应力对X70钢在NaHCO3溶液中腐蚀行为的影响

采用电化学交流阻抗技术和显微微观观察研究了X70钢在0．5mol／LNaHCO3＋0．5mol／LNaCl溶液中的腐蚀行为。分析了外加应力水平对开路电位、极化电阻及表面形貌的影响。结果表明,在弹性载荷范围内,X70钢的耐蚀性下降。外加应力主要从两个方面促进了金属的腐蚀溶解：首先是在应力集中区域,原子排列发生形变,随着外加应力的增大,晶格缺陷增多,原子活化能提高,从而使平衡电位急剧下降;二是在应力集中区域,表面钝化膜发生不同程度的破坏或局部减薄,导致在钝化膜破裂或薄弱的位置上发生优先腐蚀并溶解。在外加应力和侵蚀性介质的共同作用下,X70钢表面的钝化膜破裂,试样局部塑性变形增加,导致局部电位发生变化,从而使其与周围基体形成了大阴极小阳极的腐蚀微电池,为点蚀形核创造了条件。     

904L 在甲乙酮生产装置中开裂原因分析

在6 MPa 、155 ℃, pH 值为3～ 7 , 使用氢型树脂催化剂生产甲乙酮的环境中, 对904L 制水帽筛网网丝开裂失效进行了现场调研和腐蚀形态观测。通过904L 合金元素质量分数、腐蚀介质的测定和材料内部夹杂物、网丝残余应力来源、裂纹形态等分析与观察认为网丝开裂属于应力腐蚀开裂。阐述了材料内Ni 、Mo 、Cu 合金元素用量不足、C 含量超标、内部夹杂物多和残余应力高, 以及安装、运输过程中损伤钝化表面是应力腐蚀开裂失效的主要原因。说明了发生应力腐蚀开裂的过程是:催化剂与网丝表面形成缝隙, 缝隙内急速酸化, 当pH值降到904L 去钝化要求的值时, 缝隙内发生钝化膜全面的还原性破坏。构成了由缝隙内金属表面(活性区)-电解质溶液-缝隙外金属表面(钝化区)组成的宏观腐蚀电池。当缝隙内达到一定腐蚀深度时产生应力集中引发裂纹, 发生应力腐蚀开裂。裂纹垂直于网丝圆周方向并沿网丝径向发展, 达到网丝中性面时裂纹消失, 中性面内压应力区没有裂纹。因此, 网丝外表面深度较大的腐蚀坑内看不到裂纹。     

海洋环境下X52管线钢的腐蚀行为研究

海洋环境下的油气管道（X52管线钢）极易受到腐蚀的影响。采用电化学测试技术,并通过观察腐蚀形貌的方法,分析了海洋环境下溶解氧质量浓度、pH、静水压力对X52管线钢腐蚀行为的影响。结果表明,随着环境pH的升高,X52管线钢腐蚀减缓;随着溶解氧质量浓度和静水压力的升高,X52管线钢腐蚀加剧。在不同条件下,X52管线钢的腐蚀行为受阳极活化溶解控制,并且出现局部点蚀现象。     

CO2增采环境下X70管线钢的应力腐蚀开裂行为研究

在CO₂增采（CCS?EOR）环境下，研究了X70管线钢在不同CO₂压力下的腐蚀开裂行为及其机理。 使用高压反应釜及模拟采出水溶液，对现场环境进行了模拟；通过电化学实验，研究了X70管线钢在CCS?EOR环境下的腐蚀速率与腐蚀机理；通过慢应变速率拉伸实验，研究了模拟环境下X70管线钢的腐蚀开裂行为；通过扫描电镜，分析了不同CO₂压力下X70管线钢的腐蚀开裂机理。 结果表明，X70管线钢的腐蚀速率随着CO₂压力的增加而增加；X70管线钢表面产生的腐蚀产物膜不能保护金属基体，而且加剧局部腐蚀；在腐蚀产物膜的影响下，CO₂压力的增高使X70管线钢应力腐蚀敏感性增加，X70管线钢腐蚀开裂同时受金属表面裂纹的影响。     

激光冲击强化对2Cr13不锈钢腐蚀疲劳性能的影响

通过残余应力测量、腐蚀疲劳试验和疲劳断口形貌观察,研究了不同激光冲击层数对2Cr13不锈钢腐蚀疲劳性能的影响。试验结果表明,LSP会在2Cr13不锈钢表面产生高幅残余压应力,且表面残余压应力值随LSP冲击层数的增加而增加。与未强化试样相比,LSP试样的腐蚀疲劳寿命提升,且随LSP冲击层数的增加而提高;LSP试样的腐蚀疲劳裂纹扩展速率降低,且随LSP冲击层数的增加而降低。经分析,未强化试样疲劳断口形貌比较平坦,二次裂纹较少;LSP试样由于表面产生了较高的残余压应力,有效抑制了腐蚀疲劳裂纹的扩展,最终断口表现出河流花样形貌。     

异径三通失效分析

为探究武汉市某公司提供的三通断裂件失效原因,首先用三维制图软件绘制了三通的几何模型,导入有限元分析软件进行了应力分析.结果表明,断裂三通失效不是因载荷过大引起的,可能是材料性能不合格或者是材料存在严重缺陷导致的.然后对材料的化学成分、金相组织、材料硬度、断口形貌、微区元素进行了检测分析,发现三通材料镍质量分数少于1.05%,远低于国标镍质量分数大于8%的要求,使不锈钢材料防止电化学腐蚀的能力下降;断口处检测有氯离子存在,且三通存在应力腐蚀现象,有裂纹产生;裂纹扩展到一定尺寸,导致三通发生瞬时断裂.     

腐蚀电场的力学化学耦合模型

为研究弹塑性变形对舰船腐蚀电场的影响,针对船体表面的腐蚀缺陷,利用COMSOL仿真软件中的固体力学和二次电流分布模块建立了腐蚀电场的力学化学耦合模型,使用顺序求解器分别对两个物理场进行求解,将固体力学模块仿真得到的结构应力应变耦合到电极反应的平衡电位和交换电流密度表达式,并以此作为二次电流分布模块的边界条件.研究结果表明:船体结构的变形导致了腐蚀缺陷处的应力集中,力学化学效应使得金属腐蚀电位负移,溶液中电位梯度的存在为电流流动提供了驱动力,从而形成应力腐蚀电偶,且缺陷中心为阳极而缺陷两边为阴极,当腐蚀缺陷处于弹性变形时,应力腐蚀电偶产生的腐蚀电场模值较小,当腐蚀缺陷进入塑性变形时,应力腐蚀电偶产生的腐蚀电场显著增大.     

石化火炬燃烧器管线裂纹开裂失效分析

研究了火炬燃烧器管线开裂区域的破坏机理,通过对管线进行低倍宏观分析、材质分析、显微镜金相分析、扫描电子显微镜（SEM）微观形貌及能谱分析（EDS）与实验相结合的手段,找出了管线失效开裂的原因,进一步分析了敏感环境（介质）、敏感材料和应力状况对管线开裂失效造成的影响。结果表明,在一定的温度下,管线内形成H₂S＋CO₂＋H₂O的酸性腐蚀环境,火炬燃烧器管线的不锈钢材质敏化严重,存在严重的晶间腐蚀;晶间腐蚀造成管壁表面晶粒剥落,产生点蚀坑,点蚀坑处又成为应力腐蚀裂纹的裂纹源;火炬燃烧器管线在制造加工、装置运行等过程中会产生一定程度的应力集中,在腐蚀介质、敏感材质和应力集中三个因素的影响下,火炬燃烧器管线会发生晶间型应力腐蚀开裂而失效。     

重催油浆换热器管板开裂的应力腐蚀失效

锦州石化六厂的重催油浆换热器,在投入使用半年多就在浮头管板处出现多处裂纹,裂纹大多从管束开始呈环状沿径向管板延伸,导致不能正常生产,造成较大的经济损失。介绍了此换热器的工艺条件,对开裂的浮头管板进行断口宏观形貌、微观形貌、准解理微观形貌、腐蚀产物和管桥部位裂纹分析,并得出应力腐蚀是引起重催油浆换热器管板开裂的重要原因之一。分析油浆换热器管板受力和腐蚀环境:管板在焊接残余应力、温差应力、气-液两相流的诱导振动及装配应力的相互叠加作用下,受拉应力;在高温环烷酸和高温重硫醇、重硫醚的腐蚀环境中,导致应力腐蚀开裂。     

H2S分压对N80油套管钢CO2环境下应力腐蚀开裂的影响

利用U形弯试样浸泡试验和电化学技术研究了N80钢在不同H2S分压的CO2环境下的应力腐蚀开裂(SCC)行为与机理。结果表明：N80油套管钢在CO2-H2S环境下存在一定的应力腐蚀敏感性;随H2S分压的升高,N80钢的腐蚀电流和应力腐蚀敏感性都先增大后减小,H2S分压为0.2MPa时,应力腐蚀敏感性最大;N80钢在CO2-H2S环境下裂纹初期以沿晶开裂(IGSCC)为主,随裂纹扩展转变为沿晶开裂与穿晶开裂混合(TGSCC)的扩展模式,SCC机制为阳极溶解(AD)与氢脆(HE)协同机制。     

表面自然腐蚀后带缺陷管钢的力学性能研究

针对腐蚀对管道钢的力学性能的影响问题，对不同腐蚀程度的管道钢进行拉伸试验，研究不同腐蚀程度的管道钢其力学性能与腐蚀损失度之间的关系。并基于试验结果建立数值分析模型，分析腐蚀坑处应力状态。轴向拉力作用下，带腐蚀缺陷管道钢的断裂位置发生在深宽比最大的腐蚀坑处；表面腐蚀缺陷管钢的屈服强度、弹性模量与腐蚀损失度相关度较低，而屈服荷载和等效弹性模量随着腐蚀程度的增加而明显降低；腐蚀坑的最大深宽比是影响管钢腐蚀坑处的应力集中系数的主要因素。研究结果可为在役管线力学性能进行评估预测，对预防管道泄漏及生命周期提供分析依据。     

两种邻苯二胺类席夫碱缓蚀剂缓蚀性能研究

运用分子自组装技术在铜电极表面分别制备了双水杨醛缩邻苯二胺（简称A）和双邻香兰素缩邻苯二胺（简称B）两种席夫碱缓蚀膜。采用电化学方法研究了两种席夫碱自组装单分子层膜在质量分数3.5%的NaCl溶液中对铜的缓蚀行为。在25 ℃下,席夫碱A溶液浓度为10 mmol/L,组装时间为4 h时缓蚀效果最佳,席夫碱B溶液浓度为15 mmol/L,组装时间为6 h时缓蚀效果最佳,A、B的缓蚀效率分别达到94.06%和96.62%。结果表明,两种缓蚀剂对铜具有很好的缓蚀性能,且缓蚀效果B>A。     

内壁腐蚀混凝土管道爆破动力失效机制

为了确保爆破振动荷载影响下临近服役多年埋地混凝土管道的安全,开展内部腐蚀混凝土管道爆破动力失效机制的研究. 基于Thistlethwayte混凝土腐蚀理论,建立运营期混凝土管道内壁腐蚀缺陷预测理论模型. 结合全尺寸承插式混凝土管道爆破模型试验及振动分析,验证承插式混凝土管道爆破动力响应的数值建模方法及参数选择. 通过腐蚀缺陷预测,开展不同腐蚀缺陷形态下的承插式混凝土管道爆破动力响应数值试验,分析爆破振动荷载作用下的腐蚀管道动力性能演化规律. 结合极限强度准则,确立腐蚀管道主控动力失效准则,提出爆破振动影响下运营期内壁腐蚀承插式混凝土管道的安全控制标准.     

外腐蚀管道剩余寿命的有限元分析

预测油气管道的剩余寿命, 对避免管道泄漏事故的发生和节省维修费用具有重要意义。针对国内某成品油管道开挖点处的两个腐蚀缺陷, 基于有限元分析方法, 建立了管道椭球形缺陷的三维有限元结构模型。以管道实测缺陷尺寸为依据, 在已知腐蚀速率的情况下, 采用非线性分析技术对腐蚀管道进行了应力分析, 依据塑性极 限状态失效准则预测了管道的剩余寿命。结果表明, 两个腐蚀缺陷的剩余寿命分别为8a和1 3a, 预测结果可为管道的维护维修提供理论依据。     

段塞流从单管流入并联分离器的分流实验研究

为了研究油气集输系统中并联分离器出现的气液偏流现象,自主设计并搭建了气液两相流分流实验系统。该实验系统中采用数据采集系统对流量、压力、压降、液位、持液率等多种实验参数进行记录。设计了两种结构的气液分流管路,并在两种管路结构（水平管⁃T型管⁃水平管结构与水平管⁃T型管⁃立管⁃水平管结构）下进行了段塞流分流实验,分别研究了对称管路条件与非对称管路条件下的气液分流特性。实验结果表明,两种管路结构下,当管路条件对称时,在实验流速范围内,段塞流的气液两相等流量分配到两台并联分离器内;对于实验中的两种管路结构,分离器气相出口管路条件的不对称会引起气、液两相的偏流,且液相的偏流程度均小于气相。基于压降计算建立了非对称条件下气液两相流的分流模型,对气液流速对分流特性的影响进行了简单解释。     

基于有限元分析的冻土区埋地腐蚀管道力学行为研究

针对埋地管道设计未充分考虑作业过程中管道受冻胀和腐蚀作用时的受力变化情况,根据冻土区埋地腐蚀管道的复杂性,以及冻土区埋地管道受力变形破环因素,建立适用于冻土区埋地腐蚀管道的有限元模型,研究了环境温度、腐蚀深度和长度等因素对管道应力的影响。结果表明,影响冻土对腐蚀管道作用的因素主要为抬升高度及端部拉应力,抬升高度导致腐蚀管道的应力及应变线性增加,但端部拉应力的作用效果与其相反;管道的应力应变与腐蚀深度的二次方成正比,腐蚀长度的增加导致管道应力及应变先急剧增加,且长度大于150 mm时,管道力学性能在一定范围内小幅波动。研究结果可为冻土区埋地管道的设计提供一种新的思路和方法。     

考虑腐蚀的城市燃气管网抗震可靠度分析

基于马尔可夫过程原理提出了管线腐蚀发生模型,结合线性腐蚀发展模型,获得了埋地管线截面面积的概率密度函数。在此基础上,利用弹性地基梁原理给出了管线在地震作用下的地震反应,采用随机摄动方法给出了腐蚀管线地震反应的均值和标准差。根据规范公式建立了地震下管线极限状态方程,进而获得管线抗震可靠度。利用改进最小路递推分解算法进行了管网的抗震可靠度分析。该算法以网络最小路为分解策略,利用布尔运算原理给出了网络的递推分解格式,可以同时获得管网的不交最小路和不交最小割,进而利用概率不等式给出满足工程精度的结果。利用上述方法对一个工程实例进行了抗震可靠度分析。     

洪水灾害下管道的力学计算

为了研究流动水动力、浮力、管体以及输送介质重力、土壤地基抗力对管道的共同作用,建立洪水作用下的管道力学分析模型,选用数值分析方法和有限元方法计算了管道的应力及应变。结果表明,两种方法的计算结果较接近。依据该有限元模型,分析了洪水流速和穿越距离对管道应力及应变的影响。结果表明,当流速大于3.0 m/s时,管道应力和应变随流速的增加趋势加大;当穿越距离增加时,堤岸处管道最大应力和轴向应变逐渐增大,但增幅逐渐减小;当穿越距离小于160 m时,河流中部管道的应力和轴向应变随着穿越距离的增加而增大,当穿越距离大于160 m时,应力和轴向应变随着穿越距离的增加而略有减小。对榆⁃济线埋地悬空管道进行了安全评估,结果可知即时应力为178 MPa,悬空管道安全。