表面纳米化对X80管线钢应力腐蚀开裂行为的影响

通过超声表面滚压(ultrasonic surface rolling processing,USRP)方法对X80管线钢进行表面纳米化处理,利用金相显微镜和透射电镜对材料表面的微观组织进行了分析.采用慢应变速率拉伸试验(SSRT)和扫描电镜观察研究USRP对X80管线钢在NS4溶液中的应力腐蚀行为.结果表明,USRP处理使X80管线钢表层晶粒细化至纳米量级,X80管线钢随着外加电位的负移,断裂时间、断面收缩率、应变量都明显缩短,X80管线钢的SCC敏感性增加,应力腐蚀断口呈穿晶准解理特征,表面纳米化延长了X80管线钢的断裂时间,增加了应力腐蚀抗力.     

超声滚压加工对X80管线钢焊接残余应力的影响

建立超声表面滚压加工（ultrasonic surface rolling process,USRP）的三维有限元模型,开发了模拟焊接的移动双椭球热源子程序,利用有限元软件ABAQUS模拟了X80管线钢焊缝不同方向的焊接残余应力,在此基础上叠加USRP的超声振动与静载荷的综合作用,模拟了表面塑形变形、应力和应变,耦合后分析了USRP前后残余应力的变化规律.结果表明,经过USRP处理,X80管线钢表面焊缝区由三向残余拉应力变为三向残余压应力,随着USRP次数的增加,残余压应力数值不断增大,残余应力σ_x,σ_y,σ_z变化规律基本相同.     

HCO_3~-对X80钢在NaCl溶液中腐蚀性能的影响

采用质量损失法、动电位极化和电化学阻抗法研究了在0.2 mol/L Na Cl溶液中不同浸泡时间及温度条件下HCO-3对X80管线钢腐蚀行为的影响。结果表明,在Na Cl溶液中,随着腐蚀时间的增加,X80管线钢自腐蚀电流密度的变化趋势为快速增大→急剧减小→缓慢增大,HCO-3对X80管线钢的腐蚀作用由抑制转为促进,钢基体表面以全面腐蚀为主转为以局部腐蚀为主;随着腐蚀温度的增加,X80钢腐蚀速率增大;X80管线钢的耐蚀性及腐蚀形态与试样表面生成的腐蚀产物膜的完整性和致密度有关。     

X80钢及其焊缝组织在酸性土壤中的电化学行为

通过动电位扫描和电化学阻抗技术,研究了X80钢在酸性腐蚀介质中的腐蚀过程。并用CHI电化学工作站和Zsimpwin软件对试验结果进行了拟合。结果表明,X80管线钢及焊接接头在鹰潭土壤模拟溶液中的极化曲线都具有活性溶解特征,焊缝的耐蚀性大于母材。这是由于焊缝经过焊接热作用后,掺入了某些耐腐蚀的合金元素,使焊缝的耐蚀性增强。     

离子渗氮对 X80 管线钢在碱性土壤模拟溶液中腐蚀行为的影响

目的对X80管线钢表面进行离子渗氮处理,研究其渗氮层在库尔勒土壤模拟溶液中浸泡30,60,90 d的腐蚀性能及规律。方法通过动电位极化和交流阻抗谱分析X80管线钢渗氮层对腐蚀性能的影响,采用SEM,XRD和EDS技术对腐蚀产物膜的表面形貌和组成成分进行分析测试。结果随着腐蚀时间的增加,渗氮X80钢的自腐蚀电流密度减小到1.33μA/cm2,自腐蚀电位增加至-225 m V,腐蚀速率显著减小;腐蚀产物主要为Fe2O3,Fe O(OH),Fe(OH)3和Fe3O4。结论浸泡相同时间,离子渗氮试样的自腐蚀电位更正,自腐蚀电流密度降低1个数量级,电荷转移电阻增大2个数量级,比原始X80管线钢更耐蚀。     

富Fe红壤中管线钢的硫酸盐还原菌腐蚀行为

采用电化学阻抗谱(EIS)、极化扫描和循环伏安(CV)等电化学技术,结合SEM表面形貌分析技术,研究高强度低合金X80管线钢在富Fe酸性红壤环境中的硫酸盐还原菌(SRB)腐蚀行为及电化学过程。结果表明,酸性红壤环境中,环境适应期(前7 d)SRB对腐蚀电化学过程没有明显影响;SRB生长期的呼吸代谢活动导致X80钢的自然腐蚀电位降低,显著促进了管线钢的腐蚀过程;SRB通过胞外铁呼吸可与红壤颗粒表层FeOOH/Fe_2O_3等铁氧化物发生作用,引起FeOOH/Fe_2O_3的微生物异化还原,该过程中,SRB作为电子传输媒介,参与Fe和氧化铁间的电子转移,该机制是SRB促进局部腐蚀电化学过程的主要原因。提出了SRB促进红壤中管线钢微生物腐蚀(MIC)与胞外铁呼吸机制之间的联系。     

辽河油田土壤中溶解氧对X70管线钢腐蚀的影响

目的 降低腐蚀对油气管线运行的危害。方法 通过控制溶液中不同通氮时间,获得不同溶解氧浓度的辽河油田土壤模拟溶液,利用交流阻抗技术和动电位极化技术研究不同的溶解氧浓度对X70管线钢在模拟溶液中电化学腐蚀行为的影响,并结合金相显微镜对管线钢表面的腐蚀形貌进行表征,以阐明该条件下不同浓度溶解氧对管线钢腐蚀行为的作用机制。结果 在该环境下,X70钢的腐蚀机理为阳极溶解机制。随着溶解氧含量的不断降低,电极极化电阻变大,腐蚀电流密度明显减小,此时,电极表面点蚀坑数量也变少,点蚀坑的直径变小,金属腐蚀速率显著下降。当溶解氧质量浓度为10.0 mg/L时,试件的腐蚀速率最大,腐蚀现象最明显。当溶解氧质量浓度从10.0 mg/L降低至0.3 mg/L时,金属电极表面生成了一层以FeCO3为主的腐蚀产物膜,产物膜明显抑制了腐蚀反应的进行,对X70钢起到保护作用,此时试样腐蚀现象最不明显。结论 溶解氧浓度的不同导致了X70管线钢电极表面产物膜形态的不同,从而影响了该环境下金属的电化学腐蚀行为。     

超声表面滚压技术制备梯度纳米结构材料

介绍了超声表面滚压技术（USRP）在制备梯度纳米结构材料中的应用。USRP技术能在材料表面构建梯度纳米结构层并引入残余压应力,同时显著降低材料表面粗糙度并提升表面均匀性。讨论了与USRP加工工艺及过程密切相关的微观结构演变和表面特性,分析了不同材料体系及工艺参数对USRP处理的影响规律。研究表明,采用合适的USRP处理工艺可改善材料表面的力学性能,即硬度,强度,耐磨性及抗疲劳性能等,而腐蚀/氧化行为则更依赖于材料的组织结构、表面完整性、应力状态、不同的腐蚀介质及服役环境等因素的综合作用。此外,对USRP制备梯度纳米结构材料面临的一些基础科学问题和工业应用探索进行了讨论和展望。     

温度对X90管线钢及其焊缝电化学腐蚀行为的影响

采用光学显微镜(OM)和电化学测试等方法研究了X90管线钢及其焊缝的显微组织和在不同温度近中性模拟土壤溶液中电化学腐蚀行为,分析了温度对其电化学腐蚀行为的影响。结果表明:X90管线钢母材的显微组织为粒状贝氏体和少量多边形铁素体,焊缝的显微组织为针状铁素体和少量粒状贝氏体;随着测试温度的升高,母材和焊缝的开路电位向负方向移动,材料的热力学稳定性下降,腐蚀倾向增加;母材和焊缝的极化曲线具有阳极溶解特征,无明显的钝化区,随着测试温度的升高,母材和焊缝的腐蚀电流密度增大,极化电阻减小,耐蚀性下降;在相同测试温度下,焊缝的腐蚀速率大于母材的,说明焊缝的耐蚀性较差;在测试环境中,X90管线钢的腐蚀过程主要受阴极扩散控制。     

溶解氧对X80管线钢在NS4溶液中腐蚀行为的影响

采用动电位极化和交流阻抗技术研究了NS4溶液中的溶解氧对X80管线钢在该溶液中耐蚀性的影响,通过SEM、XRD等对X80管线钢的腐蚀形貌和腐蚀产物进行了分析.结果表明, 随着NS4溶液中溶解氧含量的减少,X80钢的腐蚀电位升高,腐蚀电流密度降低,腐蚀产物的致密性逐渐提高,X80钢的耐蚀性增加;氧含量较高时,腐蚀产物表面高低不平,表面存在大量裂缝、孔洞等缺陷,表面致密性较差,氧含量减少后,腐蚀产物平整致密;随着溶解氧含量的不同,腐蚀后生成了不同的腐蚀产物.     

激光冲击对X70管线钢焊缝盐雾腐蚀的影响

利用激光冲击波对X70管线钢焊缝进行了表面改性处理,通过人工气氛盐雾腐蚀试验考察了激光冲击处理前后焊缝的盐雾腐蚀行为.用扫描电镜、能谱分析仪和X射线衍射技术分析了盐雾腐蚀后焊缝表面形貌、腐蚀物的化学元素和物相组成,讨论了激光冲击处理对其腐蚀机理的影响.结果表明,原始状态的X70管线钢焊缝存在残余拉应力,易与腐蚀介质Cl-发生应力腐蚀开裂,且与晶界腐蚀共同作用发生剥落腐蚀;激光冲击处理使得试样内部晶粒细化,表层产生强化层,有利于提高焊缝抗盐雾腐蚀性能.     

X80管线钢在0．5mol／L NaHCO3＋0．02mol／L NaCl溶液中的点腐蚀性能

采用动电位极化和电化学阻抗法研究了X80和X70管线钢在0.5 mol/L NaHCO3 0.02 mol/L NaCl溶液中的腐蚀行为,并通过电容测量方法对其腐蚀机理进行了探讨.结果表明:在0.5 mol/L NaHCO3 0.02 mol/L NaCl溶液中,X80管线钢的点腐蚀电位Epit比X70钢的要正一些,发生点腐蚀的倾向性更小.Mott-Sehottky分析表明:X80比X70管线钢表面钝化膜内的施主密度更低,缺陷数量更少,从而减少了点腐蚀萌生的潜在位置,使X80钢比X70钢具有更好的耐点蚀性能.     

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。     

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。     

交流杂散电流密度对X80管线钢腐蚀行为的影响

采用自主设计的试验装置,通过电化学试验和浸泡试验对不同交流杂散电流密度下X80管线钢的腐蚀行为进行了研究。结果表明:交流干扰对X80管线钢阴极极化的影响程度远大于对其阳极极化的影响,在产物膜的形成速率与溶解速率相差不大时,极化曲线表现为两个零电流电位;交流杂散电流密度较高时,最大蚀坑深度显著增加,X80管线钢的腐蚀形态由均匀腐蚀向点蚀转变;交流杂散电流密度大于100A/m2时,用局部腐蚀速率评价X80管线钢的腐蚀程度更合理。     

残余应力对X80 UOE钢管耐电化学腐蚀性能的影响

采用极化曲线测试和交流阻抗分析研究了不同残余应力状态下X80 UOE管线钢母材和焊缝在NS4模拟土壤溶液中的电化学腐蚀行为。结果表明,残余拉应力的存在造成局部自腐蚀电位的降低,为应力腐蚀裂纹的产生起到加速作用;X80 UOE钢管的焊缝较母材更易发生腐蚀;但残余应力对X80 UOE钢管母材应力腐蚀行为的影响更大;高残余拉应力试样的表面膜层的阻抗最小,更容易发生局部溶解腐蚀破坏。     

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.     

基于试验的CO2输送弯管电化学腐蚀模拟

在CO2饱和水溶液中对X70、X80和X90管线钢进行电化学试验.使用COMSOL Multiphysics软件建立三电极体系的简化模型,基于试验数据验证了模拟方法的适用性.最后建立X80管线钢弯管的几何模型,对其进行电化学腐蚀模拟,分析弯管表面电位和腐蚀电流密度分布,及弯管不同部位的电流密度.结果表明:弯管表面电位分...     

200℃回火对X80管线钢在NaHCO3溶液中电化学腐蚀的影响

采用热处理炉对X80管线钢进行200℃回火30min,通过动电位极化,电化学阻抗谱等技术研究了回火前后X80钢在NaHCO3溶液中的腐蚀电化学行为。结果表明,回火前后X80在NaHCO3溶液中的腐蚀都是阴极控制腐蚀类型,但低温回火后X80钢的自腐蚀电位从回火前的-0.739V降低为-0.877V(SCE),并且维钝电流也从回火前的5.48μA.cm-2升高到17.82μA.cm-2;电化学阻抗谱测试表明,低温回火后的钝化膜比回火前X80钢钝化膜疏松,这与金相显微镜观察结果相吻合。     

X80管线钢表面SRB生物膜特征及腐蚀行为

采用SEM、Raman光谱、XPS等分析手段,结合扫描振动电极(SVET)、微区电化学测试和电化学阻抗谱(EIS)等电化学测量技术,研究含硫酸盐还原菌(SRB)的模拟海水中X80管线钢表面生物膜的形成、特征,生物膜与膜下金属的交互作用,以及管线钢腐蚀行为及电化学过程特征。结果表明:SRB微菌落及胞外聚合物(EPS)形成初期,EPS的屏障作用抑制X80钢的腐蚀过程;SRB生物膜形成后,X80钢的自然腐蚀电位降低约20 mV,SRB显著促进了管线钢的腐蚀过程;浸泡后期SRB及其生物膜使X80钢腐蚀速率较灭菌对照组高出约1个数量级。SRB生物膜与腐蚀产物Fe2+/Fe3+间存在络合、螯合作用,细胞及其代谢产物硫化物与金属间存在直接或间接电子交互作用,这些作用相互协同耦合,促使生物膜下局部腐蚀的发生和发展。