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。     

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.     

X80管线钢在库尔勒土壤模拟溶液中的电化学腐蚀行为

X80管线钢在油气输送中广泛使用,而对其在土壤溶液的腐蚀情况研究尚不够系统、深入.为此,采用电化学测试、扫描电镜观察、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管线钢在库尔勒土壤模拟溶液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钢的耐蚀性低于原始态,这主要与X80钢的组织因热处理而发生改变有关;随浸泡时间的延长,两种状态X80钢总的腐蚀倾向均增加,但原始态时的腐蚀速率呈增大-减小-增大趋势,退火态时的腐蚀速率则呈增大趋势;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Clˉ对X80钢的腐蚀起主导作用.     

Cl~-和应力对X80管线钢电化学腐蚀行为的影响

目前,对于Cl~-和应力同时作用时钢铁腐蚀行为及机理的研究不多。采用动电位极化和交流阻抗谱,研究了Cl~-和应力对X80管线钢在高pH值溶液中腐蚀行为的影响。结果表明:Cl~-对X80管线钢的钝化行为有显著影响,当Cl~-浓度小于0.10 mol/L时,X80管线钢表面会形成稳定的钝化膜,当Cl~-浓度大于0.10 mol/L时,则不会形成稳定的钝化膜。在自腐蚀电位下,少量的Cl~-可增加X80管线钢的腐蚀倾向,但大量Cl~-可降低其腐蚀倾向。外加应力使交流阻抗谱低频区出现第二段容抗弧,并且提高自腐蚀电位下X80管线钢的溶解速率。     

腐蚀产物膜对X80钢在库尔勒土壤模拟溶液中腐蚀行为的影响

采用扫描电镜和X射线衍射对X80钢在库尔勒土壤模拟溶液中浸泡1个月后的表面腐蚀产物膜进行观察和测试,通过动电位极化和交流阻抗等电化学方法研究了腐蚀产物膜对X80钢腐蚀行为的影响。结果表明:腐蚀产物膜明显加速了X80钢在模拟溶液中的阴极还原过程,腐蚀也由原来的活化控制转变为扩散过程控制。腐蚀产物膜可分内外两层,外层产物膜由Fe2O3,Fe(OH)3和FeO(OH)组成,疏松,易脱落,没有保护作用。内层产物膜为Fe3O4,与基体结合得虽然较为紧密,但存在着微裂纹和微小孔洞等缺陷,这些缺陷增大了阴极还原的有效面积,减少了荷电离子的传输阻力,促进了腐蚀微电池的形成,从而使覆盖有腐蚀产物膜的X80钢表现出更大的腐蚀速率。     

SRB对X70管线钢在喷气燃料中腐蚀行为的影响

目前,关于油水体系中微生物的腐蚀形成过程、腐蚀机理、检测和评价手段、影响因素以及腐蚀控制方法等研究尚不成熟。采用失重法、线性极化曲线和电化学阻抗谱技术,结合扫描电子显微镜(SEM)和能谱分析仪(EDS)研究了X70管线钢在含硫酸盐还原菌(SRB)的喷气燃料中的腐蚀行为。结果表明:X70管线钢在无菌介质中的腐蚀类型为局部腐蚀;在有菌介质中腐蚀比较严重,出现大面积溃疡状腐蚀区域并伴有大量鼓泡现象,浸泡初期腐蚀速率最大,随着浸泡时间的延长,腐蚀仍然在进行,但腐蚀速率有所下降,SRB参与并促进了X70管线钢的腐蚀,加速阴极反应,增大了X70管线钢的腐蚀倾向。     

拉应力对X80钢原始及水淬组织在酸性土壤中腐蚀电化学行为的影响

目前,对拉应力作用下X80管线钢原始及水淬组织在酸性土壤模拟溶液中的电化学行为研究较少。采用电化学阻抗谱、动电位极化曲线和扫描电镜等方法对此进行了研究。结果表明:在拉应力作用下,2种组织X80钢的自腐蚀电位下降,反应活性增大,水淬组织表面有更多的位错线,对力学因素更加敏感;随拉应力增大,2种组织在酸性土壤模拟溶液中的反应电阻减小,反应活性增大,水淬组织的更加显著,原始组织腐蚀产物膜电阻先增大后减小,水淬组织的不断减小;2种组织X80钢的极化电阻、腐蚀速率随拉应力的变化规律与腐蚀产物膜电阻的相对应。     

厚规格多相组织X80管线钢组织控制与断裂行为研究

目的 研究厚规格X80管线钢的力学性能及断裂行为与微观组织之间的关系。方法 通过硬度实验、拉伸实验、夏比冲击实验及落锤撕裂实验（DWTT）,研究X80管线钢力学性能,利用OM和SEM观察微观组织和断口形貌。结果 多边形铁素体（PF）、粒状贝氏体（GB）、准多边形铁素体（QPF）、针状铁素体（AF）和贝氏体铁素体（BF）多相组织的结合保证了钢板优异的强韧性。在落锤撕裂实验裂纹扩展过程中,裂纹扩展至QPF时呈平直扩展,裂纹扩展至GB时,较为曲折迂回,说明GB能有效阻碍裂纹扩展。细小的马氏体-奥氏体（M-A）组元和AF同样能够有效阻碍裂纹的扩展。结论 研究结果可为厚规格多相组织X80级管线钢的服役使用提供理论依据。     

TC6钛合金真空感应渗氮层的电化学腐蚀行为研究

为了评估渗氮强化后TC6钛合金在含氟离子溶液中的耐蚀性,利用间歇式真空感应渗氮技术在合金表面获得渗氮层,研究了渗氮层的组织结构及其在HNO3+HF体系溶液中的电化学腐蚀行为。结果表明:经真空感应渗氮处理后的TC6钛合金表层物相为Ti N,氮化层随温度升高而增厚。经开路电位(OCP)、极化曲线及交流阻抗(EIS)测试后发现:随渗氮温度的升高,TC6钛合金的抗腐蚀性能逐渐提高,和原样相比腐蚀电流密度降低了27倍,而薄膜电荷转移电阻R1最高达到1.110×1014Ω·cm2。经电化学腐蚀后的试样表面具有明显腐蚀坑,腐蚀形态均为点蚀。     

X80管线钢焊接接头微观断裂行为的TEM原位观察

为了从微纳米尺度研究管线钢的断裂方式,通过透射电镜原位拉伸方法,从焊缝区和热影响区直接取样,直观测试了X80管线钢在晶粒尺度范围的裂纹生长、扩展等断裂过程和机理.研究表明:在原位拉伸过程中,晶内发射的螺型位错与刃型位错速率之比约为4∶1;晶界裂纹为不连续扩展,而裂纹在晶内沿其DFZ的方向萌生扩展,其扩展是连续的.在加载过程中,裂纹会越过晶界扩展,当裂纹越过大角度晶界时,裂纹扩展方向改变约为30°,扩展方式也会有所变化;当裂纹越过小角度晶界时,裂纹扩展方向不变,扩展方式也不变.     

X80管线钢焊缝接头的耐蚀性研究

为研究X80管线钢焊接接头不同部位在碱性土壤溶液中的耐腐蚀性,利用极化曲线、电化学阻抗(EIS)法分别研究了X80管线钢基体(BM)、热影响区(HAZ)和焊缝(WM)的耐蚀性能,并利用XRD分别测量了其晶粒尺寸。结果表明:BM的腐蚀电位最大,腐蚀电流密度最小,即耐腐蚀性最好。与BM相比,HAZ和WM的耐腐蚀性依次降低;晶粒尺寸按BM相似文献   

X52钢在靖西一线模拟土壤环境中的电化学腐蚀行为

为分析X52钢在西部地区土壤环境中的腐蚀机制,以安塞土壤环境为基础,采用动电位极化技术、电化学阻抗技术和扫描电镜研究了土壤含水量和离子浓度对X52钢腐蚀过程的影响规律。结果表明：X52钢在20%含水量安塞土壤介质中的电荷转移电阻远大于在高含水量土壤介质中的;腐蚀速率随土壤中含水量的增加呈现先增加后降低的趋势。20%含水量安塞土壤介质中X52钢表面存在少量腐蚀坑,增加土壤含水量导致腐蚀坑数量显著增加,同时发现腐蚀产物颗粒底部呈现溃疡状腐蚀形貌。NS4土壤模拟溶液中的阴离子浓度大于安塞土壤模拟溶液的,导致X52钢在NS4模拟溶液中的耐腐蚀性较差;EIS结果表明溶液中阴离子浓度的增加降低了溶液电阻和电荷转移电阻,促使电极反应从活化控制转变为浓度扩散控制。     

应变速率对X80管线钢应力腐蚀的影响

利用慢应变速率拉伸试验研究了应变速率对X80管线钢在土壤模拟溶液中的应力腐蚀的影响。采用的模拟溶液以我国西北部碱性土壤的化学成分为基础,在不同应变速率条件下进行试验。样品断裂后利用扫描电镜对断口形貌以及断口侧面二次裂纹进行观察。研究结果表明:X80钢在1.0×10-6s-1应变速率下表现出最高的应力腐蚀敏感性。低于该应变速率下,应力腐蚀敏感性略有降低;而高于该应变速率下,应力腐蚀敏感性明显减小。不同应变速率下应力腐蚀敏感性的差异主要是由应力腐蚀过程中腐蚀和力学作用的影响程度不同造成。应变速率低于1.0×10-6s-1时,腐蚀作用影响更大,较长的腐蚀时间造成裂纹被腐蚀,裂纹扩展受到影响,因此应力腐蚀敏感性略有降低。当应变速率高于1.0×10-6s-1时,力学作用主导整个过程,形成的裂纹没有受到足够腐蚀的情况下,在力学作用下发生快速机械扩展、断裂,因此产生了明显降低的应力腐蚀行为。     

离子渗氮对耐磨性的影响

对四种离子渗氮工艺条件下的３８ＣｒＭｏＡｌ新渗氮钢进行了磨损试验研究。通过Ｘ射线衍射表面相结构分析以及测量表明硬度，截面硬度梯度，化合物层厚度和渗氮层深度等试验结果表明，离子渗氮前的原始组织对３０Ｃｒ２ＭｏＶ钢耐磨性影响较小，而对３８ＣｒＭｏＡｌ钢的耐磨性影响较大。离子渗氮工艺条件对这两种钢耐磨性具有一最佳值。     

X60管线钢在模拟原油沉积水中的电化学行为

为弄清各因素下,原油输送管道在原油沉积水中的腐蚀机理,通过动电位扫描法和电化学阻抗谱分别研究了X60管线钢在模拟原油沉积水中的电化学行为,研究了Cl~-、HCO_3~-、SO_4~(2-)等的浓度对X60管线钢电化学行为的影响。结果表明:在试验浓度内,Cl~-浓度为25 000 mg/L时腐蚀速率最大,极化电阻最小,随着Cl~-浓度的继续增大,自腐蚀电流有所降低;随着HCO_3~-浓度的增大,自腐蚀电流密度先增大后减小,当HCO_3~-浓度为6 000 mg/L时,自腐蚀电流密度最大;SO_4~(2-)浓度的增大促进了X60管线钢在沉积水中的腐蚀。     

纯钛材离子渗氮后在Hank’s人工模拟体液中的电化学性能

为了提高纯钛材的表面硬度及耐蚀性,使之更适应人体环境,对铸态纯钛材表面进行离子渗氮。利用能谱仪、X射线衍射仪、扫描电镜及显微硬度计研究了渗氮钛材的成分、相结构、形貌及硬度,利用动电位极化曲线及交流阻抗谱对比研究了纯钛材及离子渗氮钛材在37℃的Hank’s人工模拟体液中的电化学行为。结果表明:经过650℃渗氮处理后,铸态纯钛材表面形成了17μm的梯度渗氮层,其相组成为α-Ti(N),Ti2N,TiN;表面显微硬度约为(650±20)HV,为铸态纯钛材的2.3倍;离子渗氮钛材的耐蚀性明显提高。     

X80管线钢焊接接头表面自身纳米化

采用表面机械研磨(SMAT)技术对X80管线钢的焊接接头进行了表面自身纳米化处理,利用金相显微镜(OM)、透射电子显微镜(TEM)和X射线衍射技术(XRD)研究了表面自身纳米化处理后试样表面微观结构的变化。结果表明:经SMAT处理后,可以在X80管线钢的焊接接头表面形成一定厚度的等轴、取向随机的纳米晶粒;随距处理表面深度的增加,晶粒尺寸逐渐增大;SMAT处理时间的进一步延长对表层晶粒尺寸影响不大;SMAT处理可以实现X80管线钢的焊接接头组织的连续化和均匀化。     

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。     

厚规格X80管线钢低温断裂行为研究EI北大核心CSCD

采用金相显微镜和扫描电子显微镜对厚规格X80管线钢微观组织和-25℃落锤撕裂试验断口形貌进行观察,研究了X80管线钢的断裂行为与组织之间的关系。研究发现,钢板从表面到厚度中心,针状铁素体体积分数逐渐降低,并出现较多的粒状贝氏体、多边形和准多边形铁素体。具有较高针状铁素体体积分数的钢板,其落锤撕裂剪切面积也越高,多边形和准多边形铁素体以及大尺寸MA岛的存在能够导致解理断裂的产生,不利于钢板的低温断裂韧性。在裂纹扩展的过程中,主裂纹附近组织出现变形,导致脆硬性的MA岛周围出现微孔,微孔与微孔之间随着组织变形相互连接而形成微裂纹。二次裂纹通常在针状铁素体周围出现转折或停滞,说明针状铁素体有利于阻碍裂纹的扩展,提高钢板的断裂韧性。