埋地管线的近中性应力腐蚀

应力腐蚀开裂(SCC)已成为埋地高压油气管道安全运行的隐患之一。本文结合加拿大近中性应力腐蚀开裂的现场调查和实验室相关研究结果,对近中性SCC的特征、识别方法、影响因素及其检测与预测模型进行了概述,以增加对近中性SCC的了解,对我国油气管道可能出现的SCC事故的预防和预测有重要意义。     

管线钢在近中性pH值溶液中的应力腐蚀开裂

用电化学极化测试技术、慢应变速率拉伸试验研究了 管道钢(16Mn钢)在近中性pH值溶液中的应力腐蚀行为,并探讨了外加电位、CO2、温度等 因素的影响.结果表明,应力腐蚀开裂为氢脆型应力腐蚀开裂;随着阴极电位的增加SCC敏 感性增大,溶液中加入CO2后对应力腐蚀有着明显的促进作用.     

X70管线钢在不同温度近中性pH溶液中的应力腐蚀破裂行为

采用慢应变速率实验(SSRT)研究了不同温度和电位下X70管线钢在近中性pH溶液中的应力腐蚀破裂(SCC)行为．结果表明，不同温度下，X70管线钢在近中性pH溶液中的开裂方式都是穿晶型的，具有准解理特征，并且随着外加阴极电位的降低，SCC敏感性增加，氢致开裂占主导．随温度的下降，溶液pH值略有降低，SCC敏感性增加。     

管线钢在近中性pH值环境中应力腐蚀开裂研究进展

介绍了管线钢在近中性pH值环境中应力腐蚀开裂的机理。对管线钢在近中性pH值环境中应力腐蚀开裂的影响因素进行了说明。分析了在近中性pH值环境中力学因素(应力和应变速率)和环境因素(阴极电位、pH值、温度、氢以及溶解氧)对高强度管线钢应力腐蚀开裂的影响。总结了现阶段在近中性pH值环境中,高强度管线钢应力腐蚀开裂研究所存在的问题,并提出了研究、发展的方向。     

外加电位对X70管线钢在近中性pH溶液中的应力腐蚀破裂的影响

采用慢应变速率试验(SSRT)研究了不同电位下X70管线钢在近中性pH溶液中的应力腐蚀破裂(SCC)行为．同时研究丁溶液中通入不同含量CO2对SCC的影响．结果表明．X70管线钢在近中性pH溶液中的开裂方式是穿晶型的．具有准解理特征．并且随着外加阴极电位的降低，SCC敏感性增加；随CO2含量的增加，pH值降低，SCC敏感性增加．均表现为氢致开裂占主导．     

应变速率对管线钢近中性pH值环境敏感开裂的影响

以X-70管线钢近中性pH值溶液(NS4和实际土壤溶液)为研究对象,研究了恒载荷、慢应变速率拉伸(SSRT) 和循环蓑荷等不同条件下的环境开裂行为.结果表明,在该体系中局部应变速率是联系各种不同断裂过程的纽带,决定着断裂的模式.当该局部应变速率低于发生应力腐蚀开裂(SCC)敏感局部应变速率的上限(即5×10-5 s-1)时, SCC才能够发生;在循环载荷作用下,当该局部应变速率高于此上限时,将发生力学因素起主导作用的腐蚀疲劳(CF)开裂;该局部应变速率继续升高时,将发生机械断裂.对X-70管线钢在近中性pH值的环境开裂,不论开裂过程是溶解或(和)氨的作用占主导,均受局部应变速率控制.在通常遇到的现场服役条件下, X-70管线钢在近中性pH值溶液中的开裂模式是SCC,不是CF,应称之为“近中性pH值应变促进腐蚀开裂”,实质上这是一种由局部应变速率决定的环境开裂行为.     

X70管线钢近中性环境氢致开裂与阳极溶解的关系

采用慢速率拉伸试验(SSRT)方法及电化学测量技术,研究了阴极电位下X70钢在某种近中性介质中的应力腐蚀开裂(SCC)机理.试验表明,在近中性介质中,随着电位的降低,管线钢的SCC敏感性增强.但当电位低于某一范围后,SCC敏感性减弱;随着溶液pH值的降低,管线钢的腐蚀速率增大,敏感电位区间负移.分析表明,在近中性介质中,管线钢应力腐蚀开裂主要受阳极溶解和氢致开裂两种机理的联合作用,氢的渗入可能与氢的还原过程及管线钢阳极溶解密切相关.适宜的电位可以使阳极溶解和氢的联合作用增强.增强应力腐蚀开裂倾向.     

埋地管线阴极保护屏蔽剥离涂层下薄液腐蚀环境特征及演化

构建了埋地管线表面剥离高绝缘性聚乙烯(PE)涂层下模拟缝隙实验装置,采用微电极技术研究阴极保护(CP)水平和环境气氛(CO2和O2)条件下剥离涂层下缝隙薄液电化学环境(电位和溶液pH值等)特征及其演化规律,探讨剥离涂层下近中性pH环境存在条件.结果表明,不同阴极保护水平和CO2分压条件下,剥离涂层下可出现近中性到高pH值各种薄液环境.高阴极保护电流使管表产生并维持高pH环境;大面积剥离、阴极保护屏蔽或缺失和CO2的缓冲作用可使剥离涂层下封存近中性pH应力腐蚀开裂(SCC)敏感薄液环境;由剥离涂层下缝隙薄液pH值可判断剥离涂层下阴极保护有效性及其屏蔽程度.     

埋地油气管线应力腐蚀破裂研究的一些新进展

根据对加拿大部分从事油气管线应力腐蚀破裂(SCC)研究单位的访问考察以及相关资料的调研，以近中性pH SCC为重点，介绍和评述了近年来，特别是1996年以来，有关埋地长输油气管线SCC研究的某些新进展。     

埋地重要管线的腐蚀与防护

埋地重要管线在周围土壤环境中的腐蚀与防护是管线安全可靠性和寿命管理的关键内容之一。本文第一部分简要综述了近年来有关埋地管线腐蚀与防护的世界性热点问题之一:高压管线在土壤中的应力腐蚀破裂(SCC),介绍了作者针对西气东输华东段和上海高压天然气管网材料在相关的高pH和近中性pH两类土壤环境中SCC特性和防护措施的研究。本文第二部分简要综述了外防护涂层的发展,并介绍了作为上海重点工程之一的青草沙引水工程输水管线的外防护涂层和性能检测。     

十论现代表面工程

表面加工技术可以追溯到古代,后来形成油漆、电镀、热喷涂三个行业.20世纪60年代,电子束、离子束和激光束进入表面加工技术领域,引发了表面技术翻天覆地的变化与进步,逐步形成现代表面工程学.以最简要的方式论述了现代表面工程的确切定义、两大使用原则、三大技术、四大功能、表面工程学的形成.现代表面工程的确切定义为:物体表面施加保护层的理论、技术、材料、工艺和标准称为表面工程.两大使用原则为表面与整体同时进行设计制造的原则、建立和维持表面保护层完整性原则.三大技术包括表面改性转化技术、薄膜技术和涂镀层技术.四大功能包括控制腐蚀、摩擦润滑匹配、表面功能转化和表面装饰.表面工程学包括坚实的理论基础、雄厚的技术内涵、表面保护层的设计、实施工程车间的设计与检测和不同领域广泛的应用研究.     

Ni60合金粉末炉内重熔工艺及耐磨性研究

目的 获得45钢表面重熔Ni60粉末的最佳重熔工艺,以期提高涂层的耐磨性能.方法 在Ni60合金粉末中加入A型、B型两种胶,滴入适量酒精,制作Ni60预制涂层;采用预粘接法+炉内重熔二步法工艺,在45钢表面重熔镍基合金涂层,通过金相组织实验、显微硬度实验,分别研究重熔温度对所得试样基体至涂层组织形貌和显微硬度的影响,讨论温度对所获试样基体至涂层组织与耐磨性的影响.结果 重熔温度达到1000℃、1100℃时,基体与涂层形成机械咬合的组织形态;1200℃时,基体与涂层形成机械咬合与冶金结合相结合的组织形态,涂层中硬化相数量增多,大小、分布均匀,缺陷最少.1100℃重熔所得涂层的平均显微硬度最高,达到496 HV;1200℃重熔所得试样分界线处的平均显微硬度最好,达到389.7HV,且该温度下所得试样的硬度曲线分布最有规律.结论 45钢基体表面重熔Ni60合金粉末,重熔温度为1200℃时,可有效改善涂层与基体的结合方式,获得机械结合与冶金结合的组织形态;此温度下,涂层组织均匀、细密,试样硬度分布有规律、波动不大,耐磨性最好.     

空间基础零部件超精密抛光技术研究进展

轴承、齿轮、陀螺仪谐振子、反射镜等是实现航天器旋转支撑、动力传递、姿态控制、空间探测等功能的核心基础零部件,直接影响航天器的性能、寿命和可靠性。为了确保航天任务顺利进行,空间基础零部件必须拥有优异的使役性能、高的可靠性和长的寿命,其工作面的状态是关键影响因素。为此,基于制造角度,必须不断提高工作面的精度和表面质量。然而,空间基础零部件的工作面多为复杂曲面,且材料包含多种元素和金相组织,可控抛光难度大。从轴承、齿轮、陀螺仪谐振子、反射镜等4种空间基础零部件的特点出发,简要陈述了各自的超精密抛光需求及必要性,分类总结了现有的超精密抛光技术,如应用于轴承的双盘研磨抛光、电化学机械抛光、流变抛光,应用于齿轮的磨粒流抛光、流变抛光、电化学机械抛光,应用于陀螺仪谐振子的流变抛光、飞秒激光和离子束质量调平,以及应用于反射镜的磁流变抛光、计算机控制光学表面成型、气囊抛光、离子束修形抛光等,阐述了各种抛光技术的原理和效果,最后展望了超精密抛光技术的发展方向,以期为空间基础零部件的超精密加工提供借鉴。     

带钢退火关键工艺与产品质量综合控制技术概述

冷轧带钢退火方式有连续退火与罩式退火两种,分析了带钢连续退火与罩式退火生产中的主要技术难题,介绍了在冷轧带钢退火工序所取得的技术成果。首先,从连退机组带钢跑偏、瓢曲与板形方面提出了跑偏因子,瓢曲指数,炉内单元内、外板形等参数,简述了相应的表征模型与预报技术;随后,从连退机组炉内张力与炉辊辊形方面简述了连续退火过程以稳定通板与质量控制为目标的连退炉内张力、炉辊辊形优化技术;最后,以治理罩退机组钢卷粘结为目标,从钢卷装炉角度简述了罩退过程装炉优化技术。在此基础上,叙述了该技术成果实施效果与现场应用情况,典型带钢产品的跑偏与瓢曲缺陷发生率控制在0.3%以内,板形改判率控制在0.08%以内;罩退钢卷产品的粘结发生率控制在0.1%以内,实现了对连退机组的跑偏、瓢曲以及板形缺陷与罩退机组的钢卷粘结缺陷的有效治理,大大提高了退火产品质量,保证了退火工序的稳定生产,提升了产品市场竞争力。     

离子液体电沉积铝添加剂的研究进展

离子液体作为一种新型绿色室温电解质,具有蒸气压低、挥发性小、电化学窗口宽等优点,是电沉积Al的理想选择.但是采用离子液体电沉积Al,当沉积时间较长、电流密度较大时,沉积层的晶粒粗大,表面较为粗糙,甚至会出现树枝状沉积,容易剥落,严重影响到Al沉积层的质量与性能.离子液体添加剂可显著改善Al沉积层光亮度、平整度、致密度以及耐腐蚀性能.综述了添加剂对离子液体电沉积Al的影响,重点介绍了添加剂对Al沉积层微观结构、离子液体物理性质、Al沉积层耐腐蚀性能的影响,以及添加剂在离子液体电沉积Al中的作用机理.添加剂通过优化离子液体电导率、黏度等电化学性能与离子放电条件,来控制Al晶粒的形核与生长,从而调整晶粒的形核位置、细化晶粒尺寸、择优晶粒取向,甚至一些无机氯化物添加剂可与Al形成合金,最终获得光亮、平整、致密且耐蚀性能优异的Al沉积层.添加剂在离子液体电沉积Al中主要起整平剂与光亮剂的作用.最后,分析展望了添加剂在离子液体电沉积Al中的应用前景及未来的研究重点.     

阴极等离子电解沉积技术简介及其研究进展

阴极等离子电解沉积是一种将传统电解和等离子体相结合的表面处理与材料制备技术,与传统的表面处理技术相比,该技术在能量消耗、制备速率、沉积层表面致密度、与基体结合力等方面均有大幅度改善,因此备受关注。概述了阴极等离子电解沉积的基本机理,包括电压-电流的演变过程、气体鞘层的形成过程、等离子体的演变规律和金属离子的沉积现象等,在此基础上讲解了阴极等离子电解沉积的技术优势。针对阴极等离子电解沉积过程中复杂的影响因素,分析并探讨了电压、占空比、时间等电参数以及酸含量、添加剂、电解液浓度等溶液参数对阴极等离子电解沉积的影响规律。在此基础上,重点综述了近年来阴极等离子电解沉积在多个领域的研究进展,包括先进陶瓷涂层、金属涂层以及复合涂层的制备,纳米电催化剂、纳米微球、中空微球和石墨烯等功能材料的合成以及渗碳、渗氮等领域的应用等。最后总结并展望了阴极等离子电解沉积在涂层领域的发展方向以及催化剂、石墨烯等其他新型领域的研究前景。     

60Si2Mn弹簧钢的断裂失效分析

60Si2Mn弹簧钢在正常服役过程中出现断裂,断裂后部分原件损失,根据材料力学原理,并结合断口特征,确定断裂起源位置;采用光学显微镜、扫描电镜、体视显微镜、直读光谱仪等对残留端口的显微组织、宏微观断口形貌和化学成分等进行观察和检测分析,以确定断口起源和断口特征。结果表明:由于生产过程操作不当,弹簧表面存在微裂纹,同时由于喷丸处理的工艺不恰当,造成弹簧表面形成较深的应力线,应力线发展成为沿应力线的开裂和脱落。这些微裂纹、开裂以及脱落,作为弹簧的疲劳断裂源,造成了弹簧的断裂。     

玻璃表面二氧化硅基超疏水膜的研究进展

超疏水表面带来一些可贵的界面性质,包括防结冰、防污染、防氧化等。对于工业产品中常用的玻璃等无机材料,研究人员参照自然界超疏水物质的结构和成分,借助含碳、氟等元素的物质,通过各种方法,合成具有微米-纳米二重粗糙结构和低表面能的有机-无机杂化涂层与基材结合,从而制备超疏水表面。因玻璃表面亲水性的固有性质,在平板显示、触摸屏、太阳电池盖板、玻璃幕墙等领域,解决既能满足光学性能指标,又能实现疏水性和抗污染性的问题尤为重要。首先讨论了粗糙表面的固液复合接触和非复合接触两种理论模型,进而阐述了超疏水玻璃的实现要素和基于二氧化硅的超疏水膜的制备方法。梳理了以溶胶-凝胶法为基础的玻璃表面二氧化硅基透明超疏水膜的制备技术进展,根据涂膜次数、溶胶组成、膜层粗糙结构的实现方法等,将现有制备技术分类、归纳为三种制备路线：共前驱体合成改性二氧化硅溶胶制备单层超疏水膜,表面改性法制备多层结构超疏水膜,添加二氧化硅颗粒引入粗糙层法。指出了各种方法的超疏水原理、膜层特点,分析了部分制备实例的疏水性、粗糙结构、光学透过率等性质的影响因素。对于溶胶-凝胶法制备的SiO2基超疏水玻璃,实现超疏水性的同时,如何保持玻璃良好的透明性以及膜层的耐磨性、持久性,是需要重点研究的方向。     

极地海洋环境服役材料的摩擦学研究进展

随着北极航行的发展及极地资源开发的需要，如何提高极地海洋环境服役材料的摩擦学性能愈发重要。在极地海洋环境中，碎冰、冰层和海水中的腐蚀性物质会使材料受到摩擦磨损、腐蚀及其耦合的影响;低温潮湿环境会增加材料的脆性、使材料表面覆冰、改变材料的摩擦磨损机理;强紫外线会加速涂层老化;这些因素都会降低材料的耐磨性能，最终导致材料失效。因此，极地海洋环境服役材料的摩擦学与材料的性能、服役寿命息息相关。本文介绍了极地探索所面临的摩擦磨损问题;阐述了极地温度、极地海洋大气及海水成分、海冰运动和极地微生物等极地海洋环境特点及其对材料摩擦学性能的影响;重点介绍了金属材料、无机非金属材料、高分子材料在极地海洋环境下的摩擦学进展;探讨了提升材料在极地海洋环境下的耐磨防腐技术，如改性、表面修饰等;最后，结合极地海洋环境服役材料摩擦磨损研究中所面临的问题及发展趋势，对未来极地海洋服役材料的摩擦学研究工作进行展望。     

超亲水防雾表面研究进展

透明玻璃和树脂材料应用广泛，是未来世界重要的构成元素。但这些材料表面常易发生水蒸气凝结起雾现象，不但降低了材料本身的透明度，影响相关产品的使用，还会给设备的运行安全带来隐患。因此，如何防雾逐渐引起研究人员和产业届的关注。常见的防雾技术有自动擦拭、热力防雾、表面涂层等。其中，具有主动防雾性能的超亲水表面涂层技术在施工简便性、持续防护性及运行维护成本的经济性等方面具有独特优势，是最有发展潜力的防雾技术。详细介绍了超亲水防雾表面的设计和制造技术的最新进展，从起雾现象的机制出发，介绍了水滴的形核和生长，并由此引出超亲水表面的防雾机理。分类介绍了由不同制备方法所得到的超亲水防雾表面，重点综述了近年来超亲水防雾涂层技术的研究进展，包括有机超亲水涂层、无机超亲水涂层与有机无机杂化超亲水涂层。针对各种形式的超亲水涂层技术，分别从涂层的亲水性、防雾性、耐久性及制备膜层的结构与性能之间的关系等方面进行了归纳。最后，根据超亲水防雾表面在不同领域的实际应用，对其未来的发展进行了展望。