生物膜作用下管线钢应力腐蚀开裂行为研究进展

生物膜是一种依附于载体表面的特殊微生物聚集体,它的存在会创造异样的表面环境从而影响管线钢的应力腐蚀。近年来,管线钢在生物膜作用下应力腐蚀开裂行为已经成为学界的一个研究重点。本文综述了生物膜的形成和应力腐蚀开裂行为的机理及其影响因素,总结了关于生物膜和应力协同作用下管线钢应力腐蚀开裂行为的研究现状,分析了当前研究中存在的不足并作了展望。     

高钢级管线钢外部应力腐蚀开裂风险因素研究

目前涉及到3个及以上风险因素的管线钢应力腐蚀研究还较少。为此,通过混合水平的正交试验法,采用慢拉伸试验研究了钢级、保护电位、温度、土壤环境等各敏感因素对高钢级管线钢应力腐蚀开裂行为的影响权重,并采用扫描电镜(SEM)观察了-1 500 m V(vs CSE)保护电位下高钢级管线钢在近中性和高pH值模拟土壤溶液中的应力腐蚀行为。研究结果表明:管线钢外部应力腐蚀开裂风险在设置的试验水平因素中,保护电位对应力腐蚀指数ISSRT影响的权重最大,随后依次是温度、钢级及土壤环境;保护电位-1 500 m V下,X70、X80管线钢在近中性和高p H值模拟土壤溶液中均具有较强的应力腐蚀敏感性,其SCC机制均为氢脆(HE)机制。     

X80管线钢在含硫酸盐还原菌的土壤环境中的应力腐蚀开裂行为研究进展

X80管线钢因具有高强度、高韧性、抗脆断等性能,已成为现代油气运输中应用最为广泛的钢材之一。X80管线钢在埋地土壤环境中不可避免地受到应力和SRB(Sulfate-reducing bacteria)的共同作用,近年来有关X80管线钢在含SRB的土壤环境中的应力腐蚀开裂已成为一个研究重点。综述了应力腐蚀开裂和SRB腐蚀的影响因素,总结了关于应力和SRB协同作用对X80管线钢腐蚀行为影响的研究现状,分析了现行研究的缺陷和不足,并针对这些问题对今后的研究进行了展望。     

SRB+IOB对X100管线钢在常熟土壤模拟溶液中应力腐蚀开裂行为的影响

为了更好地研究管线钢在特定土壤模拟溶液中的应力腐蚀机理,证实MIC和SCC的协同性与相关性,采用慢应变速率拉伸(SSRT)试验研究了 SRB+IOB对X100管线钢在常熟土壤模拟溶液中应力腐蚀开裂行为的影响.结果表明:X100管线钢母材和焊缝试样在无菌和有菌(SRB+IOB)环境下的宏观断口均为斜断口,断裂面与拉伸轴方...     

X80管线钢在近中性环境中阴极保护下的应力腐蚀敏感性

目前,对管线钢在外加电位下的应力腐蚀开裂的研究尚不全面.应用慢应变速率拉伸、扫描电镜(SEM)观察和动电位极化测试方法,研究了在近中性模拟土壤溶液(NS4)中,不同阴极保护电位下X80管线钢的应力腐蚀开裂(SCC)行为.结果表明:X80管线钢的SCC行为与阴极保护电位密切相关;在-850,-1000,-1 200 mV(相对饱和硫酸铜电极)3个保护电位下,阴极过程析氢反应起主要作用,随着阴极保护电位的负移,X80管线钢的脆性逐渐增大;在-1 200 mV条件下SCC敏感性系数最高,形变硬化指数最低,SCC现象最为严重.     

Cl~-和应力对X80管线钢电化学腐蚀行为的影响

目前,对于Cl~-和应力同时作用时钢铁腐蚀行为及机理的研究不多。采用动电位极化和交流阻抗谱,研究了Cl~-和应力对X80管线钢在高pH值溶液中腐蚀行为的影响。结果表明:Cl~-对X80管线钢的钝化行为有显著影响,当Cl~-浓度小于0.10 mol/L时,X80管线钢表面会形成稳定的钝化膜,当Cl~-浓度大于0.10 mol/L时,则不会形成稳定的钝化膜。在自腐蚀电位下,少量的Cl~-可增加X80管线钢的腐蚀倾向,但大量Cl~-可降低其腐蚀倾向。外加应力使交流阻抗谱低频区出现第二段容抗弧,并且提高自腐蚀电位下X80管线钢的溶解速率。     

电镀废水处理中的活性炭有哪几点要注意的?

正库尔勒土壤模拟溶液中应力腐蚀开裂敏感性的影响[J].中国腐蚀与防护学报,2009,29(5):353-359.[9]赵新伟,张广利,张良,等.外加电位对X80管线钢近中性p H土壤应力腐蚀开裂行为的影响[J].油气储运,2014,33(11):1 152-1 158.[10]刘智勇,王长朋,杜翠薇,等.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[J].金属学报,2011,47(11):1 434-1 439.[11]王丹,谢飞,吴明,等.阴极电位对X80管线钢在碱性土壤模拟溶液中应力腐蚀行为的影响[J].中南大学学报(自然科学版),2014,45(9):2 985-2 992.     

海滨盐碱土壤中硫酸盐还原菌对X100管线钢腐蚀行为的影响

为了进一步明确X100管线钢在含硫酸盐还原菌(SRB)海滨盐碱土壤中的耐蚀性,采用表面分析技术、电化学技术和失重法,研究了SRB对X100管线钢腐蚀过程与行为的影响。结果表明:X100管线钢在有无SRB海滨盐碱土壤中的腐蚀均属于中度腐蚀,无SRB时腐蚀产物主要为Fe_2O_3,Fe_3O_4和γ-Fe O(OH),有SRB时腐蚀产物主要为Fe_2O_3,Fe_3O_4,α-Fe O(OH)和Fe7S8;SRB代谢形成的活性生物膜影响了X100管线钢的腐蚀行为,随着腐蚀时间的增加,SRB可在X100管线钢表面形成由微生物膜与腐蚀产物结合的膜,其更加致密,对腐蚀传质具有物理阻碍作用,可以减缓X100管线钢的腐蚀;无SRB菌时X100管线钢表面的腐蚀产物疏松多孔并分布有裂纹,且对基体的保护作用差,其腐蚀速率大于有SRB时的值;SRB的代谢活动抑制了X100管线钢的腐蚀。     

X70管线钢在湿H_2S环境中的应力腐蚀行为研究

运用均匀设计方法,通过改变H2S浓度、Cl-浓度、pH值和温度等溶液介质参数,对X70管线钢在湿H2S环境中进行慢应变速率拉伸应力腐蚀试验.研究各参数对X70管线钢应力腐蚀开裂的影响规律,通过扫描电镜分析试样断口的微观形貌,确定其应力腐蚀敏感性,并根据试验结果计算在各试验环境下的应力腐蚀敏感性指数,运用回归分析软件,建立X70管线钢应力腐蚀敏感指数与试验介质参数之间关系的交互型数学模型.     

管线钢的应力腐蚀研究现状及损伤机理

回顾了管线钢的应力腐蚀研究现状,并比较了发生在管道外的“经典型”的高pH应力腐蚀开裂与近十多年来发现和研究的近中性pH应力腐蚀开裂的特征,讨论了它们的影响因素以及开裂机理,最后展望了埋地管道的未来研究方向。     

X100管线钢在含SRB的盐碱土壤溶液中的SCC行为

为证实SRB对X100管线钢在土壤中应力腐蚀行为的影响,采用慢应变速率拉神(SSRT)实验和SEM研究了X100管线钢在含有SRB的海滨模拟盐碱土壤溶液的应力腐蚀开裂行为.结果表明:X100钢母材和焊缝在无菌的海滨模拟盐碱土壤溶液的断裂模式为穿晶+沿晶SCC混合断裂,而在有菌的海滨模拟盐碱土壤溶液的断裂模式为穿晶SCC断裂;且X100钢母材和焊缝在无菌的海滨模拟盐碱土壤溶液中的SCC敏感性高于有菌时的,说明SRB的存在抑制了X100钢的脆变,导致X100钢的SCC敏感性降低.     

1Cr18Ni9Ti不锈钢输油管道开裂原因分析

通过化学成分分析、宏观检验、金相检验和断口分析等方法对1Cr18Ni9Ti不锈钢液压油输送管道开裂原因进行了分析。结果表明:不锈钢管开裂为应力腐蚀开裂,裂纹起源于管道外壁并逐渐向内壁扩展;产生开裂的主要原因是工业水中氯、硫和氧等腐蚀性物质不断在钢管外壁沉积,在管道压力和腐蚀介质共同作用下,不锈钢管发生应力腐蚀开裂。     

An evaluation of the resistance of pipeline steels to initiation and early growth of stress corrosion cracks

Safety and reliability are basic requirements on the operation of systems of high-pressure pipelines. One of the dangerous mechanisms endangering the safe operation is stress corrosion cracking (SCC). In this work, SCC initiation in two types of pipeline steels––a carbon pipeline steel and an X60 high-strength thermo-mechanically treated steel––in carbonate solution was studied. An influence of surface microstructure, different stress/strain conditions and temperature was evaluated. The X60 steel was more sensitive to the SCC process in comparison with the carbon steel. Surface local microscopical inhomogeneities were the predominant initiation sites of microcracks.     

阴离子和硫酸盐还原菌作用下管线钢腐蚀行为的研究进展

近年来,在油气输送过程中,管线泄漏事故屡次发生,这不仅会威胁管线的安全运行,而且会造成环境的污染和巨大的经济损失。腐蚀是造成管线泄漏事故的主要原因。管线钢被广泛地铺设于土壤或海底等环境中,而这些环境通常具有十分复杂的腐蚀特性,如腐蚀性阴离子、微生物、温度、溶解氧、pH值等多种因素都会对管线钢的腐蚀造成影响。因此,在这些因素的共同作用下,管线钢的腐蚀问题不可避免。其中阴离子和硫酸盐还原菌(Sulfate-reducing bacteria,SRB)是造成管线钢腐蚀最主要的因素。在管线钢服役环境中,可能存在Cl~-、SO_4~(2-)、CO_3~(2-)、NO_3~-、S~(2-)等腐蚀性阴离子,其中Cl~-与SO_4~(2-)最为普遍,相关研究较为充分。有关Cl~-对管线钢腐蚀影响规律的研究结果较统一,即随着Cl~-浓度的升高,管线钢的腐蚀速率加快。而有关SO_2-4对管线钢腐蚀的影响规律,目前的观点尚不统一。此外,研究者们在SRB对管线钢腐蚀行为影响方面也做了大量的研究工作。部分研究结果表明,SRB的新陈代谢会加速管线钢腐蚀,还有研究认为SRB会在管线钢表面生成生物膜保护金属,减缓管线钢腐蚀的发生。如今,研究者们意识到管线钢腐蚀的影响因素是多种环境因素共同作用的结果,不能取决于单一环境因素。因此,阴离子与SRB的协同作用对管线钢腐蚀行为的影响成为了目前学术界的研究焦点。研究发现,当阴离子与SRB共同存在时,阴离子会改变SRB的活性,进而影响管线钢的腐蚀行为。目前研究主要集中于Cl~-与SRB共存时,Cl~-浓度反映介质中的盐度,盐类可以通过改变微生物水中的渗透压,影响细菌物质运输,从而改变微生物活性。当腐蚀介质中Cl~-含量较高时,SRB的生长繁殖会被抑制,大部分SRB细胞脱水死亡,不会发生明显的微生物腐蚀,但在Cl~-含量不高且适宜SRB生长的环境中,SRB会与Cl~-共同作用,导致金属发生明显的微生物腐蚀。本文分别综述了阴离子与SRB对管线钢腐蚀行为的影响,总结了SRB与阴离子的协同作用对管线钢腐蚀行为影响的研究现状,提出了当前研究的缺陷与不足并对未来的研究进行了展望。     

X52管线钢抗氢致开裂试验裂纹成因分析

针对某段时期出现的X52管线钢产品经抗阶梯型破裂试验后,试样有明显阶梯裂纹,产品检验不合格的问题,对不合格批次的试样进行化学成分、炼钢工艺以及显微组织等方面的分析,分析了该抗硫化氢腐蚀X52管线钢氢致开裂的原因。结果表明:开裂批次试样的钙硫含量比值偏低,导致出现夹杂物偏聚和中心偏析,且夹杂物呈线状分布,是造成该管线钢产品抗氢致开裂试验开裂的主要原因。最后对X52管线钢的生产控制要点提出了相应建议,以提高其抗硫化氢腐蚀的能力。     

X65管线钢焊接接头在模拟浅表海水环境中的应力腐蚀试验研究

在海水环境中,由于海水从海底管道外管焊缝浸入,导致外管焊接接头断裂。为了研究可能导致X65外管焊接接头断裂的因素,应用慢应变速率拉伸试验(SSRT),通过应力-应变曲线、扫描电镜(SEM)等手段分析了3个X65管线钢焊接接头在空气及模拟浅表海水环境中的应力腐蚀性能。结果表明:在空气中X65钢焊接接头试样的延长量最大,达5.6 mm,在模拟海水中试样的延长量均减小,其中2号试样延长量最小,仅3.6 mm,表明试样在浅表海水中塑性变形能力降低;模拟海水中3个试样的应力腐蚀敏感性指数均处于有应力腐蚀倾向的范围;在空气中试样的断裂为韧性断裂;在浅表海水环境中试样的断裂为韧性断裂与脆性断裂的混合断裂,有应力腐蚀开裂的趋势;海水中含有的大量Cl~-导致焊接接头的应力腐蚀敏感性升高,失效风险增加。     

国产管线钢的环境开裂性能研究

采用电化学测试和慢应变速率实验(SSRT)研究了国产X70管线钢在近中性pH和高pH溶液中的应力腐蚀破裂(SCC)行为.结果表明,X70钢在高pH溶液和近中性pH溶液中的阳极极化曲线表现出明显的差异:在高pH溶液中有明显的活化-钝化转变而在近中性pH溶液中则无;在近中性pH溶液中,X70管线钢的开裂模式是穿晶型的,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,氢致破裂占主导;随温度的下降以及溶液中CO2含量的增加,溶液pH值降低,SCC敏感性增加.在高pH溶液中,在阴极极化时,X70钢表现出与在近中性pH溶液中类似的破裂行为和特征,即SCC敏感性随电位降低而增大,裂纹数目少而大,裂纹易扩展;但在阳极极化时,裂纹数目多而小,易萌生但难扩展.在2种溶液中阳极极化时,均存在SCC敏感电位区.     

管线钢在近中性pH值溶液中的应力腐蚀

为研究不同强度管线钢在近中性土壤环境中的耐腐蚀性能,模拟近中性土壤环境,采用C型环试样进行浸泡试验、电化学试验(极化曲线)来研究X80和X100这2种高强度管线钢在近中性环境中的应力腐蚀行为,采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)对试验后的试样腐蚀形貌、产物、结构进行了分析。结果表明:在模拟近中性土壤环境下,耐点腐蚀性能X100>X80,加载应力试样<不加载应力试样; 2种材料均表现出应力腐蚀开裂(SCC)敏感性,SCC敏感性X100>X80,说明随着管线钢强度的提高,SCC敏感性增大;应力腐蚀机制为阳极溶解(AD)+氢脆(HE)。