交流电对X70钢化学行为及表面形态的影响

金属极化是输电管线材料发生腐蚀的重要原因。本文以X70钢为研究对象,通过实验分析了不同交流电流密度下该材料的化学行为及表面形态,分析了交流电干扰对该材料腐蚀行为的深层机理,总结了X70钢发生腐蚀的根本原因。     

粉土pH对X70钢早期电化学腐蚀行为的影响

采用电化学阻抗(EIS)、极化曲线和扫描电子显微镜观察(SEM)等方法,通过室内模拟试验研究了X70钢在不同pH粉土中的早期电化学腐蚀行为。结果表明:X70钢在酸性(H_2SO_4)、碱性(NaOH)以及中性粉土中的腐蚀差异较明显。在模拟酸性粉土中,X70钢在pH为5的粉土中腐蚀龄期达21d时的自腐蚀电位明显高于在其他环境中的,且X70钢的腐蚀速率随着pH的增大(4~5),呈现出降低的趋势。在模拟碱性粉土中,液相介质中的OH-对X70钢的腐蚀行为有较大的影响,且X70钢的腐蚀速率随着pH的增大(9~11),呈现出升高的趋势。     

直流杂散电流对X65钢腐蚀行为的影响

采用电化学方法对不同直流干扰下X65钢的自腐蚀电位、极化曲线和电化学阻抗谱进行了测试,研究了直流杂散电流对X65钢腐蚀行为的影响。结果表明:当直流干扰小于0.5A时,X65钢会发生钝化,腐蚀速率降低;当直流干扰大于0.5A时,保护膜被溶解,腐蚀转向活性溶解过程,X65钢腐蚀加剧。     

中性环境中X70钢的交流腐蚀行为

采用失重法研究了不同电流密度(0500A.m-2)下交流电对X70钢腐蚀行为的影响。结果表明,随着交流电流密度的增加,腐蚀速率呈幂函数规律增大。X70钢在不同电解液中的交流腐蚀形态有所不同。在SO42-存在且无其他侵蚀性离子的环境中,交流干扰诱发均匀腐蚀;而在Cl-存在环境时,交流电与Cl-的联合侵蚀作用将诱发点蚀。生成的腐蚀产物具有一定的保护性,且由于交流电的电解作用导致电解液电阻率发生改变,使得体系中加载的交流电流值呈指数衰减函数规律变化。     

静水压力对X70钢在海洋环境中腐蚀行为影响研究

利用高温高压反应釜,采用失重、电化学实验和慢应变拉伸方法,结合X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和能量散射X射线谱(EDS)等手段研究了0～3 MPa静水压力对X70钢在模拟海洋环境中的腐蚀行为的影响.结果表明:静水压力在0～2MPa范围内,X70钢的腐蚀形态表现为局部腐蚀,腐蚀产物主要成分为FeOOH.静...     

交流杂散电流对X70管线钢3PE防腐层下腐蚀及剥离行为的影响

目的 明确交流杂散电流对埋地管线防腐层剥离和破损处防腐层下腐蚀的影响规律及其导致防腐层剥离的作用机理。方法 通过基于COMSOL Multiphysics有限元仿真、交流阻抗谱分析及三维体式显微镜观测等方法,研究在格尔木土壤模拟溶液中,交流杂散电流干扰下,X70钢表面3PE防腐层剥离处的防腐层下腐蚀及剥离机理。结果 由于防腐层破损点和剥离区域的存在,使得防腐层的防护性能明显降低,交流杂散电流在初始预留剥离处的X70钢表面呈不均匀分布,破损点处所分布电流密度明显高于剥离区边缘处。杂散电流引起的腐蚀反应主要集中在防腐层破损点处,而处于预留剥离区域下方的X70钢表现出缝隙腐蚀的现象。防腐层破损点处的腐蚀坑深度随电流密度的增加而逐渐变深,而当交流电流密度由0 A/m2增加到100 A/m2时,防腐层剥离面积明显增大,此后,当电流密度继续增大,剥离面积基本保持不变。当施加的交流电流密度相同时,随着防腐层剥离面积的减小,杂散电流造成的防腐层剥离面积增大,X70钢试样上的最大腐蚀坑略微加深。结论 造成防腐层剥离的交流杂散电流存在临界电流密度值,使得防腐层剥离面积达到最大且之后保持不变。防腐层初始剥离面积较小时,交流电所造成的X70钢腐蚀及防腐层剥离行为更为严重。     

碳酸钠浓度对X70钢腐蚀行为的影响

用塔菲尔极化曲线法、阳极动电位扫描法和交流阻抗法研究了X70钢在不同浓度Na_2CO_3溶液中的腐蚀行为,结果表明,随着Na_2CO_3浓度的增加,腐蚀速率先减小后增大,自腐蚀电位先正移后负移。当Na_2CO_3浓度较低时,交流阻抗谱表现为一个容抗弧和一个感抗弧。而当Na_2CO_3浓度增大到0．1mo1/L时,X70钢开始钝化,交流阻抗谱表现为一个容抗弧。当浓度继续增大时,钝化性能下降。     

H2S对X70钢在弱酸性溶液中的腐蚀行为的影响

用静态失重法、动电位扫描法、交流阻抗法结合扫描电镜研究了H2S对X70钢在弱酸性溶液中的腐蚀行为的影响.结果表明,在25 ℃、pH=4.6的HAC-NaAC体系中,加入0.04 mmol/L的H2S会大幅度加速X70钢的腐蚀;随着H2S浓度的增大,X70钢的腐蚀速率逐渐减小,但均大于空白溶液,表现为加速X70钢的腐蚀;当H2S浓度为10 mmol/L时,腐蚀速率小于空白溶液,表现为对X70钢的腐蚀反应的抑制作用.这是由于FeS保护膜的稳定性与H2S的浓度有关.     

X70钢在含H2S的弱酸性溶液中的腐蚀行为的电化学研究

用动电位扫描法和电化学阻抗谱研究了X70钢在含H2S弱酸性溶液中的腐蚀行为,讨论了酸度、温度、浸泡时间、极化电位对X70钢腐蚀行为的影响。结果表明,恒温下,随着溶液酸度的增加,促进了腐蚀反应阴极过程的进行;当酸度一定时,随着温度的增加,X70钢的自腐蚀电流逐渐增大,自腐蚀电位先负移后正移;随着浸泡时间的延长,FeS保护膜变得更加稳定,抑制作用增强;FeS保护膜在一定电位范围内可对电极反应起到抑制作用,当电位增加到更高的数值时,这种保护膜就会被破坏而失去保护作用。     

波动频率对X70钢焊接接头应力腐蚀行为的影响

研究了波动频率对X70管线钢焊接接头在阴极电位下的近中性介质中慢应变速率应力腐蚀开裂(SCC)行为.结果表明,X70钢在波动:拉伸载荷和阴极电位(-850 mVSCE)条件下,存在着一定的SCC敏感性.在波动拉伸载荷试验(F-SSRT)情况下,SCC裂纹的扩展机理与匀速慢拉伸试验(SSRT)时的裂纹扩展机理明显不同,SCC裂纹可以从材料表面产生的微孔处萌生并沿主应力面扩展,当载荷波动频率增大到一定程度时,SCC裂纹转变为沿45°最大剪应力面扩展.X70管线钢焊接接头阴极电位下近中性介质中SCC敏感部位为过热区.同时分析了氢在F.SSRT试样SCC过程中的作用和机理.     

X70管线钢在CO32-/HCO3-溶液中的电化学行为研究

采用动电位扫描技术研究了X70管线钢在CO32-/HCO3-溶液中的电化学行为.通过分析X70管线钢在Na2CO3/NaHCO3溶液中的极化曲线，讨论了HCO3-的浓度对阳极极化行为的影响.采用快扫描与慢扫描得到的结果，分别利用Parkins边界条件和应力腐蚀破裂（SCC）参数Pi，预测出X70管线钢在1 mol/L NaHCO3+0.5mol/L Na2CO3溶液中的SCC敏感性电位区间，两种方法得到的结果基本一致.     

交变电场下不锈钢的电化学行为

主要研究了交变电场下SS304不锈钢在2.5 mol/L硫酸 溶液中的表面成膜情况.运用电位阶跃研究了不锈钢在交变电场高电位、低电位下的电化学 反应；用AFM准现场地观察了不锈钢在交变电场下各个阶段的成膜状况；用XPS分析了膜层的 纵向组成结构.结果表明：交变电场下不锈钢表面钝化膜的生长机制不同于直流钝化.最后 分析了不锈钢在交变电场下的电化学反应和成膜机理.     

交流电对C15不锈钢电化学腐蚀行为的影响

测量了在20％H_2SO_4水溶液中C15不锈钢于几个交流电流密度下的阳极极化曲线,看出交流电流给该钢种的阳极极化行为带来一系列的影响。在交流电流小于20mA/cm~2时,阳极极化曲线仍有较广阔的钝化区,具有一定的耐蚀能力。     

硫酸盐还原菌对X70钢土壤宏电池腐蚀的影响

利用极化曲线、电化学阻抗、扫描电镜和表面能谱等方法,研究了硫酸盐还原菌对X70钢在土壤中宏电池腐蚀的影响.结果表明,接菌或灭菌粘土和砂土组成的宏电池,砂土中试样为宏电池的阴极,粘土中试样为阳极;随实验时间的增加,接菌及灭菌粘土中自然埋藏X70钢腐蚀速率逐渐减小,而砂土中宏电池阳极的腐蚀速率一直相当高;接菌土壤宏电池的电流和电动势比灭菌的大,接菌及灭菌粘土中阳极的腐蚀速率分别是自然腐蚀速率的4.93和2.45倍;在宏电池阴阳极面积比15∶1情况下,接菌及灭菌粘土中宏电池阳极的腐蚀速率分别为宏电池阴阳极面积比11时的5.01及2.33倍.     

土壤中侵蚀性离子对X70钢的侵蚀作用研究

采用极化曲线并结合E-pH图分析，研究了土壤中主要侵蚀性离子CO2-3、HCO-3、SO2-4、Cl-对管线钢X70钢的侵蚀作用。结果表明：在酸性介质中，SO2-4、Cl-2种离子对X70钢的侵蚀能力无明显差别；X70钢在含有SO2-4、Cl-离子的介质中发生活性溶解，由于含有多种钝性元素以及材料的组织结构较均匀，X70钢在此介质中的耐蚀性优于A3钢。但在含有CO2-3、HCO-3的碱性体系中，X70钢的耐蚀性随pH值变化。在含有HCO-3的弱碱体系（pH=8）中，X70钢具有一定的钝化能力，但A3钢的耐蚀性优于X70钢，在含有CO2-3的中等碱体系（pH=10）中，X70钢的耐蚀性优于A3钢，在含有CO2-3的强碱体系中,A3钢的耐蚀性优于X70钢。      

氢对X70管线钢预裂纹试样断裂性能的影响

将X70管线钢单边预裂纹试件在0.5 mol/L H2SO4 溶液中充氢至饱和,然后在空气中拉伸至断裂,获得裂纹体的条件断裂韧性.当固溶氢含量<0.978×10-4mass%时,氢使裂纹体断裂韧性提高11.8%;固溶氢含量>0.978×10-4 mass%时.裂纹体断裂韧性随氢含量线性降低;断裂特征为典型的韧窝断口,但韧窝直径随氢含量的增加逐渐变小.在动态充氢条件下进行慢应变速率拉伸实验,氢使裂纹体断裂韧性显著降低,裂纹体断裂韧性随充氢电流密度I 的幂函数而线性降低.断裂特征为典型的准解理断口.     

X70管线钢电化学充氢后的力学行为研究

应用拉伸试验和慢拉伸试验，研究X70管线钢电化学充氢后材料拉伸性能的变化．结果表明：电化学充氢对X70管线钢的强度没有显著的影响，主要降低了材料的塑性，从而降低了材料的断裂延性和断裂强度．在静态电化学充氢条件下，材料的塑性随充氢时间的增加，依次降低．在慢拉伸条件下，动态电化学充氢显著降低材料的塑性．断口分析表明：静态电化学充氢后的断口以韧窝为主要特征，但韧窝直径变小；慢拉伸的动态电化学充氢断口出现准解理断裂．     

X70管线钢在近中性及高pH值溶液中的电化学行为和SCC敏感性

采用动电位极化曲线测试法研究了温度、通气条件和pH值对X70管线钢在NS4溶液和0.5 mol/LNa2CO3 1 mol/L NaHCO3溶液中的电化学极化行为的影响,并用慢应变速率试验(SSRT)研究了X70管线钢在这些溶液中的应力腐蚀破裂(SCC)敏感性。结果表明,X70管线钢在NS4溶液中不出现活化—钝化转变区,随外加电位负移,SCC敏感性增加,表现出氢致破裂(HIC)的特征;在0.5 mol/L Na2CO3 1 mol/L NaHCO3高pH值溶液中出现活化—钝化转变区,在阴极极化区,也表现出氢致破裂(HIC)的特征,但在阳极极化区,发生的是阳极溶解型应力腐蚀破裂(ADSCC)。     

X80管线钢在NaHCO_3溶液中的阳极电化学行为

采用动电位极化曲线、动电位电化学阻抗谱(DEIS)和SEM研究了X80管线钢在NaHCO_3溶液中的阳极电化学行为,结果表明:随着HCO_3~-浓度增加,X80管线钢腐蚀速率呈现先增加、后减小的趋势,X80管线钢钝化的临界HCO_3~-浓度为0.009 mol/L.随着HCO_3~-浓度增加,极化曲线阳极电流峰发生变化,当HCO_3~-浓度低于0.009 mol/L时,无阳极电流峰;当浓度在0.009—0.05 mol/L时,有一个阳极电流峰;当浓度增加到0.1 mol/L时,出现两个明显的阳极电流峰,且第1峰与第2峰的峰值电流比随浓度的增大而逐渐增大,DEIS结果与动电位极化曲线完全对应,二者相结合可以很好地研究在不同电位下NaHCO_3溶液中X80管线钢的腐蚀行为,同时对其腐蚀产物和腐蚀机理进行了分析。