耐候钢锈层的稳定化处理及锈层的生长机制EI北大核心CSCD

开发一种新型耐候钢表面锈层稳定化处理剂,促进锈层的快速生长和稳定。以Q420NH耐候钢为基材,水性丙烯酸树脂为成膜物,加入两类添加剂——稳定剂(钼酸钠、磷酸钾、硝酸钠)和羟基氧化铁,制备出稳定化处理剂,涂刷于耐候钢的表面,在盐雾环境中研究锈层的生成过程。结果表明,水性丙烯酸树脂具有一定的氧气和水渗透性,适合作为稳定化处理的成膜物。在90 d的盐雾试验中,锈层厚度随盐雾时间的增长而不断增加,并且稳定化处理后试样的锈层厚度大于裸钢的锈层厚度。XRD结果显示,稳定化处理不改变耐候钢锈层的成分,Q420NH裸钢和稳定化处理的耐候钢的锈层均主要由Fe_(3)O_(4)、γ-FeOOH、α-FeOOH、β-FeOOH组成。SEM和截面Raman光谱结果表明,稳定化处理的试样锈层中保护性的α-FeOOH相分布更加广泛。EDS结果证明Cr、Cu合金元素在锈层中富集,电化学阻抗谱说明稳定化处理后的试样具有更佳的耐腐蚀性能。稳定化处理技术促进了耐候钢表面保护性锈层的生长,缩短了稳定化进程,提高了锈层的保护性能。     

耐候钢表面锈层稳定化研究现状

耐候钢表面形成的致密保护性锈层使其具有良好的抗大气腐蚀性能,经锈层稳定化处理后再使用是耐候钢最具有现实意义的使用方式。耐候钢表面锈层的组织结构、形成机理及过程、保护机理的研究,对于锈层稳定化处理技术和处理剂的开发具有基础性作用。首先,全面综述了近年来耐候钢表面锈层的研究进展,耐候钢经过基体铁的溶解、锈的还原、锈的再氧化等过程,形成了以Fe3O4、α-FeOOH、无定形的羟基氧化物（FeOx(OH), x=0~1）为主的连续致密内锈层,以β-FeOOH、γ-FeOOH为主的疏松多孔外锈层,内外锈层构成了耐候钢表面锈层。相较于普碳钢,耐候钢表面锈层具有连续致密、阳极钝化、离子选择性等特性,使得耐候钢具有良好的抗大气腐蚀性能。然后,归纳了目前国内外主要的锈层稳定化处理方法及其优缺点,主要有氧化物涂膜处理、氧化铁-磷酸盐系处理、喷丸+高温氧化处理等方法,但存在应用范围狭窄、有污染等问题。最后,基于合金元素在耐候钢中的作用提出了锈层稳定化处理剂组分的设计思路,并从应用范围、绿色环保、缩短稳定化周期等提出了耐候钢表面锈层稳定化处理剂研究的进一步建议。     

耐候钢表面锈层稳定化处理技术研究

目的解决耐候钢裸露使用初期锈液流失导致污染环境的问题。方法制备了耐候钢表面锈层稳定化处理溶液。通过周期浸润循环腐蚀试验、锈层微观分析和电化学测试等方法,研究了在模拟工业大气环境下,表面处理溶液对耐候钢锈层结构及耐腐蚀性能的影响。结果表面处理后,耐候钢的开路电位由处理前的-0.395 V降低到-0.475 V,表面快速生成一层连续致密的氧化层。加速腐蚀16 d后,耐候钢的腐蚀速率由未处理时的0.209 mg/(cm^2·d)降低到表面处理后的0.106 mg/(cm^2·d),降低了约49%;锈层的自腐蚀电位由未处理的-0.216 V提高到处理后的-0.073 V,提高了约66%,自腐蚀电流密度由未处理时的7.41μA/cm^2降低到1.58μA/cm^2,降低了约79%。随着腐蚀时间从1 d延长至16 d,处理后的耐候钢锈层中α-FeOOH的质量分数由2.96%增加到4.46%,增加了51%,γ-FeOOH的质量分数由2.06%降低到1.65%。表面处理后的耐候钢锈层中,Cu和Cr元素在锈层与基体结合处和锈层内部发生富集。结论处理溶液降低了耐候钢表面的开路电位,可使耐候钢快速生成致密且连续的锈层,锈层中Cu、Cr元素富集促进了γ-FeOOH向α-FeOOH的转化,提高了锈层电化学保护性能,降低了后期腐蚀速率,缩短了稳定化进程。     

耐候钢新型表面锈层稳定剂处理及其耐3.5％NaCl溶液周浸腐蚀性能

目的解决耐候钢裸露使用初期锈液流挂与飞散的问题。方法制备了新型耐候钢表面锈层稳定剂,通过周期浸润循环腐蚀试验、锈层微观分析和电化学测试等方法研究了在模拟海洋大气环境下,锈层稳定剂对耐候钢锈层结构及耐腐蚀性能的影响。结果表面锈层稳定化处理后,耐候钢表面生成的锈层区分为致密且连续的内锈层和外锈层。室内加速腐蚀168 h后,耐候钢的失重腐蚀速率由未处理的5.71 g/(m~2×h)降低到表面处理后的3.31 g/(m~2×h),失重腐蚀速率降低了约42%。耐候钢的锈层电阻由未处理的96?·cm~2提高到表面处理后的167.7?·cm~2,锈层电阻提高了约75%。表面处理后的耐候钢锈层中,Cr元素以α-(Fe_(1-x)Cr_x)OOH的形式存在于基体与锈层的界面处,Cr元素在内锈层与基体结合处发生聚集。结论新型锈层稳定剂可以明显改善耐候钢锈层结构,细化锈层晶粒,阻碍Cl~-的渗透,有助于耐候钢表面快速生成致密、连续且稳定的保护性锈层。     

耐候钢表面锈层稳定化处理用新型涂层研究

针对耐候钢裸露使用时出现的锈层稳定化时间过长及早期锈液流挂和飞散的问题，提出了Zn—Ca系磷化 丙烯酸树脂—SiO2复合膜新型耐候钢表面锈层稳定化处理技术．采用干湿周浸实验研究了该复合膜耐候钢试样的腐蚀行为和耐大气腐蚀性能．得出了能有效避免锈液流挂、促进耐候钢表面锈层稳定化的最佳复合膜处理工艺，即Zn—Ca磷化 B—13Si(120℃)复合膜处理．并从理论上探讨了该复合膜提高耐候钢抗大气腐蚀性能、促进表面锈层稳定化的作用机理和模型。     

模拟滨海环境免涂装耐候钢锈层研究及其耐腐蚀机制

通过模拟滨海环境的周期浸润加速腐蚀实验,对一种含Ni耐候钢和一种普通低合金钢Q420进行腐蚀失厚研究;利用扫描电镜、拉曼光谱等手段研究其锈层的形貌、结构和物相。结果表明:Ni对锈层结构有重要影响,可促使耐候钢锈层产生分层现象,内锈层连续致密,具有保护性;拉曼光谱分析表明α-Fe OOH是耐候钢锈层的主要组成相,其细小团簇状堆积结构决定了锈层的致密性,能有效阻挡Cl-等阴离子的浸入;耐候钢锈层先局部深入后向两侧展开的生长方式,决定了锈层的连续性和与基体结合的牢固性,避免了耐候钢在滨海高盐分环境下锈层剥落的现象。而普通低合金钢Q420的锈层由颗粒粗大的γ-Fe2O3和Fe3O4组成,疏松多孔,耐腐蚀性差;锈层与基体界面较为平坦,与基体结合不牢,易剥落。     

耐候钢表面稳定锈层形成机理的研究

研究了耐候钢在青岛近海大气中曝晒3a的腐蚀行为, 观察测定了锈层与基体的界面形貌、相组成及锈层中合金元素的分布.结果表明,腐蚀3a的 耐候钢表面锈层有明显的分层现象;内锈层组织致密,主要有各向同性的α-FeOOH构成,在 偏光下检测消光;外锈层有γ—FeOOH和Fe2O3构成,在偏光下检测炫光;在内锈层中有 合金元素的富集.     

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。     

锈层离子选择性对耐候钢抗海洋性大气腐蚀性能的影响

为阐明耐钢表面稳定锈层的抗大气腐蚀机制,研究了人工制备锈蚀层的离子选择性,实验结果表明,在海洋大气中腐蚀4a的耐候钢表面的锈钢产生了分层现象,其内锈层具有较好的阳离子选择性能,阻碍了Cl^-的进入,合金元素在钢腐蚀过程中的重新分配提高了锈层和近界面基体中合金元素的含量。保证了该耐候钢在近海大气中具有较好的抗大气腐蚀性能。     

耐候钢表面稳定化处理及锈层结构研究

针对免涂装耐候钢使用过程中暴露出的锈液流挂问题,设计了一种耐候钢锈层稳定化处理液,并对稳定化处理后的耐候钢进行了半年的大气暴晒实验。分析了耐候钢稳定锈层形成过程中,锈层的结构及演化行为。腐蚀动力学曲线结果表明：耐候钢表面锈层经过4个阶段逐渐达到稳定状态,每个阶段的增(失)重均呈线性变化。锈层中Cu、Cr富集提高了锈层电化学保护性能,缩短了稳定化进程。     

环境因素诱导入井管具的腐蚀

对于同一口油井来说,腐蚀介质基本一致,但是井下油井管各部位的腐蚀差异却较大,这主要是环境因素造成的.本文讨论环境因素引起的杂散电流腐蚀、缝隙腐蚀、电偶腐蚀和应力腐蚀.这些腐蚀现象在油气田开发过程普遍存在.入井管具较多,因材质存在一定的差异,电位差较大的局部区域出现较严重的电偶腐蚀.在其连接处可能发生缝隙腐蚀,钻杆加厚过渡带的残余应力将诱发应力腐蚀.希望本文的讨论为油田开发的相关设计和决策提供一定的参考依据.     

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.     

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。     

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。     

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.     

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。     

控制乙烯201压缩系统的腐蚀

本文主要论述乙烯裂解201压缩系统腐蚀,分析该系统腐蚀机理,对其采取工艺防腐措施,有效控制201压缩系统的腐蚀。     

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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。