻抗谱在低频区出现收缩现象.此时,不仅碳钢的均匀腐蚀越来越严重,而且其局部腐蚀也明显加剧.若对体系充氮除氧,则在相同流速下,其腐蚀反应阻抗显著增大,碳钢的腐蚀速率显著降低.     

海水中带锈Q235钢腐蚀电化学参数测定

利用失重法和电化学方法对在海水中浸泡不同时间的Q235钢电极的腐蚀行为和腐蚀速率规律进行了研究。结果表明,对于长期浸泡的Q235钢电极,失重法和电化学方法得到的腐蚀速率结果存在很大差异。利用XRD测定了长期浸泡后锈层成分的变化,发现长期浸泡Q235钢电极锈层中的电化学活性成分β-FeOOH在测试过程中发生还原反应,导致利用电化学方法测得的Q235钢腐蚀速率大于失重法的结果,并且随浸泡时间的延长,这一偏差增大。对长期浸泡Q235钢电极进行电流密度为-25 μA/cm²阴极恒电流预极化处理后发现,随着浸泡时间的延长极化时间也延长,同时,经过预处理之后的Q235钢电极电化学方法测得的腐蚀速率与失重法的结果具有一致的变化规律,表明施加合适的阴极极化预处理能够减小电化学方法与失重法测试结果的偏差。     

柠檬酸铈在氯化钠溶液中对碳钢的缓蚀作用

采用极化曲线、电化学阻抗谱和表面分析方法研究了氯化铈(Ⅲ)、硝酸铈(Ⅲ)和柠檬酸铈(Ⅲ)在3.5%氯化钠溶液中对碳钢的缓蚀作用.结果表明,氯化铈、硝酸铈和柠檬酸铈均能有效抑制碳钢在氯化钠溶液中的腐蚀,呈现阴极型缓蚀剂的特征;其中柠檬酸铈对碳钢腐蚀的抑制作用明显优于无机铈盐,且具有"临界值"效应;柠檬酸铈作缓蚀剂时,在碳钢表面形成的保护膜均匀致密,其中含有Ce、Fe、O、C等元素.     

X70和16Mn钢腐蚀行为比较：Ⅲ.腐蚀磨损

用旋转试片装置和失重法比较X70钢和16Mn钢在含沙溶液中腐蚀磨损行为，研究流速、介质pH值、温度等因素影响.结果表明，2种管道钢存在相同临界流速，045 m/s，高于临界流速时，腐蚀磨损失重明显增加.同时温度升高也使钢的失重增加.此外腐蚀和磨损的交互作用十分明显，尤其在酸性介质中，交互作用影响可占总失重量的80%以上.X70钢抗腐蚀磨损性能较好.原因是X70钢易形成致密保护膜和有较高表面硬度.前者导致在酸性和弱碱性介质中，X70钢的失重较小，只有在强碱性下，二者腐蚀磨损失重几乎相同；后一因素使得X70钢在高流速下有较好抗磨损性.      

流速对L360管线钢在H2S/CO2环境中腐蚀行为的影响

目的为选取合适的流速来输送油气,降低流速对管线钢腐蚀造成的危害。方法以L360管线钢为实验用钢,流速(0、3、5 m/s)为变量,利用高压釜研究L360钢在含Cl-的H_2S/CO_2酸性环境中的腐蚀行为,采用极化曲线及交流阻抗研究L360钢的腐蚀电化学行为,利用SEM、EDS分析腐蚀后试样的微观形貌、结构特征以及腐蚀产物成分。结果失重法测定L360钢的腐蚀速率时,在实验条件完全相同的情况下,流速为5 m/s时的腐蚀速率(0.4824 mm/a)大于0 m/s时的腐蚀速率(0.3696 mm/a)。电化学测试中,3种状态对应的实验条件完全相同,可以发现流速为3 m/s时钢被腐蚀的难易程度位于0 m/s和5 m/s之间。随着流速的增加,试样表面腐蚀产物膜的破裂程度加剧。腐蚀产物以Fe的硫化物为主,流速为0 m/s时,有少量Fe CO3和Fe C3生成,流速为3 m/s时形成了四方硫铁和硫复铁矿晶体。随着流速从0 m/s增加到5 m/s,试样的腐蚀电位负移,腐蚀电流密度增大,在5 m/s时的腐蚀电位最负,此时自腐蚀电流密度最大,容抗弧半径最小,最易被腐蚀。结论结合腐蚀失重实验和电化学实验,发现流速在0~5 m/s范围内,流速越小,对L360管线钢造成的腐蚀作用越小,在不影响油气正常输送的情况下,尽可能选取小的流速,以保证管线钢的安全使用,提高管线钢的使用寿命。