X80管线钢在近中性pH溶液中腐蚀行为研究

目的研究X80管线钢在近中性p H溶液中的腐蚀与应力腐蚀裂纹萌生行为。方法采用电化学实验和浸泡实验研究X80管线钢在近中性p H溶液中的腐蚀行为,采用慢应变速率拉伸实验研究X80管线钢在近中性p H溶液中,在自腐蚀电位和外加电位下的应力腐蚀裂纹萌生行为。结果 X80管线钢在近中性p H溶液中的极化曲线只有活化区,没有钝化区,其自腐蚀电位约为-750 m V,浸泡195天后,试样表面没有氧化膜出现,但是观察到点蚀坑。在自腐蚀电位下,X80管线钢试验表面有大量的应力腐蚀裂纹;在-500 m V阳极外加电位下,X80管线钢试验表面几乎没有观察到应力腐蚀裂纹;在-850 m V阴极外加电位下,X80管线钢试验表面的应力腐蚀裂纹很少,但是随着外加阴极电位负移到-1300 m V时,X80管线钢试验表面的应力腐蚀裂纹增多。结论 X80管线钢在近中性p H溶液中发生均匀腐蚀,但是夹杂物剥落能在X80管线钢表面形成点蚀坑。在近中性p H溶液中,在自腐蚀电位下,X80管线钢应力腐蚀裂纹萌生敏感性最强;外加阴极电位抑制应力腐蚀裂纹萌生,但是随着外加阴极电位的负移,应力腐蚀裂纹萌生敏感性增强;外加阳极电位下,由于均匀腐蚀的作用,应力腐蚀裂纹萌生敏感性较弱。     

X80钢在鹰潭土壤模拟溶液中应力腐蚀裂纹扩展行为机理

采用电化学极化曲线测试、EIS测试、裂纹扩展实验和SEM分析研究了X80管线钢在鹰潭土壤溶液环境下的应力腐蚀开裂(SCC)裂纹扩展行为及机理.结果表明,X80管线钢在酸性土壤环境中的裂纹扩展速率随着外加电位的降低呈现增加趋势,相较于开路电位下的裂纹扩展,在裂纹扩展初期,-850 m V下裂纹扩展速率较大,而在裂纹快速扩展阶段,过保护电位-1200 m V下裂纹扩展速率更大;同时X80管线钢在酸性土壤环境中的SCC裂纹扩展机制也随着施加外加电位的不同而改变,在外加电位高于-930 m V时为阳极溶解与氢脆的混合机制,负于-930 m V时则为氢脆机制.     

恒位移加载条件下X70管线钢在近中性pH溶液中的裂纹扩展行为

研究了恒位移静加载条件下,X70管线钢的裂纹扩展行为。结果表明,在近中性pH溶液中,恒位移加载情况下,不论是在自腐蚀电位还是外加阴极电位条件下,随时间的延长,X70钢裂纹并未扩展,其应力腐蚀断裂韧度值KISCC接近于断裂韧度KIC。X70管线钢具有高的韧性,动载荷对于其应力腐蚀裂纹的扩展起重要作用。     

外加电位对X90钢及其焊缝在近中性土壤模拟溶液中应力腐蚀行为的影响

采用慢应变速率拉伸(SSRT)实验、动电位极化技术和SEM观察等方法,研究了X90钢基体和焊缝在近中性土壤模拟溶液中不同阴极保护电位下的应力腐蚀行为。结果表明,X90管线钢及其焊缝组织在近中性土壤模拟溶液中均具有一定的应力腐蚀敏感性,裂纹扩展为穿晶腐蚀裂纹;应力腐蚀开裂(SCC)的裂纹萌生与扩展与外加保护电位有关。在开路电位(OCP)~-1000 m V的电位范围内,X90钢的SCC机制均为阳极溶解(AD)+氢脆(HE)的混合机制;在OCP下,由于AD作用较强,SCC敏感性较明显;在-800 m V下,由于AD和HE作用均较弱,导致SCC敏感性最低;而在-900 m V时,由于HE作用明显增强,具有最高的SCC敏感性;在相同电位条件下,焊缝的SCC敏感性高于母材。     

库尔勒土壤模拟溶液中X80钢焊接接头的应力腐蚀开裂行为

利用动电位扫描技术和慢应变速率拉伸试验(SSRT)以及扫描电子显微镜(SEM)研究了库尔勒土壤模拟溶液中不同外加阴极电位下X80管线钢焊接接头的应力腐蚀开裂(SCC)行为。结果表明:阴极电位对X80钢焊接接头处的SCC敏感性影响较为明显。拉伸试样全部断裂在焊缝或热影响区。在Ecorr下,金属表面裂纹萌生于点蚀坑,试样开裂为阳极溶解机制。当外加电位为-800 m V至-900 m V时,金属处于阴极保护电位区,此时金属的SCC敏感性较低,其开裂机制为阳极溶解和氢致开裂混合机制。当外加电位小于等于-950 m V时,外加电位越低,材料的SCC敏感性越大,此时金属SCC行为表现为氢脆机制。     

CO_3~(2-)-HCO_3~-溶液中X80管线钢焊接接头的应力腐蚀开裂分析

采用慢应变速率试验(SSRT)、扫描电镜(SEM)观察研究了国产X80管线钢焊接接头在0.5mol/LNa2CO3 1mol/LNaHCO3溶液中的应力腐蚀开裂(SCC)敏感性。结果表明,拉伸试样全部断裂在焊缝或热影响区。在所研究的电位区间,拉伸试样随着外加电位正向增加,断面收缩率、断裂时间和断后伸长率增加,而断口部位的裂纹平均扩展速率减小,SCC敏感性降低。试样断口形貌在阴极电位条件下呈准解理断裂,在自腐蚀电位和阳极电位条件下,焊缝试样断口主要是韧性断裂。应力腐蚀机理可以用阳极溶解理论和氢致破裂来解释。     

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.     

CO32--HCO3-溶液中X80管线钢焊接接头的应力腐蚀开裂分析

采用慢应变速率试验(SSRT)、扫描电镜(SEM)观察研究了国产X80管线钢焊接接头在 0.5 mol/L Na2CO3 1 mol/L NaHCO3 溶液中的应力腐蚀开裂(SCC)敏感性.结果表明,拉伸试样全部断裂在焊缝或热影响区.在所研究的电位区间,拉伸试样随着外加电位正向增加,断面收缩率、断裂时间和断后伸长率增加,而断口部位的裂纹平均扩展速率减小,SCC敏感性降低.试样断口形貌在阴极电位条件下呈准解理断裂,在自腐蚀电位和阳极电位条件下,焊缝试样断口主要是韧性断裂.应力腐蚀机理可以用阳极溶解理论和氢致破裂来解释.     

X70管线钢在模拟土壤介质中裂纹扩展量化模型

试验研究了X70管线钢在模拟土壤介质中，循环载荷下的裂纹扩展特性和宏观规律．结果表明，裂纹扩展主要受裂尖应力强度因子幅△K的控制；在模拟高pH值(pH=9．3)土壤介质中，加载频率(0．1Hz～10Hz)对裂纹扩展速率无明显影响；在模拟近中性土壤介质中，裂纹扩展速率随加载频率的降低而升高，呈现明显的频率效应．结合裂纹扩展特性，分别建立了X70管线钢在模拟高pH值和近中性土壤介质中，加载频率为0．1Hz～10Hz的裂纹扩展量化模型。     

外加电位对X80管线钢在库尔勒土壤模拟溶液中应力腐蚀行为的影响

采用动电位扫描方法和慢应变速率拉伸试验(SSRT)研究了X80管线钢在库尔勒土壤模拟溶液中的应力腐蚀行为,并用扫描电镜观察分析了不同外加电位下的断口形貌。结果表明,X80管线钢在库尔勒土壤模拟溶液中的极化曲线具有典型的活性溶解特征。随外加电位的负移,X80管线钢的应力腐蚀敏感性明显增加。阴极极化条件下,X80管线钢在库尔勒土壤模拟溶液中的SCC的开裂机制为氢致破裂(HIC)。     

模拟煤制气环境下X80管线钢及HAZ的氢脆敏感性

煤制气中含有一定量的氢气,氢致失效成为输送管线的潜在问题,HAZ的存在增加了氢脆失效的敏感性. 选用X80钢,通过焊接热模拟制备了HAZ试样. 采用高压煤制气环境下的拉伸试验对比研究了X80钢及HAZ各区的氢脆敏感性. 结果表明,经模拟煤制气环境充氢后,X80钢及HAZ各区的性能均稍有降低,氢对材料的性能有一定影响. 粗晶区的氢脆敏感性最高,结合金相和电子背散射衍射分析发现,主要是由于粗晶区在高温作用下发生晶粒长大,致使大角度晶界减少,氢的扩散速率及其在裂纹尖端的富集程度增加,止裂性能变差,断口呈明显的脆性断裂特征.     

阴极极化对高强度船体结构钢焊缝氢脆敏感性的影响

在恒定阴极电位下利用慢应变速率拉伸试验研究高强度船体结构钢焊缝的电化学性能和力学性能。结果表明,试样拉伸断裂主要发生在焊缝的熔合区;结构钢的阴极极化程度对抗拉强度和屈服强度的影响不大;随阴极电位负移,船体结构钢在海水中的延伸率、断裂时间和断裂应变率逐渐减小, 并且当施加阴极电位为-0.89 V（vs SCE）时各项性能最佳。同时,随着阴极电位负移,断裂方式逐渐从韧性断裂向脆性断裂发展,氢脆敏感性逐渐增加,在 -0.70 V~-0.89 V（vs SCE）之间氢脆敏系数低于5%,不发生氢脆;当电位负于-0.94 V（vs SCE）,氢脆敏感性迅速提高,当极化电位为-0.99 V （vs SCE）时氢脆系数显著增大至20%,断口开始出现解理单元细小准解理断裂特征;在负于-1.04 V（vs SCE）时,氢脆系数已高于25%,进入危险区,且断口开始出现较多解理单元粗大的准解理、解理等氢脆断裂特征;随着电位继续负移至-1.14 V（vs SCE）,断口完全出现解理组织、沿晶、穿晶结构或者两者混合的氢脆断裂特征。     

外加电位下X80双相管线钢在模拟沿海土壤环境中的应力腐蚀行为

采用交流阻抗谱、极化试验、慢应变拉伸试验研究了不同外加电位下在模拟沿海土壤环境中X80双相管线钢的应力腐蚀行为,对拉伸断口和极化后试样进行SEM表面形貌及能谱分析。结果表明,与慢扫极化(模拟的非裂尖区域)相比,X80双相管线钢快扫极化模拟的裂尖腐蚀电位较负且腐蚀电流较大。-750 mV外加阴极电位处于裂尖自腐蚀电位范围,不足以起到阴极保护的作用,对应力腐蚀仍十分敏感。外加电位为-1050 mV时,阴极反应速率显著大于阳极反应,阴极反应产生的氢被金属吸收且扩散,慢应变拉伸未经颈缩即发生断裂,为准解理断裂。外加阴极电位为-900 mV,阴极电流有效抑制了阳极溶解反应,因此管线钢在模拟沿海土壤溶液中慢应变拉伸抗拉强度和断面收缩率都最高,断口表现为韧性断裂,侧面裂纹细小,阻抗模值最大,应力腐蚀敏感性最小。     

A537钢及工业纯铁在3.5%NaCl水溶液中腐蚀疲劳裂纹扩展机理的识别

本文根据外加电位对腐蚀疲劳裂纹扩展速率的影响,断口微观形貌特征及声发射活动性分析三种判别方法,研究了A537钢及工业纯铁在3.5%NaCl中性水溶液中腐蚀疲劳裂纹扩展机理。结果表明,扩展机理取决于外加电位值。对A537钢,外加电位在-800mV(SCE)以上时,裂纹扩展以阳极溶解控制为主,以下时以氢脆控制为主。对工业纯铁,对应的转换电位为-1000mV(SCE)。     

阴极极化对907钢氢脆敏感性的影响

采用慢应变速率拉伸试验方法结合断口扫描电镜观察,研究了阴极极化对907钢在海水中氢脆敏感性的影响。结果表明随极化电位负移,907钢在海水中氢脆敏感性增加,极化电位为-1.06V(vs.SCE)时,拉伸试样出现脆性解理断裂特征,极化电位为-1.16V时,907钢主要为脆性断裂。     

X100管线钢在酸性土壤模拟溶液中的应力腐蚀行为

采用慢拉伸(SSRT)、动电位极化和SEM观察等方法,研究了在不同的阴极保护电位条件下X100钢在酸性土壤模拟溶液中的应力腐蚀行为.结果表明,X100钢发生穿晶裂纹的应力腐蚀,裂纹的萌生和发展与阴极保护电位有关.完全阳极过程控制时,X100钢无裂纹出现,但出现晶间腐蚀;在混合过程控制时,应力腐蚀敏感性较低,裂纹发展缓慢;在完全阴极过程控制时,氢脆机制起主要作用,裂纹扩展迅速.     

Mechanistic aspect of near-neutral pH stress corrosion cracking of pipelines under cathodic polarization

This paper investigates mechanistically stress corrosion cracking (SCC) of an X70 pipeline steel that is under cathodic protection (CP) in a near-neutral pH solution. It was found that there is a critical potential range, i.e., ?730 and ?920 mV_SCE, where the steel is in a non-equilibrium electrochemical state, and anodic dissolution (AD) reaction may occur when the steel is polarized cathodically. When the applied potential is more positive than this range, SCC is AD-based; while the applied potential is more negative, SCC of pipelines is under hydrogen embrittlement (HE) mechanism. When the polarization potential is within the range, SCC of the steel is under the combined effect of AD and HE. Therefore, AD may still occur on pipeline steel that is under CP with the potential within this critical range, contributing to the cracking process.     

3.5%NaCl中阴极极化下A537钢间歇超载疲劳断品分析

测量了Ａ５３７钢在３．５％ＮａＣｌ中阴极极化条件和不同间歇超载发生频率下疲劳裂纹扩展曲线,并利用扫描电子显微镜对腐蚀疲劳断口进行观察,结果表明：超载对裂纹扩展速度及断口特征的影响取超载发生频率。当超越发生频率ＯＣＲ＝１０＾－１,１０＾－２时,间歇超载加速裂纹扩展,腐蚀疲劳断口只存在解理、沿晶等一般脆性特征：当ＯＣＲ＝１０＾－３,２×１０＾－４,１０＾－４时,间歇超载对裂纹扩展存在阻滞效应,Ａ５３７     

Investigating the mechanism of stress corrosion cracking in near-neutral and high pH environments for API 5L X52 steel

Stress corrosion cracking behaviour of API-5L-X52 steel under cathodic protection in near-neutral and high pH conditions was studied using slow strain rate test method and electrochemical measurements. The slow strain rate test showed ductile and brittle fracture feature at low and high applied potentials, respectively. In order to identify the mechanism contributes in stress corrosion cracking; the electrochemical potentiodynamic polarisation test was done at fast and slow sweep rate. The results revealed that at near-neutral pH condition the anodic dissolution at crack tip was the dominant mechanism. While at high pH medium, the hydrogen based mechanism was dominant.