X80管线钢钝化膜的光电化学性能

利用电容测试法和光电流技术研究了X80管线钢在NaHCO3/Na2CO3缓冲溶液中所成钝化膜的半导体性能和光电流特性,分析了成膜电位、成膜时间、Cl-浓度,溶液pH值以及成膜温度等因素对膜光电流响应的影响.结果表明,X80管线钢钝化膜的Mott-Schottky直线部分的斜率和光电流均为正,表明钝化膜呈现n型半导体特性.随着成膜电位的增加、成膜时间延长、溶液pH值升高、成膜温度及溶液中Cl-浓度的减小,Mott-Schottky直线部分的斜率和光电流响应均呈增大趋势,表明钝化膜内施上密度减小.     

X80管线钢钝化膜在各种高浓度NaHCO3溶液中的电化学行为

采用动电位极化曲线、恒电位极化曲线、电化学阻抗谱(EIS)、Mott-Schottky分析等电化学方法研究了X80管线钢在各种高浓度的NaHCO₃溶液中形成钝化膜的电化学行为。结果表明, X80管线钢钝化膜的稳定性和耐蚀性会受到NaHCO₃溶液浓度的影响。钝化膜电化学性质随HCO₃^-浓度升高而降低;内层Fe₃O₄的厚度不随HCO₃^-浓度变化,推测其形成与成膜电位有关;内外膜层厚度比随HCO₃^-浓度的升高而增大,钝化膜的稳定性和耐蚀性主要受外层γ-Fe₂O₃的影响。根据点缺陷(PDM)理论的分析认为,NaHCO₃溶液浓度升高时钝化膜稳定性和耐蚀性的降低与溶液电导率的升高和HCO₃^-在缺陷点处吸附作用的增强有关。     

pH值对X80管线钢土壤腐蚀行为的影响

利用电化学阻抗谱(EIS)技术及Mott-Schottky测试方法研究了pH值对X80管线钢土壤腐蚀行为的影响.结果表明:X80管线钢在土壤环境中会形成一层保护性好的钝化膜,其中,钝化膜的膜电阻、离子的传递电阻及扩散电阻随着介质pH值的增加而增大,表明钝化膜对基体的保护作用随介质pH值的增加而增强.Mott-Schottky分析表明,钝化膜呈现n型半导体特性,随着介质pH值的增加膜内的施主密度增加,平带电位与介质pH值具有良好的线性关系,其拟和斜率约为74.14mV/pH.     

NaHCO3溶液中X100和X80管线钢钝化膜性能比较

采用动电位极化曲线分析了X100和X80钢在0.5 mol/L NaHCO₃溶液中的极化行为,通过电流密度-时间曲线以及Mott-Schottky曲线研究了两种钝化膜的生长机制和钝化膜的半导体性质,借助电容测量和点缺陷模型计算了两种钝化膜内的缺陷密度和缺陷扩散系数。结果表明：两种管线钢在该介质中都存在一个很宽的钝化区间,钝化膜的生长均受电迁移和溶解-沉积混合机制控制,钝化膜均为n型半导体。但与X80钢相比,X100钢具有更低的自腐蚀电流密度和维钝电流密度,及更高的击穿电位。X100钢表面钝化膜也更为致密、均匀、稳定,钝化膜的施主密度更低,缺陷扩散系数约是X80钢的1/3。因此,X100钢比X80钢生成的钝化膜表现出更好的抗均匀腐蚀性能和抗点蚀性能。     

X80管线钢抗HIC性能研究

通过金相分析、扫描电镜和硬度分析,研究了X80管线钢试样的抗HIC性能。结果表明:X80管线钢中裂纹不是由夹杂物引起的,而是由Mn、P偏析生成了对HIC特别敏感的硬显微带组织;HIC裂纹在准多边形铁素体形核,向外扩展,终止于板条状铁素体。准多边形铁素体的抗HIC性能劣于板条状铁素体,板条状铁素体对裂纹的扩展有明显的阻止作用。     

温度对焊接热模拟X80管线钢断裂韧性的影响

通过试验和3D有限元模拟相结合的方法分析了焊接热模拟X80管线钢在不同温度（-90,-60,-30和0℃）下的断裂韧度.文中选取标准三点弯曲试样在不同温度下进行断裂韧度测试,同时对测试件进行三维有限元实体建模与分析计算.结果表明,X80管线钢的断裂韧性随温度减低显著减小,并使其倾向于脆性断裂.材料在不同温度下的真实应力-应变曲线行为从光滑拉伸到断裂力学试样具有良好的可传递性,温度对材料的硬化行为没有明显影响,有限元计算的结果表明,应用该方法可以准确地计算X80钢焊接热影响区不同温度下的CTOD值.     

X80管线钢的焊接性

采用管道输送石油或天然气是最经济、最安全的运输方式.随着国民经济的发展,天然气工业越来越受到重视.我国在西气东输国家重点工程建设中,对X70、X80管线钢进行了成功的研制、开发.在西气东输二线工程中,将大规模的采用X80钢进行管线铺设.介绍了西气东输二线工程的几个突出特点.论述了高强度管线钢的发展历程.并且对于管线钢的三个类型进行了分析.重点论述了X80钢的焊接性,分析了焊接裂纹、HAZ的软化、焊缝与管材的强韧匹配等.并且对于X80钢的试验、研究、以及焊接等应用情况做了介绍.     

焊接热循环对X80管线钢粗晶区组织性能的影响

采用焊接热模拟试验和冲击试验，研究了X80管线钢焊接热循环对粗晶区组织性能的影响。结果表明，当焊接热输入为20kJ／cm时，其热影响区粗晶区可获得最佳的韧性水平，其原因是产生了多位向分布的针状铁素体，它可作为X80管线钢埋弧焊的推荐焊接规范。在较高的焊接热输入下，X80管线钢的韧性降低，此时已开始出现对韧性构成损害的铁素体和珠光体。     

温度对X80管线钢CO2腐蚀行为的影响

在模拟实际工况下,利用高温高压反应釜对X80管线的CO2腐蚀行为进行了研究,通过质量损失法、扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)等分析手段,研究了温度对X80管线钢腐蚀性能的影响.结果表明:随着温度的升高,实验钢的平均腐蚀速率和点蚀速率均是先增大后减小.在30℃时,试样表面未形成完整的腐蚀产物膜,此时环境温度较低,平均腐蚀速率和点蚀速率也最小;在60℃时,平均腐蚀速率达到最大值,此时腐蚀产物膜脱落严重,但点蚀现象并不明显;当温度到达90℃时,实验钢的点蚀速率达到最大值,并且点蚀速率与平均腐蚀速率相差程度最大;在120℃时,腐蚀产物膜与基体以及内外层之间的结合最为紧密,对基体的保护作用增强,所以此时的腐蚀速率比60、90℃的腐蚀速率均低.     

轧制工艺对高铌X80管线钢组织性能的影响

通过热模拟实验, 研究了加热温度、变形温度、变形量、冷却速率和卷取温度对高Nb含量管线钢钢板组织性能的影响, 并确定了工业生产方案。工业试制结果表明: 在1 170~1 200 ℃进行加热保温, 粗轧温度控制在1 020 ℃以上, 变形量控制在30%以上, 精轧入口温度不大于950 ℃, 终轧温度控制在(800±20) ℃, 冷却速率控制在10～30 ℃/s, 卷取温度控制在500～530 ℃, 生产的高Nb含量X80管线钢钢板组织为均匀的针状铁素体, 力学性能优良, ?20、?40 ℃低温冲击功均达到300 J以上, ?15 ℃落锤撕裂试样的剪切面积达到97%以上。     

N80油套管钢转化膜的电化学性能研究

利用交流阻抗技术(EIS)研究了N80油套管钢在0.5 mol/L NaHCO3溶液中所成转化膜的电化学性能,用莫特－肖特基曲线分析了成膜电位、测试频率及Cl-浓度对转化膜半导体性能的影响.结果表明：转化膜呈n型半导体特征;随成膜电位增加,膜的容抗和施主密度减小;随Cl-浓度增加,膜的容抗和施主密度增加,膜的点蚀加剧.     

X70管线钢在HCO-3/CO2-3体系中表面膜性能研究

采用动电位扫描和交流阻抗方法研究了X70管线钢在0.5 mol/L Na2CO3+1 mol/L NaHCO3溶液中的阳极极化过程中的电化学行为,通过XPS和SEM对表面膜的组成和形貌进行了分析.结果表明，X70管线钢在阳极极化过程中分别于-600 mV和-350 mV电位处出现2个阳极电流峰；-600 mV时电极表面的反应阻力较小，表面膜主要由FeCO3、Fe2(OH)2CO3和FeOOH等化合物组成，表面膜上存在较多的微孔缺陷，处在一个不稳定状态，表面膜的保护性能较差；-350 mV时电极表面的反应电阻较大, 表面膜主要由铁的氧化物Fe2O3和Fe3O4组成,表面膜具有较好的保护性能.       

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.     

F28不锈钢在尿素介质中形成的钝化膜研究

采用XPS和AES技术研究了F28低偏析奥氏体不锈钢在尿素合成介质中形成的钝化膜,并与化学成分类似的Sanicro28合金在相同条件下形成的钝化膜作了对比.结果表明,降低磷、硫和硅等杂质元素的偏析,使钢抗腐蚀性能提高的原因在于增加了钝化膜的Cr2O3含量,改善了钝化膜的防护能力.     

夹杂物对X120管线钢氢致开裂的影响

研究了X120管线实验钢的抗H_2S氢致裂纹敏感性。用多功能金相显微镜对X120管线实验钢非金属夹杂物进行颗粒度分析,用场发射扫描电子显微镜(SEM)及能谱仪(EDS)观察和分析裂纹形貌和裂纹内夹杂物。结果表明:X120管线实验钢氢致开裂一般都从非金属夹杂物处萌生扩展,并互相交叉连接;实验钢中B类夹杂物较D类夹杂物易于形成长条型裂纹,且B类夹杂物级别越高,其HIC敏感性越大;X120管线钢中S、Al含量越高,其夹杂物级别越高,非金属夹杂物数量越多,氢致开裂敏感性也越大。     

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.     

X80管线钢气体保护焊用焊丝熔敷金属组织与性能研究

介绍了Mn-Ni-Mo-Ti-B和Mn-Ni-Mo系气体保护焊焊丝的成分设计原则.对所研制的焊丝进行了熔敷金属的气体保护焊试验,测定了熔敷金属的化学成分、冲击韧度、硬度、强度和显微组织.用扫描电镜分析了断口形貌和夹杂物组成.结果表明,通过焊丝向熔敷金属中加入微量的Ti和B,可以有效地抑制先共析铁素体的析出,使熔敷金属获得细小的针状铁素体组织.研制的X80管线钢用气体保护焊丝的熔敷金属不仅具有很高的强度(ReL≥550 MPa,Rm≥620 MPa),而且还具有优良的低温韧性(-20℃,Akv≥70 J).     

Cl-浓度对X70管线钢缝隙腐蚀的影响

应用楔型缝隙模型研究了腐蚀介质中Cl~-浓度对X70管线钢缝隙腐蚀的影响规律.实验结果表明:在自然腐蚀状态下,当缝口宽度为0.15 mm以及实验周期为120h时,随着缝外腐蚀介质中Cl~-浓度(c~m_(Cl~-))的提高,从缝口到缝底缝内溶液中的Cl~-浓度(c~c_(Cl-))逐渐增加,pH值逐渐降低,试样的电极电位也逐渐降低,表明随着腐蚀介质中c~m_(Cl~-)的增加,X70管线钢的缝隙腐蚀倾向逐渐增强.     

STUDY OF THE X70 PIPELINE STEEL CORRODING IN 3.0wt% NaCl SOLUTION USING ELECTROCHEMICAL IMPEDANCESPECTROSCOPY TECHNIQUE

The corrosion process of the X70 pipeline steel in 3.0wt% NaCI solution were studied using polarization method, and the chronological characteristics during the entire polarization plot were investigated in detail using EIS technique. In the active region of X70 steel, such as 20mV potential bias applied on open circuit potential (OCP), the impedance spectra was comprised of three parts: a high-frequency capacitive loop, a middle-frequency capacitive loop and a low-frequency inductive component. When positive polarization potential increased, the capacitive loops at high and middle frequency range merged, and the inductive component at low frequency shrunk. At high positive polarization potential bias (500-800mV vs. OCP), the high-frequency capacitive loop and the low-frequency inductive loop exhibited as disheveled points due to the synergism of the inhomogeneity of the corroding material and the localized corrosion. The results were fitted utilizing the equivalent circuits to simulate the impedance spectra and to interpret the electrochemical features shown during the experiments.