Cl~-对X80管线钢在HCO_3~-溶液中的电化学行为影响

采用动电位极化曲线、电化学阻抗谱(EIS)及SEM研究了X80管线钢在NaHCO_3/NaCl溶液中的电化学腐蚀行为。结果表明,X80管线钢在HCO_3~-/Cl~-溶液体系中,随着Cl~-浓度增加,钝化区逐渐变窄,点蚀电位逐渐降低,维钝电流密度逐渐增加,耐蚀性降低。在HCO_3~-/Cl~-溶液体系中,Cl~-与HCO__3~-在金属表面产生竞争吸附表现为两种效应:一种是HCO_3~-的钝化效应,该效应使钝化膜增厚,阳极电流密度下降,从而金属保持钝性状态;另一种是Cl的侵蚀效应,该效应使钝化膜变薄或离子电导增大,阳极电流密度增大,金属失去钝性。用点缺陷模型解释了钝化膜的生成和破裂过程。X80管线钢的耐蚀性与HCO_3~-和Cl~-的浓度比有关,该比值越大,则钝化性能越强;Cl~-浓度越大,则活性越强。     

不同组织X80钢在高pH土壤模拟溶液中的点蚀电化学行为

将水淬、空冷方式热处理的X80钢与供货状态(原始组织)X80钢相比较,用动电位极化曲线和动电位交流阻抗谱研究不同组织X80钢在0.5 mol/L Na_2CO_3+1 mol/L NaHCO_3高pH值土壤模拟溶液中的点蚀电化学行为。结果表明,水淬热处理后的X80钢更易钝化,点蚀敏感性低,但维钝电流较其他两种组织的都大;三种组织的X80钢极化电阻和电极表面状态常数n值随电位的变化规律基本一致,但水淬组织的n值在不同电位区间分别高于或低于其他两种组织;这些电化学行为的差异与不同组织试样表面钝化膜的非均匀性和致密程度有关;动电位极化法和动电位电化学阻抗谱法所得结论一致,腐蚀电流密度随电位的变化及电极极化电阻随电位变化都可用来反映电极的点蚀行为。     

溶解氧对X70管线钢在高pH值溶液中的电化学行为和SCC敏感性的影响

采用动电位极化、恒电位极化曲线测试法研究了X70管线钢在0.5 mol/L Na2CO3 1 mol/L NaHCO3溶液中的电化学行为,分析了供氧状况和扫描速度等因素对极化曲线的影响。采用慢应变速率试验(SSRT)研究了X70管线钢在不同供氧状况的溶液中的应力腐蚀破裂(SCC)敏感性。结果表明,X70管线钢在通高纯氮气和不通气溶液中的动电位极化曲线形状相似,但是在通压缩空气的溶液中的动电位极化曲线出现三个零电流电位,分别位于活化区、活化-钝化过渡区和钝化区;不同供氧状况下SCC敏感电位范围不同。     

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.     

X70管线钢在不同浓度Cl-溶液中腐蚀机理研究

采用交流阻抗和极化曲线测试方法,研究了Cl~-浓度对X70管线钢在NaHCO_3溶液中的腐蚀机理。结果表明。随着Cl~-浓度的增加,X70管线钢的极化阻力减小,腐蚀电流密度升高,耐蚀性降低。当Cl~-浓度小于0.1 mol/L时,X70钢表现出钝化行为;当Cl~-浓度大于0.1 mol/L时,表现为活性溶解。     

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)。     

温度、HCO_3~-和Cl~-对J55钢在安塞油田采出水中腐蚀行为的影响

针对安塞油田长2油井采出水中HCO_3~-及Cl~-浓度相对较高造成的J55套管腐蚀穿孔严重的问题,利用动电位极化法和电化学阻抗法研究了温度、HCO_3~-和Cl~-浓度对J55钢腐蚀行为的影响规律,利用扫描电镜(SEM)对比分析了45和80℃试片实验后的表面形貌。结果表明:温度、HCO_3~-和Cl~-浓度对J55钢腐蚀的影响规律相似,分别在温度为80℃时、HCO_3~-浓度为7 g/L和Cl~-浓度为10 g/L时出现腐蚀速率的极大值,使腐蚀电流最大和电荷转移电阻最小;HCO_3~-浓度不小于5 g/L时,J55钢阳极极化曲线出现钝化;温度不小于60℃和HCO_3~ˉ浓度不小于5 g/L时,电化学阻抗谱出现Warburg阻抗,并且Warburg阻抗随HCO_3~-浓度变化较大,随温度变化较小;80℃时试片表面的腐蚀产物膜较45℃时更厚且均匀。     

X70钢及其焊缝在Na_2CO_3+NaHCO_3溶液中电化学腐蚀行为研究

采用动电位极化、电化学阻抗谱和Mott-Schottky方法研究了溶液浓度和Cl~-对X70钢母材及其焊缝在Na_2CO_3+NaHCO_3溶液中电化学腐蚀行为影响。结果表明,X70钢母材和焊缝在0.1~1.0 mol/L(Na_2CO_3+NaHCO_3)溶液中都能形成稳定的钝化区间。随着溶液浓度的增大,钝化膜的稳定性增加。X70管线钢母材和焊缝的钝化膜均呈现出n型半导体特征,且施主密度与维钝电流密度的变化趋势相同。Cl~-在1.0 mol/L(Na_2CO_3+NaHCO_3)溶液中,对焊缝组织的吸附现象存在显著特征,主要吸附于氧空位处。     

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.     

Cl~-对高氮不锈钢在0.5mol/L NaOH溶液中腐蚀行为的影响

利用动电位极化曲线、电化学阻抗谱和恒电位极化电流响应曲线对一种高氮不锈钢在含不同浓度Cl~-的0.5mol/L NaOH溶液中的腐蚀行为进行了研究。结果表明:高氮不锈钢在含Cl~-的0.5mol/L NaOH中具有良好的耐蚀性,极化曲线表现出阳极钝化特征,Cl~-浓度对点蚀电位无显著影响,钝化电流密度随Cl~-浓度的增加而增大;当Cl~-浓度增加到1.00mol/L时,高氮不锈钢表面生成的钝化膜呈n型半导体,仍具有良好的保护性,钝化膜的载流子密度随着Cl~-浓度的增加而增大。     

库尔勒土壤模拟溶液的模拟性和加速性研究

通过实验室埋片、浸泡、动电位极化和电化学阻抗等方法对X80钢在库尔勒水饱和土壤和模拟溶液的腐蚀行为进行了研究。结果表明,X80钢在模拟溶液中的腐蚀速率约是水饱和土壤中的4倍,这与动电位极化结果相似。同时,X80钢在模拟溶液和土壤中腐蚀的阳极反应和阴极反应都为活化控制,腐蚀过程的变化趋势一致,表明模拟溶液能够较好地反映出库尔勒土壤的腐蚀特性,并具有加速性。     

外加拉应力对X80管线钢点蚀电化学行为的影响

运用电化学噪声测试技术,结合动电位极化方法研究了外加拉应力对X80管线钢在NaHCO₃ + NaCl体系中点蚀电化学行为的影响。结果表明,较小的外加拉应力（σ ≤100 MPa）对X80管线钢点蚀的发生有抑制作用,且抑制作用随应力的增大而增大;较大的外加拉应力（σ ≥200 MPa）对X80管线钢点蚀的发生有促进作用,且促进作用随应力的增大而增大。     

覆有短期腐蚀产物膜的X80钢的电化学行为

将X80钢放入酸性鹰潭土壤模拟溶液中浸泡30 d使其表面形成短期腐蚀产物膜,采用SEM,EDS和XRD对腐蚀产物膜的表面形貌、元素和物相组成进行测试与分析,通过极化曲线和电化学阻抗方法考察腐蚀产物膜对X80钢电化学腐蚀行为的影响。结果表明：与X80裸钢相比,腐蚀产物膜作用下的X80钢的自腐蚀电位更负,自腐蚀电流密度更大。这是因为产物膜主要由Fe₃O₄和β-FeOOH组成,短期形成的Fe₃O₄产物膜存在很多微小孔洞和微裂纹等缺陷,为溶液中侵蚀性Cl^-的吸附和滞留提供了潜在场所,同时也增大了基体和腐蚀介质反应的有效面积;而产物膜中的β-FeOOH抗Cl^-侵蚀作用很弱,且参与了阴极还原反应。这些因素的综合作用导致覆有短期腐蚀产物膜的X80钢在酸性土壤模拟溶液中表现出更大的腐蚀速率。     

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。     

交流电频率对X80管线钢在酸性土壤模拟溶液中腐蚀行为的影响

通过电化学测试、浸泡实验和表面分析技术研究了交流电频率(50~400 Hz)对X80钢在鹰潭酸性土壤模拟溶液中腐蚀行为的影响。结果表明,随交流电频率的增加,X80钢的腐蚀速率逐渐减小,腐蚀程度减弱。交流电作用下X80钢生成的腐蚀产物疏松、裂纹多,对基体的保护性很差。X80钢的腐蚀电位偏移量随交流电频率的增大而减小。随交流电频率的增大,阴、阳极极化曲线的振荡幅度逐渐减弱。交流电的施加不仅使阴、阳极的电流密度增大,还使阴极反应由混合控制逐渐向活化控制转变。     

Electrochemical corrosion behavior of X80 pipeline steel in a near‐neutral pH solution

In this work, the electrochemical corrosion behavior of X80 pipeline steel was investigated in a near‐neutral pH solution using electrochemical impedance spectroscopy (EIC) and photo‐electrochemical (PEC) measurements as well as X‐ray photo‐electron spectroscopy (XPS) technique. The effects of hydrogen‐charging and stress were considered. The results show that the steel is in an active dissolution state, and a layer of corrosion product is formed and deposited on the electrode surface, which is subjected to further oxidation to form ferric oxide and hydroxide. Photo‐illumination enhances anodic dissolution of the steel when it is under anodic polarization due to destroying of the corrosion product film. When the steel is under cathodic polarization, the cathodic current density decreases upon laser illumination due to the photo‐oxidation of hydrogen atoms generated during cathodic reactions, which behaves as an anodic reaction to offset the cathodic current density. Hydrogen‐charging and stress decrease the corrosion resistance of the steel and enhance the dissolution rate of the steel.     

阴极极化下X80钢在鹰潭土壤模拟溶液中应力腐蚀行为研究

采用电化学阻抗和慢应变速率方法,结合扫描电子显微镜,研究了不同阴极极化电位下X80钢在鹰潭土壤模拟溶液中的应力腐蚀行为。结果表明：鹰潭土壤模拟溶液中,X80钢/溶液界面处电荷转移电阻随阴极极化程度增加先升后降。在自腐蚀电位条件下开裂机理为阳极溶解,当外加电位为-1000 mV (vs SCE),应力腐蚀敏感性最低,此电位为最佳保护电位;继续增大阴极极化程度,应力腐蚀敏感性增加,此时开裂机制为氢和应力协同作用下的氢致开裂。     

应变速率对X80管线钢在库尔勒土壤环境中应力腐蚀开裂的影响

利用慢应变速率拉伸试验(SSRT)、动电位扫描及扫描电镜(SEM)技术研究了X80管线钢在库尔勒模拟溶液中应力腐蚀开裂(SCC)行为.结果表明,随着应变速率的增加,X80管线钢在模拟溶液中的腐蚀速率先增大后减小.当应变速率为5×10-7/s时,试样腐蚀较为缓慢,此过程电化学腐蚀起决定性作用;当应变速率为5×10-6/s时,试样的腐蚀情况最为严重,此时力学作用占主导地位.     

氢对X80钢焊接接头在近中性pH值溶液中腐蚀行为的影响

采用动电位极化和电化学阻抗技术研究了电化学充氢后X80钢母材和焊缝在近中性pH值溶液中的电化学行为,并结合光学显微镜对试样充氢前后的形貌进行了观察,测量了母材和焊缝的放氢量。结果表明,电化学充氢并没有改变钢的组织结构;相同电化学充氢条件下,焊缝比母材吸收更多的氢。在近中性pH值溶液中,未充氢时母材比焊缝有更好的耐蚀性能。充氢促进母材和焊缝在近中性pH值溶液中的阳极溶解。随充氢时间增加,母材和焊缝的自腐蚀电位负移,腐蚀电流增大,腐蚀产物膜电阻和极化电阻减小,母材与焊缝电化学腐蚀行为均加剧。充氢后焊缝中位错缺陷浓度高,对氢起钉扎作用的,使焊缝的耐蚀性大于母材。