基于X70钢腐蚀检查片的交流腐蚀安全边界测试探析

以在国内6个城市埋设阴极保护腐蚀检查片开展现场测试为研究手段,结合部分室内腐蚀模拟试验结果,通过试片的阴极保护和干扰参数与腐蚀速率的关联性分析初步建立了交流干扰下埋地管道阴极保护安全边界,结论如下：交流干扰下试片的腐蚀速率随试片面积增大而减小;建立了基于极化电位的交流腐蚀安全边界：控制极化电位位于-0.85～-1.20 V(vs CSE)区间且交流电流密度小于30.0 A/m²或控制极化电位位于-0.95～-1.10 V(vs CSE)区间且交流电流密度小于100.0 A/m²;建立了基于直流电流密度的交流腐蚀安全边界：控制直流电流密度位于0.15～20.00 A/m²区间且交流电流密度小于30.0 A/m²或控制直流电流密度位于0.15～1.08 A/m²区间且交流电流密度小于100.0 A/m²;建立了基于pH值的交流腐蚀安全边界：控制pH值位于10.0～14.0区间且交流电流密度小于30.0 A/m²或控制pH值位于11.3～1...     

交流电对X80钢在酸性土壤环境中腐蚀行为的影响

通过电化学测试、浸泡实验和表面分析技术研究了交流电流密度(0～1000A/m2)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:随交流电流密度的增加,X80钢的腐蚀速率逐渐增加.当交流电流密度小于100A/m-2时,其腐蚀速率缓慢增大,X80钢腐蚀电位随交流电流密度增加而快速负移;当交流电流密度大于100A/m2时,其腐蚀速率快速增加,其腐蚀电位接近.随交流电流密度的增大,X80钢的腐蚀形态由均匀腐蚀演变为点蚀,阴极极化曲线上的电流波动愈明显,阳极电流密度增大.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.     

交流电流密度对X70管道钢腐蚀行为的影响

为了研究交流干扰对埋地管道腐蚀行为的影响,通过失重法和电化学测量法相结合的方法,采用自行设计的交流干扰模拟装置进行室内试验,研究了不同交流干扰强度下X70钢在土壤模拟溶液中交流腐蚀行为的变化规律。通过对试验结果的分析,发现交流干扰下试样自腐蚀电位负向偏移,发生偏移原因为:给工作电极施加交流干扰,作用于电极反应上的法拉第电流相对于工作电极就是外加电流,会造成工作电极的极化,电极反应平衡被打破;腐蚀速率随交流电流密度增大而增大;交流腐蚀产物外层为疏松状的红棕色Fe_2O_3和棕黄色Fe_2O_3·H_2O,内层为黑色的Fe_3O_4,根据电极反应和腐蚀产物组成对交流腐蚀过程进行了推导。     

管线钢在含硫原油中的腐蚀行为研究

为解决部分在役管线设计初未考虑输送含硫原油带来的腐蚀问题,利用高温高压反应釜模拟含硫原油运输管线的腐蚀环境,通过室内试验研究X52、X65 2种管线钢在不同种类原油、不同温度、不同流速、不同压力、不同含水率、不同缺陷中的腐蚀行为。采用扫描电子显微镜观察、分析2种管线钢腐蚀前后的变化,利用最严重腐蚀工况处的腐蚀速率估算管线有效输送年限。结果表明：随硫含量、温度、流速、含水率、缺陷面积5类因素值的增加,X52、X65 2种管线钢在含硫原油中的腐蚀速率显著增大,但压力因素的变化对X52、X65管线钢的影响较小;在相同试验条件下,X65管线钢均表现出优于X52管线钢的抗蚀性能,估算X52管线钢的有效输送年限显著低于X65管线钢的。     

X65管线钢在沉积物下腐蚀与缓蚀剂作用效果

通过电化学阻抗谱和动电位扫描法研究X65管线钢在含氧氯化钠溶液中沉积物对电化学参数的影响。采用电阻法(ER)结合零电阻电流计(ZRA)研究X65钢在沉积物覆盖下的电偶腐蚀行为与不同浓度有机膦缓蚀剂的作用效果。结果表明:X65钢在SiO_2沉积物覆盖时腐蚀电位负移,腐蚀速率降低。当有沉积物覆盖与无沉积物覆盖的电偶试片相连时,X65钢在沉积物下发生阳极极化,阳极电偶电流密度在18h内由120μA/cm~2衰减到50μA/cm~2并保持稳定。依次加入5×10~(-5),8×10~(-5)和3×10~(-4)浓度的PBTCA后,电偶电流在最高升至1300μA/cm~2后逐渐下降并稳定在610μA/cm~2附近,沉积物下X65钢腐蚀速率达到6.11mm/a,PBTCA加速了X65钢在含氧溶液中沉积物下的腐蚀。通过对试片表面进行观察,沉积物下X65钢表面发生了严重的局部腐蚀。     

交流电频率对X65钢在CO32-/HCO3-溶液中腐蚀行为的影响

通过极化曲线测试、浸泡实验和表面分析技术研究了不同交流电频率对X65钢在CO2-3/HCO-3溶液中腐蚀行为的影响。研究表明:在30~1000Hz范围内,除200Hz外,低交流电频率时(≤300Hz),随交流电频率的减小,其钝化区宽度明显变窄,点蚀击破电位负移,维钝电流密度增大,临界钝化电流密度增大;高交流电频率时(>300Hz),频率对X65钢的钝性影响很弱。X65钢的腐蚀速率随交流电频率的增加而减小,低交流电频率作用时,X65钢的腐蚀速率随交流电频率增加快速减小,高交流电频率时,其腐蚀速率随交流电频率的增加略减小。     

pH值对X90管线钢在模拟酸性土壤溶液中腐蚀行为的影响

目前,对X90等第三代管线钢在土壤中的腐蚀研究较少。采用动电位极化曲线、交流阻抗谱和腐蚀失重等研究了不同pH值下,X90管线钢在模拟酸性土壤溶液中的腐蚀行为。结果表明:pH值的变化不影响X90钢的阴阳极反应机理;当pH≤4时,交流阻抗谱低频区出现感抗弧,此过程存在吸附或点蚀形核,当pH≥4时,交流阻抗谱出现Warburg扩散阻抗,传质扩散为反应主要控制步骤;随着溶液pH值降低,腐蚀电流密度增大,溶液中总铁含量增加,试样表面腐蚀程度加剧,均表明X90管线钢的腐蚀速率增大。     

CO2和H2S腐蚀环境中X65钢的气液界面腐蚀行为

X65碳钢广泛应用于海底集输管道。在集输工艺中,天然气介质复杂,常含有H₂S和CO₂等腐蚀性气体。由于采用湿气输送,形成凝析水造成管道常出现严重的腐蚀穿孔事故。通过高温高压反应釜试验,分析气相、液相以及气液界面腐蚀机理,为X65钢湿气集输管线的腐蚀防控措施制定提供依据。采用X65钢,分别在CO₂,H₂S,Cl^-存在的工况下进行高温高压反应釜试验,每组试验进行7 d的气液界面腐蚀,并结合扫描电镜（SEM）和X射线衍射（XRD）表面分析技术分析腐蚀产物特性。结果表明：随着CO₂和H₂S的注入,在气相、液相以及气液界面3个区域中,局部腐蚀速率均呈现上升趋势。在CO₂和H₂S存在时,液相腐蚀速率>气相腐蚀速率>界面腐蚀速率。在气液界面存在的条件下,X65钢在界面以下形成阳极,界面以上形成阴极,因此液相局部腐蚀速率更快。     

中性土壤环境中碳酸氢根离子与硫酸根离子协同作用对X70钢腐蚀行为的影响

为了降低腐蚀对油气管线运行的危害,探究SO24-与HCO3-协同作用对管线钢腐蚀行为的作用机制,利用交流阻抗技术和动电位极化技术研究不同浓度的SO24-与HCO3-对X70管线钢在中性土壤环境(沈阳土壤)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。结果表明:随着HCO3-与SO24-浓度的增大,X70钢电极表面均表现出点蚀坑面积不断扩大、深度也逐渐加深的现象,并且试样的腐蚀电流密度增大,腐蚀程度越来越严重。尤其当HCO3-与SO24-浓度比例为5∶20时,X70钢的腐蚀电流密度最大,腐蚀速率最快。而当HCO3-与SO24-浓度比例为20∶5时,X70钢表面发生钝化,生成致密的钝化膜,降低了X70钢的腐蚀。不同HCO3-与SO24-浓度比例变化能够对X70管线钢产生不同的协同效应,从而影响金属电极表面膜的状态,导致金属的腐蚀行为不同。     

外加电位条件下X100/X80管线钢的应力腐蚀行为研究

以X100、X80管线钢为研究对象，通过在外加电位条件下的慢应变拉伸速率试验(SSRT),获取管线钢材料在空气中和不同外加电位下的慢拉伸应力腐蚀的应力-应变曲线，分析其应力腐蚀敏感性可知：外加电位对X100和X80管线钢在3.5%NaCl中性溶液中的SCC敏感性和腐蚀开裂机理有显著影响。相同应力腐蚀条件下，X100管线钢的SCC敏感性相对于X80管线钢更低。结合断口微观形貌和极化曲线快、慢扫测试分析X100/X80耐腐蚀性能的特征和差异，可以得出X100和X80管线钢材料在不同外加电位条件下的应力腐蚀机理类型：当外加电位高于-395 mV时，金属处于活化溶解状态；当外加电位置于-395～-462 mV(X80钢)或-395～-504 mV(X100钢)时，机理为膜破裂-阳极溶解(AD)和氢致开裂(HIC)型；如果外加电位进一步降低，机理表现为氢致开裂型。     

交流杂散电流对埋地Q235钢腐蚀行为的影响

土壤腐蚀中的交流杂散电流对管线钢腐蚀严重,为了弄清其影响规律,在室内模拟埋地Q235管线钢所处环境及受交流杂散电流腐蚀状况,通过调节交流电压改变交流信号的强度,利用失重试验和电化学技术研究了交流杂散电流强度对Q235钢腐蚀行为的影响。结果表明:Q235钢在土壤中的腐蚀同时存在交流杂散电流腐蚀和电化学腐蚀,其中交流杂散电流腐蚀可加剧电化学腐蚀过程;随着杂散电流强度的增大,腐蚀程度大大增加;在交流杂散电流存在的情况下,随着所施加交流电压的增大,Q235钢腐蚀电位负移,腐蚀电流密度增大,塔菲尔斜率r(βa/βc)相应减小,易发生阳极反应;随着埋地时间的增加,Q235钢在土壤中的腐蚀速率先增大后减小,逐渐趋于稳定。     

哈氏C-276合金与16MnR钢在盐酸中的电偶腐蚀行为

石化厂急冷塔中的哈氏C-276合金和16MnR钢易形成电偶对,在塔中HCl气氛下发生腐蚀。测定了哈氏C-276合金与16MnR钢在10%盐酸中的自腐蚀速率、电偶腐蚀速率和稳态极化曲线,探讨了偶接时间、阴阳极面积比、环境温度及腐蚀液流速对阳极电流密度的影响。结果表明:2种金属偶接后,阴极哈氏C-276合金腐蚀速率得到抑制,阳极16MnR钢腐蚀速率急剧增大;2种金属自腐蚀电位相差超过200 mV,电偶电位接近16MnR钢的自腐蚀电位;随偶接时间延长,电偶电流不断衰减,24 h后趋于稳定;阳极电流密度随阴阳极面积比增大、温度升高而增大,但呈非线性增长,一定程度后增长趋势变缓;流动的腐蚀液中的阳极电流密度大于静止腐蚀液中的。     

Cl~-浓度对X80管线钢在CO_3~(2-)-HCO_3~-溶液中电化学腐蚀行为的影响

随着高强度管线钢广泛应用于油气管道输送领域,长距离埋地管道腐蚀现象越发明显。为了探究Cl~-与CO_3~(2-)-HCO_3~-共同作用下高强度钢的腐蚀行为,利用动电位极化及交流阻抗技术研究X80钢在不同浓度Cl~-的0.05 mol/L Na_2CO_3+0.10 mol/L NaHCO_3溶液中的电化学特征,并结合金相显微镜对X80钢的腐蚀形貌进行表征。结果表明:X80管线钢在不同浓度Cl~-的0.05 mol/L Na_2CO_3+0.10 mol/L NaHCO_3溶液中,其极化曲线呈现典型的活化-钝化-再活化特征;当Cl~-浓度由0 mol/L增大至0.09 mol/L时,X80钢的腐蚀速率呈现逐渐增大的趋势;当Cl~-浓度为0 mol/L时,试样表面腐蚀反应受阻,腐蚀现象较弱,只有几个小的腐蚀坑存在;当Cl~-浓度为0.09 mol/L时,极化电阻Rp出现最小值,此时X80管线钢的腐蚀现象最严重;溶液中的Cl~-吸附在X80钢表面会加速金属腐蚀反应的进行。     

HCO_3~-浓度对X80管线钢在高pH值模拟土壤溶液中腐蚀行为的影响

环境因素对管线钢在碱性土壤中的腐蚀行为影响明显。采用电化学测试技术研究了HCO_3~-浓度对X80管线钢在高pH值模拟土壤溶液中腐蚀行为的影响。结果表明:X80管线钢在NaHCO_3溶液中的腐蚀过程为活化钝化机理;HCO_3~-浓度影响过渡钝化区阳极峰的数量,当HCO_3~-浓度小于或等于0.50 mol/L时,有2个阳极峰;当HCO_3~-浓度大于0.50 mol/L时,有1个阳极峰;随HCO_3~-浓度增大,腐蚀速率增大;加入Na_2CO_3后,腐蚀过程及机理不发生变化。     

高温高压下Clˉ浓度、CO2分压对13Cr不锈钢点蚀的影响

为了研究CO2分压、Clˉ浓度对13Cr油井管钢点蚀行为的影响，用电化学方法模拟塔里木油田环境进行了腐蚀试验。结果表明，在模拟条件下，13Cr钢的再钝化能力较差；Clˉ是造成13Cr钢发生孔蚀的主要原因，在较高Clˉ浓度下，点蚀诱发敏感性增强，EIS图谱的低频端出现典型的点蚀诱导期和发展期特征；随着CO2分压的增大，促使孔蚀的发生和发展，蚀孔内的阳极反应电流密度加强，溶液黏度加大，从而使蚀孔内的扩散传质过程受阻。     

交流干扰对X80管线钢腐蚀电位的影响规律研究

为进一步明确交流干扰过程中埋地金属管道腐蚀电位所处极化区域的极化斜率之比对腐蚀电位偏移的影响,通过提高腐蚀电位的采集频率等方法从交流电流密度和干扰时间等角度综合分析研究了交流干扰对X80钢在库尔勒土壤模拟液中腐蚀电位的影响规律。研究表明:施加交流干扰后,1 Hz采集频率得到的相对平均腐蚀电位会发生偏移,其偏移方向与100 Hz采集频率得到的相对真实腐蚀电位处的阳极和阴极极化区的极化斜率之比r密切相关,r大于1平均电位正移,反之负移;随着干扰时间的延长,在J_(ac)=10~50A/m~2时,腐蚀电位偏移量变化较小,而在J_(ac)=100~400 A/m~2时腐蚀电位偏移量先明显减小后稳定。     

低含水率和温度对X80管线钢在沈阳土壤模拟溶液中腐蚀行为的影响

为探究低含水率和温度对X80管线钢在沈阳草甸土土壤模拟溶液中对电化学腐蚀行为的影响，利用失重试验、交流阻抗技术、动电位极化技术方法测定其阻抗谱、极化曲线等数据并结合扫描电子显微镜(SEM)进行分析。结果表明随着含水率由10%升高至30%过程中，产物膜被破坏，从而逐渐加剧了X80管线钢的腐蚀，生成大腐蚀坑。含水率为30%时腐蚀最为严重。以极致腐蚀性含水率(30%)进行不同温度的电化学试验发现，随着温度的升高会加速X80钢在沈阳土壤中的腐蚀速率.室温(16℃)下，X80钢的产物膜较为致密，完整性较好，覆盖均匀，对试样起到保护作用，腐蚀程度较轻；当温度逐渐升高至异常温度(65℃)时，试件腐蚀速率明显加快，试样表面的产物膜破损严重，完整性和均匀性都较差，腐蚀产物大面积脱落，腐蚀行为加剧。     

埋地长输管道交流腐蚀现场状态及其风险评估

超高压输电线路对埋地管道的交流干扰问题日益突出,国内对其交流腐蚀缺乏风险评估.以裸露X65钢模拟埋地长输管道防腐蚀涂层缺陷,采用交、直流电流及电位的在线监测和腐蚀失重等方法,研究了高压输电线路交流干扰特征及其对管道阴极保护系统的影响规律.结果表明,当土壤介质条件基本不变时,电位与电流的变化存在相似性;适当调节阴极保护电...     

X80钢在伊川土壤模拟溶液中的腐蚀行为

采用失重法、阳极极化曲线、光学显微镜、扫描电镜(SEM)及X射线衍射(XRD)等方法研究了X80钢在伊川土壤模拟溶液中的腐蚀行为.结果表明,X80钢在模拟溶液中的腐蚀行为与HCO3-、CO32-、SO42-和Cl-离子的浓度有关.随HCO3-或CO32-浓度增加,X80钢的阳极溶解电流密度都呈现出先增加后减小的趋势;X80钢钝化的临界HCO3-或CO32-浓度分别为0.008 mol/L或0.005 mol/L.在低于临界HCO3-或CO32-浓度下,SO42-和Cl-浓度的增加都促进了X80钢的阳极活性溶解;而在高于临界HCO3-或CO32-浓度下,X80钢的钝化性能随SO42-或Cl-浓度的增加而减弱.在90 d浸泡期内,X80钢在模拟溶液中的腐蚀形态为全面腐蚀;其腐蚀速率随浸泡时间的增加而呈逐渐增大的趋势.     

X80管线钢在模拟盐碱土壤介质中的电化学腐蚀行为研究

采用电化学测试、扫描电镜、表面能谱分析及X射线衍射等方法,研究了原始态与退火处理态的X80管线钢在模拟盐碱土壤介质中的电化学腐蚀行为与机理,分析了热处理和腐蚀时间等因素对X80钢极化曲线的影响.结果表明:退火态X80钢耐蚀性低于原始态,这主要与X80钢组织因热处理发生改变有关;随着浸泡时间的增加,两种状态X80钢总的腐蚀速率呈增大趋势,点蚀敏感性增加,阴极过程均为氧的活化控制;腐蚀产物主要由FeOOH(表层)和Fe3O4(内层)组成,而腐蚀产物膜的完整性和致密性影响了X80钢表面的腐蚀行为与过程,使管线钢表面的局部腐蚀破坏程度增加.研究还发现Cl-对X80钢的腐蚀起主导作用.