辽河油田土壤中温度对高强度管线钢腐蚀行为的影响

为了探索辽河油田土壤中温度对高强度管线钢腐蚀行为的影响及规律,采用循环极化、动电位极化、交流阻抗等电化学测试方法,并结合试样表面观察手段进行了相关研究。结果表明:辽河油田土壤温度为0~15℃时,X80管线钢腐蚀表现为钝化型腐蚀,试样的腐蚀速率增大的趋势较为缓慢;当温度为25~45℃时,X80钢转变为活性溶解型腐蚀,金属腐蚀速率逐渐增大;随着温度的升高,X80钢的腐蚀现象越发严重,腐蚀形貌也由很少的腐蚀坑逐渐转化成为大面积腐蚀,金属的耐腐蚀能力降低;温度在15~25℃区域内,试样极化电阻变化显著,腐蚀电流密度大幅度增加,X80钢在该体系中最为敏感,此温度区域对X80钢腐蚀行为的影响最大。     

温度对X80管线钢在0.5mol/L Na_2CO_3+1.0mol/L NaHCO_3溶液中电化学腐蚀性能的影响

目前,有关温度对CO_3~(2-)-HCO_3~-环境下X80管线钢腐蚀行为的影响规律尚无统一的认识。为了探究高强度钢在不同温度的0.5 mol/L Na_2CO_3+1.0 mol/L NaHCO_3溶液中的腐蚀行为,采用动电位极化、电化学阻抗技术,并结合金相显微镜观察研究了温度对X80管线钢在0.5 mol/L Na_2CO_3+1.0 mol/L NaHCO_3溶液中电化学腐蚀行为的影响规律,并通过Mott-Schottky曲线对不同温度下钝化膜的半导体性质进行探讨。结果表明:温度从30℃上升至75℃时,X80钢的点蚀电位和电荷转移电阻均逐渐减小,腐蚀现象越明显;当温度达到90℃时,点蚀电位和电荷转移电阻反而增大,腐蚀程度有所减缓;在0.3~0.7 V内,钝化膜呈现出典型的n型半导体特征;随着温度的升高,钝化膜内的施主电流密度和平带电位呈现先降低后增加的趋势,钝化膜稳定性先减弱后增强;在75~90℃之间存在一个临界温度,此温度下钝化膜的缺陷密度最大,保护性最差。     

外加电位条件下X100/X80管线钢的应力腐蚀行为研究

以X100、X80管线钢为研究对象，通过在外加电位条件下的慢应变拉伸速率试验(SSRT),获取管线钢材料在空气中和不同外加电位下的慢拉伸应力腐蚀的应力-应变曲线，分析其应力腐蚀敏感性可知：外加电位对X100和X80管线钢在3.5%NaCl中性溶液中的SCC敏感性和腐蚀开裂机理有显著影响。相同应力腐蚀条件下，X100管线钢的SCC敏感性相对于X80管线钢更低。结合断口微观形貌和极化曲线快、慢扫测试分析X100/X80耐腐蚀性能的特征和差异，可以得出X100和X80管线钢材料在不同外加电位条件下的应力腐蚀机理类型：当外加电位高于-395 mV时，金属处于活化溶解状态；当外加电位置于-395～-462 mV(X80钢)或-395～-504 mV(X100钢)时，机理为膜破裂-阳极溶解(AD)和氢致开裂(HIC)型；如果外加电位进一步降低，机理表现为氢致开裂型。     

高钢级管线钢外部应力腐蚀开裂风险因素研究

目前涉及到3个及以上风险因素的管线钢应力腐蚀研究还较少。为此,通过混合水平的正交试验法,采用慢拉伸试验研究了钢级、保护电位、温度、土壤环境等各敏感因素对高钢级管线钢应力腐蚀开裂行为的影响权重,并采用扫描电镜(SEM)观察了-1 500 m V(vs CSE)保护电位下高钢级管线钢在近中性和高pH值模拟土壤溶液中的应力腐蚀行为。研究结果表明:管线钢外部应力腐蚀开裂风险在设置的试验水平因素中,保护电位对应力腐蚀指数ISSRT影响的权重最大,随后依次是温度、钢级及土壤环境;保护电位-1 500 m V下,X70、X80管线钢在近中性和高p H值模拟土壤溶液中均具有较强的应力腐蚀敏感性,其SCC机制均为氢脆(HE)机制。     

Cl~-和应力对X80管线钢电化学腐蚀行为的影响

目前,对于Cl~-和应力同时作用时钢铁腐蚀行为及机理的研究不多。采用动电位极化和交流阻抗谱,研究了Cl~-和应力对X80管线钢在高pH值溶液中腐蚀行为的影响。结果表明:Cl~-对X80管线钢的钝化行为有显著影响,当Cl~-浓度小于0.10 mol/L时,X80管线钢表面会形成稳定的钝化膜,当Cl~-浓度大于0.10 mol/L时,则不会形成稳定的钝化膜。在自腐蚀电位下,少量的Cl~-可增加X80管线钢的腐蚀倾向,但大量Cl~-可降低其腐蚀倾向。外加应力使交流阻抗谱低频区出现第二段容抗弧,并且提高自腐蚀电位下X80管线钢的溶解速率。     

溶胶-凝胶法制备X80管线钢用GO-Al_2O_3耐蚀涂层的结构和性能研究

制备X80管线钢的腐蚀防护涂层具有重要意义。采用溶胶-凝胶法(sol-gel)在X80管线钢表面制备GO-Al_2O_3耐腐蚀涂层,通过场发射扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)及Autolab电化学测试,研究了烧结温度及GO掺杂量对涂层组织形貌、相结构及耐蚀性能的影响。结果表明,以3℃/min的升温速率至500℃烧结40 min,Al_2O_3膜层质量均匀,缺陷度低,纯度高。涂覆GO质量分数为0.024%的GO-Al_2O_3涂层的X80管线钢比没有涂层的基体腐蚀电位升高0.274 V,腐蚀电流密度降低约1个数量级。GO-Al_2O_3涂层为X80管线钢提供良好的保护作用。     

富锌涂层、阴极极化对管线钢应力腐蚀开裂敏感性的影响

为加强对油气管线钢腐蚀失效机理的认识,采用动态慢应变速率拉伸试验(SSRT),研究了弱酸性环境中富锌涂层与阴极保护对16Mn和X80 2种不同强度级别管线钢应力腐蚀开裂(SCC)敏感性的影响,探讨了2种管线钢的SCC机理.结果表明:在5%NaCl 0.5%CH3 COOH 酸性溶液中,16Mn钢的SCC机理以阳极溶解为主,富锌涂层和阴极保护均能有效提高16Mn钢的SCC抗力,前者效果优于后者;X80钢的SCC机理以氢脆为主,富锌涂层和阴极极化均促进其SCC过程,但富锌涂层提高X80钢SCC敏感性的程度低于与涂层自腐蚀电位相近的阴极极化作用.     

低含水率和温度对X80管线钢在沈阳土壤模拟溶液中腐蚀行为的影响

为探究低含水率和温度对X80管线钢在沈阳草甸土土壤模拟溶液中对电化学腐蚀行为的影响，利用失重试验、交流阻抗技术、动电位极化技术方法测定其阻抗谱、极化曲线等数据并结合扫描电子显微镜(SEM)进行分析。结果表明随着含水率由10%升高至30%过程中，产物膜被破坏，从而逐渐加剧了X80管线钢的腐蚀，生成大腐蚀坑。含水率为30%时腐蚀最为严重。以极致腐蚀性含水率(30%)进行不同温度的电化学试验发现，随着温度的升高会加速X80钢在沈阳土壤中的腐蚀速率.室温(16℃)下，X80钢的产物膜较为致密，完整性较好，覆盖均匀，对试样起到保护作用，腐蚀程度较轻；当温度逐渐升高至异常温度(65℃)时，试件腐蚀速率明显加快，试样表面的产物膜破损严重，完整性和均匀性都较差，腐蚀产物大面积脱落，腐蚀行为加剧。     

辽河油田原油输送温度对管线钢内壁腐蚀行为的影响

为了探究高强度钢与低碳钢在原油输送过程中腐蚀性的差异,采用动电位极化和电化学阻抗技术,并结合金相显微镜,研究了辽河油田不同原油输送温度对X70钢和Q235钢电化学腐蚀行为的影响规律。结果表明:2种管线钢在原油中的极化曲线均呈活化溶解特性;当温度变化范围为40~70℃时,随着输油温度的升高,X70钢和Q235钢的腐蚀速率均增大,腐蚀现象越来越显著;相同温度条件下,X70钢的腐蚀速率明显低于Q235钢,X70钢在辽河油田原油中的耐蚀性优于Q235钢。     

温度、HCO_3~-和pH值对X70钢在成都土壤模拟溶液中腐蚀行为的影响

为了探究高强度管线钢在不同环境因素下的腐蚀行为,采用极化曲线和电化学阻抗技术,结合腐蚀形貌观察研究了X70钢在成都土壤模拟溶液中的电化学腐蚀行为。结果表明:温度、HCO_3~-和pH值都对X70管线钢在成都土壤模拟溶液中的腐蚀电流密度影响较大;在30~80℃过程中,随着温度增加,X70钢腐蚀电流密度呈现先增大后减小的趋势,在温度达到70℃时,极化电阻RP出现临界值,此时X70钢腐蚀速率达到最大值。在不同质量分数HCO_3~-的成都土壤模拟溶液中,X70钢的极化曲线表现为典型的活化溶解特征,随着HCO_3~-质量分数的增大,腐蚀速率规律不明显,呈现先增大后减小再增大再减小的趋势,且在HCO_3~-质量分数为1.0%时,腐蚀现象最严重。在不同pH值条件下,腐蚀速率随着pH值的增大呈现逐渐降低的趋势,腐蚀现象逐渐减弱。     

X100钢表面Ni-WS2镀层在油田采出水中的耐蚀性能研究

为了提高X100管线钢在油田采出水中的耐蚀性,在X100钢表面上采用电镀技术制备了Ni-WS2镀层,考察了其在60℃、流速0.6 m/s的腐蚀液中浸泡24.0 h后的电化学性能;使用扫描电子显微镜(SEM)观察镀层腐蚀前后的微观组织结构及厚度,通过X射线衍射仪(XRD)分析镀层腐蚀前后的相组成;采用动电位极化曲线(PDP)和电化学阻抗谱(EIS)测试对镀层的耐腐蚀性能进行评价.结果 表明:Ni-WS2镀层的腐蚀产物由Fe3C和FeOOH组成,相较于X100钢基体具有更正的腐蚀电位、较高的阻抗值,且腐蚀电流密度较低,腐蚀形貌显示镀层腐蚀程度较轻且仍致密均匀.由此可见,在X100管线钢表面电镀Ni-WS2镀层可以大幅提高X100管线钢的耐腐蚀性.     

库尔勒土壤中溶解氧含量对X80钢及其焊缝腐蚀行为的影响

目前,有关实际土壤中环境因素对埋地X80管线钢电化学腐蚀行为的研究较少。制备了库尔勒土壤模拟溶液,利用动电位极化曲线、交流阻抗谱(EIS)研究了模拟液中溶解氧(DO)含量对X80管线钢及其焊缝腐蚀行为的影响,采用金相显微镜观察材料的组织形貌。结果表明:随着土壤中溶解氧含量的降低,X80钢及其焊缝的腐蚀电流密度均明显减小,腐蚀产物膜的致密性逐渐提高,试样的腐蚀速率显著下降;相同溶解氧含量下,X80钢焊缝处的腐蚀程度明显高于母材。     

拉应力对X80钢原始及水淬组织在酸性土壤中腐蚀电化学行为的影响

目前,对拉应力作用下X80管线钢原始及水淬组织在酸性土壤模拟溶液中的电化学行为研究较少。采用电化学阻抗谱、动电位极化曲线和扫描电镜等方法对此进行了研究。结果表明:在拉应力作用下,2种组织X80钢的自腐蚀电位下降,反应活性增大,水淬组织表面有更多的位错线,对力学因素更加敏感;随拉应力增大,2种组织在酸性土壤模拟溶液中的反应电阻减小,反应活性增大,水淬组织的更加显著,原始组织腐蚀产物膜电阻先增大后减小,水淬组织的不断减小;2种组织X80钢的极化电阻、腐蚀速率随拉应力的变化规律与腐蚀产物膜电阻的相对应。     

激光冲击对X70焊接接头慢拉伸电化学腐蚀的影响

为了改善X70管线钢焊接接头慢拉伸电化学腐蚀性能,用激光冲击波对X70管线钢焊接接头表面进行强化处理.采用慢应变速率拉伸法分析了X70管线钢焊接接头,在不同H2S浓度的NACE溶液(0.5%HAC+5%NaCl)中电化学腐蚀行为,测试了激光冲击处理前后X70管线钢焊接接头腐蚀电位,讨论了激光冲击处理对X70管线钢焊接接头腐蚀电位和断口形貌的影响.实验结果表明,激光冲击处理改善了X70管线钢焊接接头腐蚀性能,其SCC敏感性指数Iscc降低了6%.经激光冲击处理后试样自然腐蚀电位正移,极化电阻逐渐增大,其耐蚀性比原始状态有所提高.     

Cl~-浓度对X80管线钢在CO_3~(2-)-HCO_3~-溶液中电化学腐蚀行为的影响

随着高强度管线钢广泛应用于油气管道输送领域,长距离埋地管道腐蚀现象越发明显。为了探究Cl~-与CO_3~(2-)-HCO_3~-共同作用下高强度钢的腐蚀行为,利用动电位极化及交流阻抗技术研究X80钢在不同浓度Cl~-的0.05 mol/L Na_2CO_3+0.10 mol/L NaHCO_3溶液中的电化学特征,并结合金相显微镜对X80钢的腐蚀形貌进行表征。结果表明:X80管线钢在不同浓度Cl~-的0.05 mol/L Na_2CO_3+0.10 mol/L NaHCO_3溶液中,其极化曲线呈现典型的活化-钝化-再活化特征;当Cl~-浓度由0 mol/L增大至0.09 mol/L时,X80钢的腐蚀速率呈现逐渐增大的趋势;当Cl~-浓度为0 mol/L时,试样表面腐蚀反应受阻,腐蚀现象较弱,只有几个小的腐蚀坑存在;当Cl~-浓度为0.09 mol/L时,极化电阻Rp出现最小值,此时X80管线钢的腐蚀现象最严重;溶液中的Cl~-吸附在X80钢表面会加速金属腐蚀反应的进行。     

X80管线钢在模拟盐碱土壤介质中的电化学腐蚀行为研究

采用电化学测试、扫描电镜、表面能谱分析及X射线衍射等方法,研究了原始态与退火处理态的X80管线钢在模拟盐碱土壤介质中的电化学腐蚀行为与机理,分析了热处理和腐蚀时间等因素对X80钢极化曲线的影响.结果表明:退火态X80钢耐蚀性低于原始态,这主要与X80钢组织因热处理发生改变有关;随着浸泡时间的增加,两种状态X80钢总的腐蚀速率呈增大趋势,点蚀敏感性增加,阴极过程均为氧的活化控制;腐蚀产物主要由FeOOH(表层)和Fe3O4(内层)组成,而腐蚀产物膜的完整性和致密性影响了X80钢表面的腐蚀行为与过程,使管线钢表面的局部腐蚀破坏程度增加.研究还发现Cl-对X80钢的腐蚀起主导作用.     

离子渗氮温度对W9Mo3Cr4V钢渗层组织及性能的影响

目前,国内外对搅拌头材料W9Mo3Cr4V钢离子渗氮表面改性研究不多。采用金相分析、显微硬度测量、X射线衍射仪(XRD)等研究了离子渗氮温度对W9Mo3Cr4V钢搅拌头显微组织和性能的影响,从而得出制备高硬度耐磨氮化层搅拌头的合适的离子渗氮温度。结果表明:经离子渗氮的W9Mo3Cr4V钢搅拌头表层获得了主要由ε相(Fe3N)和γ’相(Fe4N)组成的均匀渗氮层,且随着从表面到基体距离的增加,渗氮层的硬度呈现平缓的硬度梯度分布;480~560℃范围内,随离子渗氮温度升高,渗氮层厚度不断增加,渗氮层硬度也不断提高;ε相(Fe3N)衍射峰随离子渗氮温度升高而逐渐降低,γ’相(Fe_4N)衍射峰则呈逐渐升高的趋势。渗氮层厚度ζ与渗氮温度T的关系满足ζ=3.85×108e-9 141/T·τ。     

X80管线钢在库尔勒土壤模拟溶液中的电化学腐蚀行为

X80管线钢在油气输送中广泛使用,而对其在土壤溶液的腐蚀情况研究尚不够系统、深入.为此,采用电化学测试、扫描电镜观察、表面能谱分析及X射线衍射等方法,研究了原始态与退火处理态的X80管线钢在库尔勒土壤模拟溶液中的电化学腐蚀行为与机理,分析了热处理和腐蚀时间等因素对X80钢极化曲线的影响.结果表明,退火态X80钢的耐蚀性低于原始态,这主要与X80钢的组织因热处理而发生改变有关;随浸泡时间的延长,两种状态X80钢总的腐蚀倾向均增加,但原始态时的腐蚀速率呈增大-减小-增大趋势,退火态时的腐蚀速率则呈增大趋势;腐蚀产物主要由FeOOH(表层)和Fe3O4(内层)组成,而腐蚀产物膜的完整性和致密性影响了X80钢表面的腐蚀行为与过程,使管线钢表面的局部腐蚀破坏程度增加.研究还发现Clˉ对X80钢的腐蚀起主导作用.     

X80钢及其焊缝在大港盐碱土模拟溶液中的腐蚀行为

为了掌握X80钢及其焊缝在天津大港盐碱土模拟溶液中的腐蚀行为规律,采用动电位扫描和电化学阻抗技术,研究了X80钢在大港盐碱土中的腐蚀过程,并用2273电化学工作站和ZSimp Win软件对试验结果进行了拟合。结果显示:X80管线钢及焊接接头在大港盐碱土模拟溶液中的极化曲线都具有活性溶解特征;X80钢焊缝经过焊接热作用后,掺入了某些耐腐蚀的合金元素,导致其耐蚀性强于母材。     

油气输运条件下X56钢的CO2腐蚀行为研究

油气输运管线工作于苛刻的腐蚀环境中,容易造成严重的破坏.利用SEM,EDS,XPS,XRD,EIS等现代分析技术,在油气输运条件下(温度30～80℃、PCO2 为0.5～2.0 MPa、流速1.4m/s),对油气输运管常用材料X56钢进行了测试分析.失重试验证明:X56钢的腐蚀速率随温度的升高而升高,表现为指数关系;随CO2分压增大而加大,表现为线性关系.SEM,EDS,XPS,XRD分析表明:腐蚀产物晶体主要是由反铁磁性物质FeCO3及(Fe,Ca……)CO3复相物组成,表现为台地浸蚀及孔穴腐蚀,腐蚀产物膜由3层构成.极化曲线表明:在PCO2=0.5 MPa、30～90℃条件下,随温度升高,X56钢的自腐蚀电位Ecorr变负,Icorr升高;温度80℃、PCO2=0.5～2.0 MPa时,自腐蚀电位Ecorr随PCO2的增加而变正,自腐蚀电流Icorr明显增大,且阴极极化及阳极极化有明显的弱极化Tafel区.电化学交流阻抗试验表明,由于腐蚀产物膜的存在,低频区出现了半无限扩散的的Warburg阻抗特征,高频端出现了容抗弧,反应受扩散控制.