深海腐蚀环境下钛合金海洋腐蚀的发展现状及展望

综述了钛合金及其他合金在深海极端腐蚀环境下的研究成果,总结了深海环境下腐蚀特征及应力腐蚀开裂、低周疲劳及高压蠕变等主要腐蚀破坏形式,指明上方海水的高静水压造成深海装备等的腐蚀失效和缺陷对于深海空间站等大型装备的安全性等至关重要。深海腐蚀的电极反应受到深海高静水压的影响的与普通水溶液腐蚀大为不同,值得深入研究;另一方面,对近期利用材料计算工程方法对于深海极端环境下腐蚀过程的模拟进行了介绍和总结,并总结了自主研发的专用深海腐蚀模拟装置的发展现状。基于钛合金在深海会发生的应力腐蚀开裂、低周疲劳、高静水压力导致的高压压缩蠕变及相应的电极反应方面研究,提出了我国深海环境下钛合金腐蚀研究的主要问题和未来亟待解决的相关问题。     

工业纯钛TA2在含硫化物深海水环境中的应力腐蚀行为

深海水环境具有静水压力大、溶氧量低、侵蚀性离子复杂等特点,使得深海水环境具有较强的腐蚀性。目前,钛及钛合金在深海环境下的腐蚀及应力腐蚀行为机理尚不清楚,这对钛合金在深海环境中的应用造成较大的威胁。文中采用电化学方法及U型弯试验研究了工业纯钛TA2在模拟深海环境下的电化学行为及应力腐蚀行为。结果表明,静水压力对TA2均匀腐蚀及阴极析氢反应均有所促进,随着静水压力增大,TA2腐蚀电流密度及析氢电流密度均增加。硫化物的加入一定程度上降低了TA2钝化膜稳定性,并对阴极析氢反应有较为明显的促进。应力腐蚀试验表明深海硫化物作用下TA2具有一定的应力腐蚀敏感性。TA2在深海条件下,虽然SCC以氢致开裂为主,但是由于氧含量与浅海等环境的不同,阳极溶解机制也是TA2在深海条件下SCC开裂的原因。     

飞机上钛合金的特殊腐蚀形式

航空航天领域工作环境相当苛刻,随着钛合金在飞机和发动机上用量的增加,一些特殊的失效形式,如氢脆、应力腐蚀开裂、腐蚀疲劳等在钛合金结构件上时有发生,必须引起我们足够的重视.本文介绍了飞机上钛合金的这些腐蚀形式,并介绍了这些腐蚀类型的区别.     

深海油气输送用X70厚壁直缝埋弧焊钢管的耐蚀性

开发试制了深海油气输送用X70厚壁直缝埋弧焊(LSAW)钢管(1 016mm,壁厚36.5mm),对管线钢的化学成分、组织和力学性能进行了分析,并通过氢致开裂(HIC)、硫化物应力腐蚀(SSC)、腐蚀浸泡等试验研究了钢管管体及焊接接头的耐腐蚀性能。结果表明:该试验钢管的管体及焊接接头具有良好的抗氢致开裂和抗硫化物应力腐蚀开裂性能,腐蚀速率小于0.09mm/a,可用于具有腐蚀性的海洋环境中。     

304 不锈钢在模拟深海和浅海环境中的应力腐蚀行为

目的研究304不锈钢在模拟深海和浅海中的应力腐蚀开裂(SCC)行为。方法通过控制不同环境因素模拟南海某海域环境,利用动电位扫描、交流阻抗谱、慢应变速率拉伸(SSRT)及SEM表面分析等手段进行研究。结果 304不锈钢在模拟海水溶液中呈现钝化状态,出现应力腐蚀敏感性,且裂纹扩展方式为穿晶开裂。在深海中的SCC机制为氢致开裂,浅海中的SCC机制主要为阳极溶解。结论 304不锈钢在深海与浅海中的SCC机制不同,但两者的SCC敏感性相近且相对较低,在模拟海水环境中的应用不受海水深度限制。     

油气开采用钛合金石油管材料耐腐蚀性能研究

选取5种油气开发常用钛合金材料(Ti-6Al-4V、Ti-6Al-4V-0.1Ru、Ti-6Al-2Sn-4Zr-6Mo、Ti-3Al-8V-6Cr-4Zr-4Mo和Ti-5.5Al-4.5V-2Zr-1Mo)为研究对象,使用高温高压釜模拟国内典型严酷服役工况环境,研究了不同钛合金材料耐均匀腐蚀、局部腐蚀、点蚀、应力腐蚀开裂(SCC)及缝隙腐蚀的性能,通过使用扫描电镜和能谱分析等手段对腐蚀形貌和腐蚀产物进行了分析,并使用电化学方法对不同合金的耐腐蚀机理进行了研究。结果显示,在所测试工况条件下,所有钛合金材料腐蚀反应均为阳极控制过程,均匀腐蚀速率均低于0.001mm/a,并且对应力腐蚀开裂均有良好的抗力。Ti-6Al-4V和Ti-5.5Al-4.5V-2Zr-1Mo合金出现明显的点蚀和缝隙腐蚀问题。对腐蚀机理研究表明,在工况条件温度下,随着pH值的降低,所有钛合金均发生自腐蚀电位降低,极化电阻减小,腐蚀电流增大,耐腐蚀性能下降,其中Ti-6Al-4V耐腐蚀性能下降的最为明显,研究结果为油气开发工况下钛合金石油管的选材和缝隙腐蚀问题防治提供理论基础。     

钛合金石油管材的研究和应用进展

综述了国内外钛合金石油管材研究和应用现状,详细介绍了钛合金石油管材的成分、组织及机械性能;论述了钛合金石油管材在完井液或环空保护液、酸化液和生产工况环境中的抗均匀腐蚀、局部腐蚀、冲蚀、腐蚀疲劳及应力腐蚀开裂(SCC)性能;同时介绍了钛合金石油管材制造工艺和应用状况。指出了国内研制开发钛合金石油管材与国外的差距,以及其在国内外高压高温油气田的应用前景和发展方向。     

黄铜管开裂失效分析

采用扫描电和Ｘ－射线衍射等技术对黄铜管断口形貌和腐蚀产物等进行了较全面的分析。结果表明，黄铜管的开裂为氯离子引起的穿晶应力腐蚀开裂；为氯离子引起黄铜应力腐蚀开裂提供了实例。     

板式空冷器板片开裂失效分析

某石油炼厂板式空冷器板片在较短时间内发生严重的开裂。根据该厂提供的失效件,采用电子探针、金相显微镜、扫描电镜和电子能谱仪等对开裂板片的成分、金相、断口宏观及微观形貌和腐蚀产物进行了分析。结果表明,板式空冷器最外层板片开裂为应力腐蚀开裂,次外层板片开裂为腐蚀疲劳所致。     

镁合金应力腐蚀开裂研究进展

镁合金在腐蚀性环境中常常发生应力腐蚀开裂失效问题。论述了镁合金应力腐蚀开裂的机理,以及阳极溶解、氢致开裂、应力作用等主要诱因,从提高成分品质、进行表面处理、降低及消除应力、优化组织控制(尤其是组织超细化)等方面简介了国内外应对镁合金应力腐蚀开裂的最新措施,并指出了目前在提高镁合金抗应力腐蚀开裂性能的研究发展方向及亟待解决的问题。     

温度对三种Cr钢腐蚀行为的影响

利用高温高压釜模拟油田高CO_2分压和高矿化度的生产环境进行腐蚀试验,测定在不同温度条件下1Cr、3Cr和13Cr钢的腐蚀速率,利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)等手段分析了腐蚀产物形貌和成分。结果表明:1Cr、3Cr钢的腐蚀速率随温度升高先增大后减小,二者的腐蚀速率均在80℃达到最大值,分别为7.515mm/a和4.339mm/a;13Cr钢的腐蚀速率在温度低于110℃时随温度的升高缓慢增大,在温度高于110℃时腐蚀速率迅速增大;1Cr、3Cr油管钢在试验温度范围内均出现局部腐蚀,13Cr油管钢在整个试验的温度区间表现出优秀的耐蚀性。     

CO2驱油田注采井油套管腐蚀速率控制值

腐蚀控制是CO2驱的关键技术,国内外CO2驱油田普遍采用普通碳钢(J-55、N-80等)油套管通过添加缓蚀剂的措施来控制腐蚀.国内普遍采用0.076mm/a作为腐蚀速率控制值,而国外则没有统一的标准.0.076mm/a来自于标准《碎屑岩油藏注水水质推荐指标及分析方法》,从测试环境、腐蚀源和腐蚀环境来看,直接把它作为CO2驱油田腐蚀环境条件下的选材与腐蚀控制衡量指标是不合理的.通过最危险工况条件下油套管的强度计算所获得的寿命周期内允许的平均腐蚀速率可以作为发生均匀腐蚀材料的选材依据.没有必要设定一个平均腐蚀速率标准值来作为CO2驱油田腐蚀环境条件下优选和评价缓蚀剂的衡量指标.     

原油高温腐蚀性能研究

本文综述了国内外原油高温腐蚀性能的研发现状,分别归纳分析了高温硫腐蚀和高温环烷酸腐蚀在腐蚀机理及其影响因素、腐蚀预测、以及腐蚀控制措施方面的研究进展。同时探讨了存在的问题和可能的重点研究方向。     

壳牌长北气田1井钻杆腐蚀原因分析

针对壳牌长北气田水平分支井出现的钻杆腐蚀问题,现场测定钻井液中溶解氧含量和钻井液性能参数,分析钻井液中腐蚀成分。采用腐蚀环进行监测,测定腐蚀速率、分析腐蚀产物,确定钻杆主要腐蚀类型为钻井液中的Cl-和溶解氧协同作用引起的局部腐蚀。结合现场生产情况,建议定期向钻井液中添加高效除氧剂和缓蚀剂,控制钻井液pH值,有效减缓钻杆腐蚀。     

A new perspective on measuring the corrosion rate of localized corrosion

Many corrosion phenomena are nonuniform, which means that anodic and cathodic locations are spatially separated. An example is macrocell corrosion of steel in concrete. Under these conditions, determining the corrosion rate from polarization resistance measurements and using the Stern–Geary equation is fundamentally not possible. We present a novel theoretical approach for the interpretation of galvanostatic pulse measurements, to make them applicable as a method for corrosion rate measurements in situations of localized corrosion. Experiments show that it is important to consider that (a) only a fraction of the applied current flows through the anode of the macrocell, and (b) this current is not constant over time. We propose an approach to quantify and consider these two effects, based on information generally accessible in condition assessment of concrete structures. Our results show that galvanostatic pulse measurements are a robust method to determine the corrosion current. With the traditional empirical approach, the measurement error was generally below factor 3, and occasionally up to factor 10. With the novel approach, this error could be reduced to a factor of maximum 2 in all cases.     

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 针对某炼铁高炉1Cr18Ni9Ti材质的炉顶布料溜槽局部损坏,采用光学显微镜及扫描电子显微镜等设备解剖分析了承力外壳的损坏特征及其原因。分析结果认为：应力腐蚀和晶间腐蚀的共同作用是溜槽承力外壳锈蚀、减薄、开裂的主要原因。     

在线腐蚀监测技术应用概述

综述了在线腐蚀监测技术的历史和现状,重点讲述了在线腐蚀监测技术实际应用的流程,包括监测方法的选择,探针的选型、安装,监测系统的调试,结果分析和数据库的管理,最后讨论了在线腐蚀监测技术在应用中存在的问题,并对未来的发展做了一些展望。     

低比例甲醇汽油对金属的腐蚀研究

目的减轻甲醇汽油的腐蚀性。方法以汽车油路系统常用的紫铜、黄铜、钢、铁、铝等金属材质为研究对象,采用金属试片的腐蚀度和颜色变化相结合的方法,分析判断甲醇汽油的腐蚀性,通过考察不同金属试片在不同含量甲醇汽油、含水甲醇汽油以及添加缓蚀剂甲醇汽油中的腐蚀情况,分析甲醇汽油腐蚀的主要原因,并根据缓蚀机理筛选缓蚀剂。结果低比例甲醇汽油对不同金属材质都有明显的腐蚀作用,与93#汽油相比,加入5%(体积分数)的甲醇就能使紫铜、黄铜、钢、铝的腐蚀度增加一倍以上。少量水分可加剧甲醇汽油的腐蚀,但当水含量达到一定程度时,腐蚀度减小。缓蚀剂B对铜系金属材质的腐蚀有较好的抑制作用,缓蚀剂C对铁片腐蚀有较好的抑制作用,复配缓蚀剂H对所选金属材质都有良好的缓蚀效果,可使紫铜、黄铜、铁和铝的缓蚀率分别减小82.1%、81.5%、85.3%和89.5%。结论复配的缓蚀剂能够有效地减缓甲醇汽油对金属的腐蚀。