户外球架用管材的腐蚀行为研究

采用失重法和电化学方法对比分析了户外球架用Q235B和L245钢管的耐腐蚀性能,并采用腐蚀形貌和腐蚀产物进行了分析。结果表明,在饱和水土壤中埋片31天后,Q235B和L245钢管的腐蚀速率分别为0.0193mm/a和0.0176mm/a,两种钢管的腐蚀程度都较低,且Q235B钢管的腐蚀速率要高于L245钢管。随着腐蚀时间的延长,Q235B和L245钢管的阻抗都呈现逐渐增大的趋势,Q235B钢管的结合层电阻并没有发生显著改变,而L245钢管的结合层电阻先减小并稳定在结合层电阻相较于Q235B钢管更小的水平;Q235B和L245钢管在经过31天腐蚀后,表面都覆盖了腐蚀产物Fe_3S_4,但Q235B表面的腐蚀产物层更加致密,在腐蚀过程中能够起到抑制腐蚀介质对基体的侵蚀,从而起到保护基体的作用。     

电化学氢通量法用于油气管线在线腐蚀监测

通过恒电位阳极极化和失重法考察了不同pH、温度和H2S浓度下Q235A钢在弱酸性介质中的氢渗透电流密度与腐蚀速率的变化情况,着重探讨了各影响因素下氢渗透电流与失重腐蚀速率之间的相关性,为氢通量技术用于油气管道非侵入式腐蚀监测提供依据。研究发现:随着pH降低或介质温度升高,Q235A钢的腐蚀速率与氢渗透电流均逐步增大,且二者之间具有良好的线性相关性。随着H2S浓度增加,Q235A钢的腐蚀速率呈现先增大后降低的趋势,但氢渗透电流则先增大而后趋于稳定;当H2S浓度在5~200 mg·L-1范围内,腐蚀速率与氢电流符合二阶多项式函数关系。通过自制的氢通量探针监测实验管道内腐蚀时,发现过厚的管壁降低了氢电流测量灵敏度,但采用恒电位阶跃法得到的氢渗透电量(氢通量)则与失重腐蚀速率之间具有良好相关性,表明渗氢电量法可用于测量油气管道的内腐蚀速率。     

壳聚糖与CTAB复合缓蚀剂对Q235钢的缓蚀性能研究

采用失重法、交流阻抗法和极化曲线法研究了盐酸介质中壳聚糖及其与十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)复合缓蚀剂对Q235钢的缓蚀性能。测试结果表明,单独使用壳聚糖作为缓蚀剂,对Q235钢表面有较强的缓蚀性能。当壳聚糖的质量浓度为0.1 g/L时,在1.0 mol/L的盐酸介质中30℃腐蚀24 h,3种方法测得的缓蚀效率均达到85%以上;加入CTAB后,缓蚀性能明显增强,CTAB的质量分数为10%时,缓蚀效率达到了92%以上。2种缓蚀剂在Q235钢表面吸附机理不同且吸附过程相互补充,因此二者复配后缓蚀性能加强。     

液固两相流中Q235钢的冲刷腐蚀行为研究

随着原油中含砂量的迅速增加，冲蚀腐蚀逐渐成为管道失效的关键因素，尤其是弯头部位。因此通过腐蚀速率、腐蚀形貌和电化学实验研究90°弯头的冲刷腐蚀行为。结果表明，随着实验时间的增加，Q235钢在不同角度的腐蚀速率呈线性增加，而最大点蚀深度基本保持不变。在进口θ=0°～45°，Q235钢受到冲刷和冲击的共同作用，随着角度的增大，Q235钢表面腐蚀产物层的破碎程度越来越严重；在出口θ=45°～90°，Q235钢仅受冲刷影响，腐蚀产物和孔洞的分布具有明显的方向性。在该文研究的条件下，纯冲蚀电流密度仅为冲蚀-腐蚀电流密度的42.16%，原因主要是疏松的FeO(OH)对电化学过程有促进作用，同时也能加速产物的扩散。     

电化学氢通量法用于油气管线在线腐蚀监测

通过恒电位阳极极化和失重法考察了不同pH、温度和H₂S浓度下Q235A钢在弱酸性介质中的氢渗透电流密度与腐蚀速率的变化情况,着重探讨了各影响因素下氢渗透电流与失重腐蚀速率之间的相关性,为氢通量技术用于油气管道非侵入式腐蚀监测提供依据。研究发现：随着pH降低或介质温度升高,Q235A钢的腐蚀速率与氢渗透电流均逐步增大,且二者之间具有良好的线性相关性。随着H₂S浓度增加,Q235A钢的腐蚀速率呈现先增大后降低的趋势,但氢渗透电流则先增大而后趋于稳定;当H₂S浓度在5～200 mg·L^-1范围内,腐蚀速率与氢电流符合二阶多项式函数关系。通过自制的氢通量探针监测实验管道内腐蚀时,发现过厚的管壁降低了氢电流测量灵敏度,但采用恒电位阶跃法得到的氢渗透电量（氢通量）则与失重腐蚀速率之间具有良好相关性,表明渗氢电量法可用于测量油气管道的内腐蚀速率。     

铁细菌对供水系统金属管材腐蚀行为的影响

铁细菌(iron bacteria, IB)是供水系统中影响金属管材腐蚀的主要微生物。从实际运行供水管道中提取IB,选用304不锈钢、316不锈钢、Q235碳钢和球墨铸铁,采用电化学分析、表面分析等方法,研究IB对上述管材腐蚀行为的影响。结果表明,IB体系中304不锈钢、316不锈钢的腐蚀速率在试验周期内随时间增加逐渐增大,Q235碳钢、球墨铸铁腐蚀速率则先快速增大后逐渐减小。IB体系中304不锈钢、316不锈钢表面产生较薄腐蚀层,球墨铸铁表面存在大量腐蚀产物和IB,Q235碳钢表面发现少量产物。球墨铸铁和Q235碳钢的腐蚀产物主要为磁铁矿、针铁矿、镁铁氧化物,但这些腐蚀产物在304不锈钢、316不锈钢表面未检出。IB对4种管材的腐蚀作用排序为：球墨铸铁>Q235碳钢>304不锈钢>316不锈钢。     

Q245R碳钢和15CrMo钢在水煤浆气化黑水中腐蚀规律研究

针对煤气化装置粗煤气处理单元黑水系统对金属材料的腐蚀问题,采用腐蚀失重法,系统研究了Q245R碳钢和15CrMo钢在不同工况下水煤浆气化黑水介质中的腐蚀规律和耐蚀性能。结果表明,Q245R碳钢和15CrMo钢在煤气化黑水中的耐蚀性较差,其腐蚀速率随温度的升高而升高,氯离子对腐蚀具有明显的促进作用;当介质温度低于250℃时,15CrMo钢的耐蚀性稍强于Q245R碳钢,当温度达到250℃及以上时,15CrMo钢的耐蚀性比Q245R碳钢差。结合扫描电镜和腐蚀产物的元素分析结果,推测煤气化黑水的腐蚀类型以硫化氢和二氧化碳腐蚀为主,腐蚀产物由大部分的FeSx和小部分的FeCO3组成,其腐蚀严重程度由硫化氢腐蚀控制。     

温度和Cl-对Q235钢在MDEA/CO2体系中腐蚀行为的影响

通过浸泡腐蚀试验和电化学测量研究了温度和Cl-质量浓度对Q235钢在CO2饱和的20％(质量分数)N-甲基二乙醇胺溶液(MDEA/CO2)中腐蚀行为的影响.结果表明,温度和Cl-质量浓度对Q235钢在MDEA/CO2体系中腐蚀行为的影响是交互的.Cl-质量浓度为1 g/L和10 g/L时,Q235钢的腐蚀速率随温度升高而增大;Cl-质量浓度为15 g/L时,Q235钢的腐蚀速率随温度升高呈先增后减的变化趋势.     

基于灰色系统的金属在土壤中的腐蚀研究

以Q235B钢为研究对象,利用CR-6型腐蚀速率计量实验系统,测量并记录了Q235B钢在不同含水量、PH值、氯离子浓度、镁离子浓度和硫酸根离子浓度土壤中的腐蚀速率。以实验数据为基础,利用Matlab软件得到了不同因素对Q235B钢腐蚀速率影响情况的灰色预测模型。结果表明,该灰色预测模型能与实验结果较好的拟合,准确度高。     

接地网材料在土壤中的腐蚀现状及腐蚀机理分析

针对接地网材料Q235、Q235镀锌扁钢在红壤中的腐蚀情况,通过运用失重法、微观分析法和电化学方法,采用扫描电镜(SEM)、能谱(EDS)和X射线衍射(XRD)等技术对接地网材料进行腐蚀产物分析。结果表明:Q235的腐蚀类型为局部腐蚀,产物主要为Fe3O4,Q235镀锌扁钢的腐蚀类型为全面腐蚀,腐蚀产物主要由Fe3O4、ZnO等组成。Tafe测试结果表明Q235和镀锌Q235在红壤中的腐蚀电流随着氯离子和硫酸根离子浓度的增加出现先增加后减小的趋势。通过失重试验发现Q235和镀锌Q235在土壤中的腐蚀速率先增加后减小,最后趋于稳定;通过失重法可以得到接地网在某个时间段的腐蚀速率,进而可以预测接地网的平均腐蚀速率,这对于避免因接地故障而导致的重大安全事故和节约接地网维修成本等方面具有较强的参考价值。     

镍磷化学镀层在北方重工业城市雪水中的耐蚀性

为了改善Q235钢在空气污染较为严重的环境中的耐蚀性,以北方重工业城市之一的抚顺望花区的雪水为腐蚀溶液,考察了化学镀镍层在该介质中的耐蚀行为。采用金相显微镜观察了镍磷镀层的表面形貌,通过冷冻-加热循环试验考察了镀层的结合力,借助动电位极化、电化学阻抗谱等方法评价了镀层在雪水中的耐蚀性,测试和观察了浸泡实验的腐蚀速率和表面形貌。结果表明,Ni-P镀层可在Q235钢表面均匀沉积且较为致密,与基体之间有良好的结合力。镀层的自腐蚀电流密度较Q235钢低,电荷转移电阻更大,腐蚀速率是Q235钢的1/3～1/2。Ni-P镀层明显改善了Q235钢在污染较为严重的雪水中的耐蚀性,可作为Q235钢腐蚀防护的一种措施。     

植物提取物自组装膜在盐酸中对Q235钢的缓蚀作用

以铁线蕨植物提取物(ACE)为成膜物质,在Q235钢表面自组装得到缓蚀膜。通过极化曲线和电化学阻抗谱测试研究了该自组装膜对Q235钢在1 mol/L HCl溶液中的缓蚀性能。结果表明,该自组装膜对Q235钢的阴、阳极腐蚀反应均有抑制作用,可明显减缓Q235钢在盐酸溶液中的腐蚀,且缓蚀作用随ACE质量浓度的增大而增强。ACE分子在Q235钢表面的吸附遵从Langmuir和Frumkin吸附模型,为单分子层吸附,吸附分子之间存在横向吸引力。     

HCOOH-CH_3COOH-H_2O介质中Q235碳钢腐蚀化学动力学研究

利用挂片腐蚀法并结合电化学测试与SEM分析技术,研究Q235碳钢在HCOOHCH_3COOH-H_2O中的腐蚀行为,并分析了HCOOH-CH_3COOH的腐蚀化学反应动力学特征。结果表明,HCOOH-CH_3COOH对Q235碳钢的腐蚀属于均匀腐蚀,腐蚀行为与其浓度、温度有关,动力学过程受表面腐蚀速率控制,实验确定了HCOOH-CH_3COOH动态腐蚀的表观总反应级数为1级,活化能为25.06kJ/mol,腐蚀动力学方程为r(mol·L~(-1)·h~(-1))=306.13(h~(-1))e-3014KT(K)cHCOOH/CH_3COOH(mol/L)。     

石油储罐底板腐蚀影响因素及腐蚀速率预测研究

储罐底部往往面临比较恶劣的腐蚀环境,底板的腐蚀常常比较严重。本论文研究了典型储罐底板材料Q235B在模拟储罐底部介质环境中的电化学腐蚀行为,分析是否含硫、氯离子浓度、矿化度等不同因素对腐蚀速率的影响,并分析了影响规律。鉴于多种因素影响条件下腐蚀规律的复杂性,采用BP神经网络对储罐底板腐蚀速率进行了预测研究。论文所做的工作为储油罐腐蚀状态评估及剩余寿命预测提供了依据。     

新疆油田高盐含氧体系缓蚀剂的性能研究

为解决油田氧腐蚀问题，以反式对甲氧基肉桂醛、3-氨基苯甲酸为主要原料合成了具有多个吸附位点的席夫碱缓蚀剂TMCAM。首先，通过动态失重法评价了不同浓度的席夫碱缓蚀剂TMCAM在60℃含氧油田模拟配水中对Q235钢的缓蚀性能。结果表明，在TMCAM质量浓度为60 mg/L时，Q235钢的腐蚀速率为0.062 4 mm/a，满足现场要求；TMCAM投加质量浓度为100 mg/L时，Q235钢腐蚀速率仅为0.036 8 mm/a，缓蚀率可达到90%。其次，采用扫描电镜、电化学法、接触角测试等表征技术评价了TMCAM的缓蚀性能并分析其缓蚀机理。结果表明，TMCAM是一种偏阴极的混合型缓蚀剂，TMCAM分子与Fe之间的吸附能力强，且TMCAM可在钢表面形成疏水膜，减少了含氧污水与管道的接触时间，减缓了腐蚀，进而保护了管道。最后，通过分子模拟技术从理论角度分析了缓蚀剂的缓蚀性能与缓蚀剂分子构型之间的关系，结果显示TMCAM分子结构具有较强的吸附能力，高于文献报道的其他席夫碱缓蚀剂。     

天然气集输管线二氧化碳腐蚀研究

天然气管道工程中二氧化碳腐蚀问题是天然气集输过程中亟待解决的重大难题。由于天然气是多组分气体,尤其是含酸性二氧化碳的天然气遇水生成腐蚀性极强的酸液,对集输管道内壁会产生严重的腐蚀。二氧化碳腐蚀不仅对集输管线和设备安全构成极大威胁,而且易导致管道破裂,造成严重的经济损失和人员伤亡。由于天然气集输管线材质基本选用L485、L360和L245三种管线钢,对某天然气管道拟采用L485、L360和L245三种钢材集输二氧化碳多相介质进行腐蚀研究。由于在该条件下腐蚀的本质是电化学反应过程,故应用电化学方法直接进行研究。通过研究,分析三种管线钢的耐腐蚀性能、程度,并对以后集输同样介质的管材的选用得出科学的依据。     

3-丁基5，5-二甲基海因咪唑季铵盐的 合成及缓蚀性能

以5,5-二甲基海因、1,4-二溴丁烷和咪唑为原料,经季铵化反应合成了一种化合物3-丁基-5,5-二甲基海因咪唑季铵盐(BDMHI),产率为62.9%,通过FTIR、~1HNMR、~(13)CNMR对产物结构进行了表征;采用失重法、极化曲线法、交流阻抗法、原子力显微镜研究了BDMHI在质量分数为6%的盐酸腐蚀介质中对Q235钢的缓蚀性能,并探讨了其在Q235碳钢表面的吸附行为。结果显示,在ρ(BDMHI)=1.0 g/L时,缓蚀效率可达91.25%;添加ρ(BDMHI)=0.05~0.8 g/L的缓蚀剂后,阴、阳极反应作用系数fc、fa均小于1且数值相近,表明能同时抑制Q235钢腐蚀的阴、阳极反应过程;缓蚀剂在Q235钢金属表面的吸附符合Langmuir吸附等温式,属于以化学吸附为主的混合吸附。     

离子液体在甲醇/硫酸介质中对Q235钢表面的缓蚀性能

探究硫酸存在时Q235钢在甲醇中的腐蚀行为,以及离子液体1-丁基-3-甲基咪唑氯盐（[Bmim]Cl）对金属表面的缓蚀作用。通过静态失重法、电化学测试、扫描电子显微镜来测定[Bmim]Cl对Q235钢的缓蚀性能。并利用量子化学计算和分子动力学模拟分析[Bmim]Cl分子的缓蚀机理。在甲醇中随着硫酸含量的增加碳钢的腐蚀速率增加。含有59.51 ml 0.05 mol·L^-1 H₂SO₄的甲醇溶液作为腐蚀介质时,随着[Bmim]Cl浓度升高,缓蚀效率逐渐增大,当浓度为0.6 mol·L^-1时,缓蚀效率达到最佳值,为90.63%,且[Bmim]Cl是主要控制阳极反应的混合抑制剂,SEM分析表明在含有缓蚀剂溶液中浸泡后的Q235钢表面相对于未加缓蚀剂更加平整。前线轨道分析和Fukui指数都表明,离子液体在碳钢表面的吸附位点分布在咪唑环上,与Fe发生化学吸附。分子动力学模拟结果表明缓蚀剂分子以阳离子[Bmim]⁺平行吸附于金属表面,阴离子Cl^-扩散在溶液中的方式达到缓蚀的效果。理论计算结果与实验结果一致,即[Bmim]Cl在甲醇/硫酸水溶液中对Q235钢具有很好的缓蚀作用,为新型离子液体缓蚀剂研究应用奠定了基础。     

一种新型联吡啶双子季铵盐的合成及缓蚀性能

以4,4'-联吡啶和氯化苄为原料,经季铵化反应制备了化合物1,1?-二苄基-4,4?-联吡啶双子季铵盐(PBA),产率为76.3%,通过FTIR、~1HNMR对产物结构进行了表征;利用失重法、电化学技术、AFM考察了PBA对1 mol/L盐酸溶液中Q235钢的缓蚀作用和其在Q235钢表面的吸附行为。结果表明,PBA是一种同时抑制阴、阳极的混合型缓蚀剂,缓蚀率随PBA浓度的增加而增加,随温度的升高而略有降低。当PBA质量浓度为80 mg/L时,缓蚀率可达96.53%。PBA在Q235钢表面的吸附为放热反应,遵循Langmuir等温式,是以化学吸附为主的混合型吸附。PBA在钢表面形成了一层致密的保护膜,大大阻碍了钢腐蚀。使用量子化学法研究了PBA的缓蚀机理,结果表明,PBA的活性区域集中于苯环和杂环上,且PBA分子接受电子的能力大于提供电子的能力。     

Q235钢焊缝在亚硫酸铵介质中的腐蚀行为

针对Q235钢焊缝在亚硫酸铵介质中腐蚀严重的实际，采用三电极电化学研究法和金相组织分析法研究了J420焊条焊接Q235钢的焊缝在亚硫酸铵介质中的腐蚀行为。研究结果表明，Q235钢用J420焊条焊接后，焊缝的组织特点决定了其耐腐蚀性较差。温度升高、亚硫酸铵溶液浓度增大，均可以促使焊缝的腐蚀速率增大。