低H2S、高CO2分压条件下双相不锈钢应力腐蚀敏感性研究

目的针对IS15156标准中对双相不锈钢使用条件的限制,研究双相不锈钢2205在不同温度、不同低H_2S分压条件下的开裂敏感性。方法通过模拟我国西部酸性油田低H_2S、高CO_2工况环境,利用高温高压设备,进行了三点弯曲试验,结合失重法测试腐蚀速率,并使用SEM和EDS进行微观形貌观察和腐蚀产物分析。结果双相不锈钢2205的腐蚀速率较低,未超过0.014 mm/a,且硫化氢分压对腐蚀的影响较小,但发现了由氧化铝等夹杂导致的点蚀。双相不锈钢2205在低硫化氢分压的中温(100℃)区发生应力腐蚀开裂,同时发生了选择性腐蚀,铁素体相优先于奥氏体相腐蚀,其他温度条件下仅发现点蚀。硫化氢分压升高时,开裂敏感性有一定程度的降低。结论双相不锈钢2205在低硫化氢分压条件下的开裂类型为氢脆型应力腐蚀开裂。氧化物夹杂诱发点蚀,氢在应力集中区域聚集,发生氢脆。当硫化氢分压从6 k Pa增加到165 k Pa时,局部腐蚀敏感性的增加使氢脆得到缓解,开裂敏感性降低。双相不锈钢2205无法在低硫化氢的中温井口环境中使用,标准中以H_2S分压作为使用限制并不十分完善。     

加氢装置脱H_2S汽提塔塔顶系统的腐蚀评价及选材

模拟脱H2S汽提塔塔顶系统现场工况,采用浸泡腐蚀挂片、恒电位阳极极化法、U型弯曲应力腐蚀等方法对20号钢、304L、321、316L及2205不锈钢在湿硫化氢环境中的均匀腐蚀、点蚀和应力腐蚀开裂敏感性进行了研究,并利用体视显微镜和SEM对金属试样的微观腐蚀形貌进行了观察。结果表明:20号钢耐蚀性较差,易在低温下发生氢鼓泡,奥氏体不锈钢304L、321、316L及双相不锈钢2205的腐蚀速率较小,耐蚀性好,其中304L和321不锈钢耐点蚀性能稍差,表面出现了轻微点蚀造成的蜂窝状的局部腐蚀;H2S的存在明显提高了奥氏体不锈钢在Cl-环境中的点蚀敏感性;304L、321及316L不锈钢焊接试样均具有较好的耐应力腐蚀开裂性能。     

固溶处理对节镍型LDX2101及00Cr22Ni5Mo3N双相不锈钢腐蚀行为的影响

采用光学显微镜、扫描电子显微镜、动电位极化法以及慢应变速率拉伸试验,研究了950和1 100℃固溶处理对节镍型LDX2101以及00Cr22Ni5Mo3N(SAF2205)双相不锈钢中析出相、点蚀和应力腐蚀开裂行为的影响。结果表明:950℃固溶处理使两种钢的微观组织均匀性变差,尤其是2205双相不锈钢中σ相的析出使其耐点蚀及应力腐蚀性能明显下降,耐点蚀性能甚至劣于点蚀当量(PREN)较小的LDX2101双相不锈钢; 1 100℃固溶处理对两种钢的点蚀和应力腐蚀开裂的行为影响较小,但钢的塑性略有提高。     

2205双相不锈钢在酸性H_2S环境下的应力腐蚀行为及开裂机理

采用C型环实验研究了2205双相不锈钢在饱和H_2S环境下的应力腐蚀行为及开裂机理。结果表明,2205双相不锈钢在NACE标准A溶液中具有良好的抗应力腐蚀能力。通过OM、SEM、EDS及电化学手段分析得出2205双相不锈钢的应力腐蚀开裂经历了表面点蚀、蚀坑形成、H_2S解离、H原子吸附并从蚀坑位置扩散进入金属基体,在金属基体中聚集,通过氢致开裂机制导致裂纹萌生,并逐渐扩展。     

固溶温度对2205双相不锈钢组织和点蚀性能的影响

对2205双相不锈钢热轧板进行了不同温度的固溶处理,采用光学显微镜和扫描电镜分析了不同固溶状态下的组织演变规律,通过FeCl₃溶液浸泡法研究了固溶温度对2205双相不锈钢点蚀性能的影响。结果表明,950 ℃固溶处理后,组织中有s相;经1000~1100 ℃固溶处理后,由奥氏体和铁素体两相组成。随固溶温度升高,铁素体含量逐渐增加,奥氏体晶粒度减小,孔蚀数量、孔蚀平均尺寸和腐蚀速率均呈下降趋势。经1100 ℃×20 min水冷固溶处理后,奥氏体和铁素体含量约各占一半,组织均匀,表现出良好的耐点蚀性能。     

2205双相不锈钢热轧复合板复层组织及性能研究

利用金相显微镜、透射电镜、电化学工作站和拉伸试验机等设备对2205双相不锈钢热轧复合板复层进行了组织分析及性能测试,并与热轧前双相不锈钢2205的组织和性能进行了对比。实验结果表明:2205双相不锈钢复合板复层热轧固溶后,细长的γ相与α相界面处出现波浪状褶皱,且两相界面向γ相迁移;沿奥氏体晶界处分布着大量细小的奥氏体亚晶粒,亚晶粒之间及亚晶粒与奥氏体晶粒界面连接处塞积大量位错,致使试样产生加工硬化现象,因此其强度和硬度均高于2205双相不锈钢;此外,2205双相不锈钢热轧复合板复层的腐蚀电位降低,耐点腐蚀和耐缝隙腐蚀性能降低。     

热处理工艺对2205双相不锈钢耐蚀性能的影响

对2205双相不锈钢采用不同温度进行热处理,然后用光学显微镜和电子扫描电镜观察其在0.33mol/L FeCl3+0.05 mol/L HCl溶液中腐蚀后的形貌;测试其显微硬度的变化、在沸腾的65%的硝酸溶液中浸蚀24 h的腐蚀速率和在25℃的3.5%NaCl溶液中的点蚀电位。研究表明:2205双相不锈钢在750~900℃保温4h有σ相析出,材料的显微硬度增大。同时随着热处理温度的升高,2205双相不锈钢的点蚀电位降低,腐蚀速率增大。     

双相不锈钢及其焊接接头腐蚀研究进展

双相不锈钢耐点蚀、耐晶间腐蚀和耐氯化物应力腐蚀性能优良,是优良的海洋用金属材料,但其焊接接头常成为薄弱区而发生腐蚀问题.从材料因素综述了双相不锈钢腐蚀研究的进展.首先,总结了合金元素和热处理对双相不锈钢耐腐蚀性能的影响.合金元素分配及其引起的二次相析出及产生的元素贫化区、铁素体/奥氏体相比例的变化决定双相不锈钢的耐腐蚀...     

2205双相不锈钢在卤水溶液中腐蚀初探

通过动电位极化、电化学阻抗和循环伏安法研究了温度对2205双相不锈钢在卤水中腐蚀行为的影响。结果表明:随着卤水温度的升高,2205双相不锈钢的自腐蚀电位降低,自腐蚀电流密度增大,电荷传递电阻降低,点蚀电位负移,钝化区间变窄,耐点蚀性能下降,腐蚀趋势加剧。     

2205双相不锈钢在模拟油田采出液中的点蚀行为

采用动电位和恒电位扫描方法研究了2205双相不锈钢在不同温度、不同极化电位和不同Cl~-含量情况下的点蚀行为。结果表明:随着温度升高,2205双相不锈钢的点蚀击穿电位下降,钝化区间变窄;2205双相不锈钢在6%NaCl溶液中的临界点蚀温度约为56℃;当Cl~-质量分数为6%～24%时,随Cl~-含量增大,临界点蚀温度降低,但幅度较小,腐蚀电流增长幅度较大。温度和极化电位对2205双相不锈钢点蚀行为的影响较大,在所研究范围内,Cl~-含量的影响较小。     

固溶温度对2507双相不锈钢组织与耐蚀性能的影响

通过定量金相法、电化学试验和慢应变速率拉伸试验研究了固溶温度对2507双相不锈钢组织和耐腐蚀性能的影响,通过超景深观察了拉伸断口裂纹在2507双相不锈钢两相组织中的分布。结果表明,随着固溶温度的升高,2507双相不锈钢中铁素体相含量升高奥氏体相含量降低,1050℃时两相分布比较均匀相比例接近1∶1,有较好的抗点蚀和应力腐蚀性能;1000℃时有少量σ相在铁素体与奥氏体相界析出;此外2507双相不锈钢拉伸断口裂纹优先在铁素体中产生和传播,并终止于奥氏体。     

SAF2205双相不锈钢焊接工艺研究

研究了双相不锈钢2205在不同焊接工艺时接头的组织和性能.结果表明:焊条电弧焊接头抗拉强度较高;钨极氩弧焊接头组织中奥氏体相占优势,具有较好的低温冲击能性;两种接头的抗点蚀性能相当.     

2205不锈钢

正2205是复式双相不锈钢。执行美国标准ASTM A240/A240M-01。强度高、冲击韧性良好、整体和局部的抗应力腐蚀能力良好、均匀腐蚀特性大多数环境下优于316L和317L奥氏体不锈钢、在氧化性及酸性的溶液中,对点腐蚀及隙腐蚀有很强的抵力;双相结构有助于提高抗应力腐蚀龟裂能力;经1040～1080℃固熔后,可获得50%α相和50%γ相的理想组织,温度高于1100℃,可能增加铁素体;和其他双相不锈钢一样,易受金属间相析出的影响,在700～980℃之间析出,870℃析出速度最快,     

时效处理对2205双相不锈钢耐点蚀性能的影响

通过研究时效热处理对2205双相不锈钢耐点蚀性能的影响,发现590℃和650℃的时效处理降低了材料的耐点蚀性能,并且耐点蚀性能随着时效温度和时效时间的增加而降低;点蚀蚀孔倾向于在铁素体和奥氏体的相界处以及铁素体中的析出相附近形核长大。此外,通过TEM物相分析发现590℃时效析出相有R相,650℃时效析出相有R相和σ相。     

铁路货车2205双相不锈钢的焊接

在某公司运盐敞车的设计制造中,为防止氯化物对车体的腐蚀,车体与盐接触部分采用了双相不锈2205.2205双相不锈钢由于其良好的抗点蚀及应力腐蚀性能,以及较好的力学性能及焊接性能,目前在石油天然气开发、油气储运、炼油化工和海洋工程等领域应用较多.为此,文中对2205双相不锈钢的焊接工艺进行了试验研究.     

双相不锈钢应力应变曲线数值模拟

设计了成分与SAF2205双相不锈钢中奥氏体相和铁素体相成分相近的单相奥氏体不锈钢和铁索体不锈钢,根据其应力．应变曲线,采用有限元方法,计算了双相不锈钢的应力．应变曲线,并与实测值进行对比,同时对奥氏体的体积分数和双相不锈钢中两相屈服强度之比（C^＊）等影响双相不锈钢力学性能的因素进行了讨论。由单相奥氏体和铁素体不锈钢的应力-应变曲线计算的双相不锈钢的应力．应变曲线和实测的双相不锈钢应力-应变曲线吻合很好,说明本文所建立的有限元模型正确。计算表明奥氏体体积分数对应力．应变曲线的弹性部分没有影响,而对塑性部分影响较大。在外应力作用下,随着奥氏体体积分数的增加,应变增加;不同奥氏体与铁素体屈服强度之比（C^＊）对应力-应变曲线弹性部分没有影响,而对塑性部分略有影响,在外加应力作用下,随着C^＊增加,应变增加。     

时效对2205双相不锈钢在硫环境下的电化学腐蚀行为

采用极化曲线法和电化学阻抗法,分析了经不同时效时间后的2205双相不锈钢在3.5%的NaCl+(1,5,10) g/L S介质溶液中的电化学腐蚀特性。研究表明：经过时效处理(800℃)的2205双相不锈钢会产生析出相(σ相),对2205 双相不锈钢的腐蚀有严重影响;随着时间的延长,σ相析出量明显增多,耐腐蚀性越弱。此外, 随着硫单质的加入,也促进了不锈钢的腐蚀。     

316L与2205不锈钢在硫酸溶液中的腐蚀行为

采用浸泡、动电位极化等方法研究了316L与2205不锈钢在5%H2SO4溶液中的化学与电化学腐蚀行为,探索两种材料在的稀硫酸溶液中的腐蚀敏感性和耐蚀性。结果表明:在化学腐蚀过程中,316L不锈钢表面出现一些点蚀坑,而2205不锈钢的表面平整光滑,无腐蚀现象发生,2205不锈钢的腐蚀速率约为316L不锈钢的1/10;在电化学腐蚀过程中,316L不锈钢的腐蚀速度与腐蚀倾向大于2205不锈钢。在相同条件下,2205双相不锈钢表现出更好的耐蚀性。     

双相不锈钢焊接接头的耐腐蚀性能

根据母材临界点蚀温度(CPT)的试验结果,利用小试样的腐蚀实验方法研究了奥氏体-铁素体双相不锈钢焊接接头的耐点蚀性能.结果表明,手工电弧焊工艺过程对双相不锈钢材料的耐点蚀性能具有显著的影响,点蚀优先发生在焊缝金属或焊接热影响区中.双相不锈钢材料的耐点蚀性能与材料本身奥氏体和铁素体相比例有关.腐蚀试样的表面状态(粗糙程度)对母材金属的耐点蚀性能有明显的影响.表面越粗糙,耐点蚀性能越差,临界点蚀温度越低.     

固溶处理对2205双相不锈钢在卤水中点蚀的影响

利用电化学方法对不同固溶处理的2205双相不锈钢在卤水中的临界点蚀温度及临界点蚀电位进行了研究,结合显微金相技术研究了固溶处理温度对相含量及耐蚀性能的影响。结果表明：2205双相不锈钢在卤水中的临界点蚀温度介于55～60℃之间,临界点蚀电位随着环境温度的升高而降低;金属碳化物在固溶处理温度750～900℃范围内析出,奥氏体含量急剧减少材料耐蚀性能严重恶化;固溶处理温度1100℃保温1 h的试样耐蚀性能最佳。