阴极极化下X80钢在鹰潭土壤模拟溶液中应力腐蚀行为研究

采用电化学阻抗和慢应变速率方法,结合扫描电子显微镜,研究了不同阴极极化电位下X80钢在鹰潭土壤模拟溶液中的应力腐蚀行为。结果表明：鹰潭土壤模拟溶液中,X80钢/溶液界面处电荷转移电阻随阴极极化程度增加先升后降。在自腐蚀电位条件下开裂机理为阳极溶解,当外加电位为-1000 mV (vs SCE),应力腐蚀敏感性最低,此电位为最佳保护电位;继续增大阴极极化程度,应力腐蚀敏感性增加,此时开裂机制为氢和应力协同作用下的氢致开裂。     

热处理对X80钢在鹰潭土壤模拟溶液中腐蚀行为的影响

将空冷、水淬方式热处理的X80钢与供货状态（原始组织）X80钢相比较,研究了不同组织X80钢在鹰潭土壤模拟溶液中的短期腐蚀行为。通过均匀腐蚀全浸试验和动电位交流阻抗谱对不同腐蚀周期试样表面腐蚀产物膜进行测试,利用体视显微镜和SEM对腐蚀形貌进行观察。结果表明：腐蚀28 d后,经不同冷却方式处理的X80钢腐蚀速率高于供货态试样;三种组织的X80钢表面腐蚀产物膜的形成过程均表现为生长、破裂、再生长,腐蚀后期三者形成的产物膜均为内外两层,但它们的耐蚀性存在差异,这主要是由于其显微组织及表面腐蚀产物膜致密程度不同而导致的。     

氯化铈对X80钢在鹰潭土壤模拟溶液中腐蚀行为的影响

采用浸泡试验、电化学阻抗、动电位极化曲线等方法研究了CeCl3对X80管线钢在鹰潭土壤模拟溶液中腐蚀行为的影响规律,对腐蚀宏观形貌进行了观察,采用X射线衍射分析X80钢表面的腐蚀产物。结果表明,当添加0.5～2.0g/L CeCl3时,降低了X80钢在该条件下的腐蚀速率,当CeCl3加量为1g/L时,腐蚀速率降至最低,这是因为当溶液中的Ce3+与阴极反应产生的OH-结合成Ce(OH)3和CeO2,这些表面产物隔离了X80钢与腐蚀介质的直接接触,增大了腐蚀反应阻力,从而使腐蚀速率下降。     

剥离涂层下的X80钢在鹰潭土壤模拟溶液中的腐蚀行为

构建了埋地管线钢在鹰潭土壤模拟溶液中的矩形缝隙剥离涂层模型,采用原位电化学测量方法对剥离区的X80钢进行电化学交流阻抗谱(EIS)表征,并对其腐蚀行为进行了研究.结果表明.腐蚀初期剥离区各位置的电化学反应特征相同、EIS由高频容抗弧和低频感抗弧组成.随着腐蚀反应进行,高频容抗弧半径增大.低频感抗弧消失.距漏点不同距离的X80钢试样的腐蚀程度有所区别:漏点处和剥离区底部的腐蚀最严重.为吸氧腐蚀和阳极溶解所致;剥离区中部腐蚀较弱,去除腐蚀产物的X80钢表面出现明显的点蚀坑,点蚀倾向加重,腐蚀类型由全面腐蚀向局部腐蚀转变.根据EIS规律和实验结果.剥离区的腐蚀进程可分为氧耗尽、阴离子迁移和腐蚀扩展3个阶段.     

外加电位对X80管线钢在鹰潭土壤模拟溶液中应力腐蚀行为的影响

采用电化学动电位极化技术、慢应变速率拉伸(SSRT)实验和SEM对X80管线钢在鹰潭土壤模拟溶液中的应力腐蚀行为进行了研究.结果表明:X80管线钢在酸性土壤环境中具有较高的SCC敏感性,其断口模式为穿晶SCC;SCC机制随外加电位的不同而改变,在外加电位高于-930 mV时,其SCC机制由阳极溶解和氢致腐蚀两种电极过程控制,呈现阳极溶解和氢脆复合机制;当电位低于该电位时,其SCC为氢脆机制.随着外加阴极电位的降低,X80管线钢的SCC敏感性不断增大;与X70钢相比,氢脆作用在X80管线钢SCC过程中发挥了更重要的作用.     

表面离子渗氮对X80钢在鹰潭土壤模拟溶液中腐蚀行为的影响

对X80管线钢表面进行离子渗氮,研究其在酸性鹰潭土壤模拟溶液中的腐蚀行为。电化学和腐蚀失重实验的结果表明:浸泡相同时间,经离子渗氮的试样比X80钢更耐蚀,其腐蚀速率小于X80钢。离子渗氮处理使X80钢表面生成了ε相和γ'相,可显著提高腐蚀电位,使腐蚀反应更难发生;氮化物及钢中固溶氮原子,可显著降低自腐蚀电流密度,降低腐蚀反应速率。随浸泡时间的增加,经离子渗氮的试样表面的自腐蚀电流密度单调增加,源于表面腐蚀产物膜致密性差,易形成微孔和缝隙,加速腐蚀。     

X100管线钢鹰潭土壤模拟溶液中腐蚀行为的研究

采用失重法、线性极化曲线和阻抗谱电化学技术,结合SEM、EDS和XRD研究了SRB+IOB对X100管线钢在鹰潭土壤模拟溶液中腐蚀行为的影响。结果表明:X100管线钢在无菌环境下的腐蚀为中度腐蚀,腐蚀速率随浸泡时间的增加先减小,后缓慢增大,腐蚀产物主要为Fe_2O_3。有菌(SRB+IOB)环境下浸泡5 d后的腐蚀为严重腐蚀,浸泡17和40 d后的腐蚀为中度腐蚀,腐蚀速率随浸泡时间的增加不断减小,腐蚀产物主要为FeS和Fe_2O_3。X100管线钢在无菌环境下的腐蚀倾向为随浸泡时间的增加不断增大,在有菌(SRB+IOB)环境下为不断减小。腐蚀速率在无菌环境下为先迅速减小后缓慢增大,在有菌(SRB+IOB)环境下为不断迅速减小。SRB+IOB的存在加剧了X100管线钢的腐蚀。     

电化学充氢对X80管线钢在鹰潭土壤模拟溶液中应力腐蚀行为的影响

采用电化学技术、慢应变速率拉伸实验和扫描电镜(SEM)对电化学充氢后的X80管线钢在鹰潭土壤模拟溶液中的应力腐蚀行为进行了研究。结果表明：X80管线钢静态充氢后在鹰潭土壤模拟溶液中具有较高的应力腐蚀(SCC)敏感性,其断口模式为穿晶断裂;随着电化学充氢时间的延长,氢致塑性损失不断增加,拉伸断口由韧窝状韧性断口向脆性解理断口发展,SCC敏感性增大;电化学充氢促进了点蚀坑的萌生,点蚀坑和第二相夹杂是SCC裂纹萌生的重要原因。     

库尔勒土壤模拟溶液中X80钢焊接接头的应力腐蚀开裂行为

利用动电位扫描技术和慢应变速率拉伸试验(SSRT)以及扫描电子显微镜(SEM)研究了库尔勒土壤模拟溶液中不同外加阴极电位下X80管线钢焊接接头的应力腐蚀开裂(SCC)行为。结果表明:阴极电位对X80钢焊接接头处的SCC敏感性影响较为明显。拉伸试样全部断裂在焊缝或热影响区。在Ecorr下,金属表面裂纹萌生于点蚀坑,试样开裂为阳极溶解机制。当外加电位为-800 m V至-900 m V时,金属处于阴极保护电位区,此时金属的SCC敏感性较低,其开裂机制为阳极溶解和氢致开裂混合机制。当外加电位小于等于-950 m V时,外加电位越低,材料的SCC敏感性越大,此时金属SCC行为表现为氢脆机制。     

建筑用X80钢在土壤模拟溶液中的腐蚀行为分析

研究了建筑用X80钢在土壤模拟溶液中的腐蚀行为。结果表明,随着溶液中CO32-浓度的增加,阳极极化电流随着电位的增加均呈现增加的趋势。溶液的pH值越高,X80钢表面越容易形成钝化膜,并且致密性和稳定性越好。     

X70钢在酸性土壤模拟溶液中的应力腐蚀行为

在不同的阴极保护电位下,采用慢应变速率拉伸实验、动电位极化方法以及SEM研究了X70钢在酸性土壤模拟溶液中的应力腐蚀行为.结果表明: X70钢发生穿晶应力腐蚀裂纹;应力腐蚀开裂(SCC)萌生与外加保护电位有关,完全受阳极过程控制时X70钢的SCC敏感性较低,但会发生点蚀和严重的均匀腐蚀;受混合电极过程控制和全受阴极过程控制时均能发生SCC;受混合电极过程控制时,SCC二次裂纹与点蚀伴生,裂纹形核密度大;而完全受阴极过程控制时,SCC裂纹附近未见点蚀坑,裂纹形核密度低;混合电极过程控制时比完全阴极电极过程控制下更容易发生SCC裂纹.     

锈层对X80管线钢在鹰潭土壤模拟溶液中腐蚀行为的影响

将X80钢在鹰潭土壤模拟溶液中浸泡一周使其表面生成锈层,采用扫描电镜观察了锈层的微观形貌,采用极化曲线和电化学阻抗谱研究X80裸钢和带锈X80钢在模拟溶液中的电化学行为。SEM观察表明,锈层较均匀地覆盖在试样表面,但疏松多孔易脱落。电化学试验分析表明,与X80裸钢相比,带锈X80钢在模拟溶液中的自腐蚀电流密度增大,电极反应时电荷转移电阻明显减小。这主要是因为缺陷较多的锈层增大了X80钢腐蚀时电极反应的真实面积,因而短期形成的锈层对X80钢并未起到保护作用,反而促进了腐蚀的发生。     

外加电位对X80钢在南雄土壤模拟溶液中应力腐蚀行为的影响

采用动电位极化技术、慢应变速率拉伸(SSRT)试验和SEM形貌分析等方法,研究了外加电位对X80钢在南雄土壤模拟溶液中的应力腐蚀破裂(SCC)行为的影响。结果表明,在不同外加电位下,X80钢在土壤模拟溶液中呈现出不同的SCC敏感性。在-550mV(SCE,下同)阳极电位下,X80钢的阳极溶解抑制了其SCC的发生;在自腐蚀电位Ecorr(约-720mV)下,X80钢SCC行为呈现出受阳极溶解和氢脆混合控制的机制;在-850mV阴极电位下,阴极保护抑制了X80钢SCC的发生;而在-1 000mV和-1 150mV阴极电位下,氢脆在X80钢SCC过程中占重要作用。     

X80管线钢土壤模拟溶液腐蚀行为

采用土壤模拟溶液的试验方法结合电化学试验,对不同轧制工艺的X80管线钢在土壤环境中的腐蚀行为进行了研究。结果表明,不同轧制工艺条件下X80管线钢的显微组织不同,显微组织影响X80管线钢的耐腐蚀性能,弥散分布的M-A岛易于导致微电池腐蚀而降低管线钢的耐腐蚀性能,腐蚀时间为30 d和72 d时X80管线钢的耐腐蚀性能的变化规律基本一致;土壤模拟溶液腐蚀试验失重法的试验结果与电化学试验结果基本吻合。     

X70钢和X80钢在鹰潭土壤模拟溶液中的氢脆敏感性

采用动态充氢的试验方法,研究X70,X80钢在鹰潭土壤模拟溶液中的氢脆敏感性,即在对X70钢和X80钢试样施加过负阴极保护电位的同时,对试样进行慢应变速率试验。结果表明,随着阴极保护电位变负,X70钢和X80钢的氢脆敏感性均有所增强,在相同的阴极保护电位下,X80钢的氢脆风险大于X70钢。     

X80管线钢在鄯善土壤模拟溶液中的腐蚀行为

本文采用失重法、电化学测试、SEM、EDS等方法,研究了X80管线钢在鄯善土壤模拟溶液中的腐蚀行为。结果表明:X80钢在3个测试点模拟土壤溶液中以全面腐蚀为主,局部位置发生点蚀;其在不同模拟溶液中的腐蚀速率大小依次为:AN000>AN065>AN016;随着浸泡时间的增加,Ca2+吸附在X80钢表面并形成Ca的产物层,有效地减缓了X80钢在AN016模拟溶液中的腐蚀。在含盐量较高的土壤环境中,富集在钢基表面的结晶盐对钢的腐蚀具有一定的减缓作用。     

X80管线钢在连木沁土壤模拟溶液中的腐蚀行为与机理研究

采用失重法、电化学测试、表面分析方法,研究了X80母材和焊接热影响区(HAZ)在连木沁土壤模拟溶液中的腐蚀行为。结果表明:X80母材和HAZ在上述溶液中浸泡7 d后,腐蚀程度均为中度腐蚀,X80母材的腐蚀速率以及在3、7 d的自腐蚀电流密度都小于HAZ的。与母材相比,HAZ的腐蚀产物表面裂纹更多,外层空隙更大,腐蚀性离子更易到达管材表面,加速腐蚀。在连木沁土壤模拟溶液中,X80母材和HAZ腐蚀产物为Fe_2O_3、Fe S、Fe_(1-x)S、Fe_2O_3·H_2O。另外,土壤中的O_2、SO_4~(2-)和Cl~-对管材的腐蚀起主导作用。X80母材的耐蚀性优于HAZ的。X80钢的腐蚀机制符合阳极溶解。     

CO_2对X80钢在库尔勒土壤模拟溶液中腐蚀行为的影响

通过动电位极化、电化学阻抗和浸泡失重等方法,考察了X80钢在含有不同浓度CO2的库尔勒土壤模拟溶液中的腐蚀行为,采用扫描电镜对腐蚀形貌进行了观察。结果表明:当土壤模拟溶液中通入的CO2和N2的体积比分别为CO2∶N2=10∶90,20∶80和30∶70时,不同浓度的CO2都促进了X80钢在库尔勒土壤介质中的腐蚀速率。这主要是因为通入的CO2使模拟溶液的p H值显著下降,导致溶液变为酸性,腐蚀过程由原来的氧控制变为了析氢反应为主,阴极反应过程进一步加快。另一方面,溶液中存在的CO2增加了X80钢表面腐蚀产物膜的缺陷,对基体的保护作用下降。这些因素导致X80钢的腐蚀速率增大。     

稀土Ce对X80钢土壤模拟溶液腐蚀行为的影响

采用失重分析、SEM、XRD、极化曲线和EIS等分析手段,研究了稀土Ce对X80钢在库尔勒土壤模拟溶液中腐蚀行为的影响。结果表明:稀土Ce能提高X80钢的耐蚀性,降低腐蚀速率,使未脱落区锈层的FeOOH和Fe3O4变致密,增强对基体的保护作用,微观腐蚀形貌以均匀腐蚀为主。随着Ce含量的增加,Icorr减小,腐蚀阻力增大,Ce的最适宜含量是0.0093%。腐蚀过程中可观察到锈层的破裂,导致腐蚀阻力发生变化。