WBE联合LP技术研究海水/海泥界面碳钢的腐蚀行为

利用阵列电极技术捕获了在不同浸泡时间下每个微电极与其它99个微电极整体的电偶电流,分析获得了海水/海泥界面附近阴、阳极分布区域的变化规律;利用线性极化和电化学阻抗技术对垂直海水/海泥界面的一行微电极进行测试,获得了距海水/海泥界面不同距离的微电极的腐蚀电流、腐蚀电位,并观察了腐蚀形貌,探讨了其腐蚀机理。结果表明：平行于海水/海泥界面的海泥区域为电偶腐蚀阳极区、对应的海水区域为电偶腐蚀阴极区域;海水/海泥界面区金属的腐蚀是由电位差、溶解氧浓度、海泥阻抗等多因素控制;腐蚀主要区域是近海水/海泥界面的海泥区域及远海水/海泥界面的海水区域。海水中较高浓度的氧促进了腐蚀产物的致密化,而海泥中缺氧环境及微生物抑制了腐蚀产物的致密化。     

海洋用钢焊接件海水腐蚀性能研究

本文采用开路电位、强极化曲线以及金相显微镜和X射线衍射等手段,研究DH36海洋用钢的焊接件S-335-2在海水中的电化学腐蚀行为、电偶腐蚀的倾向及其腐蚀产物成分。结果表明,焊接件各个部位在海水中的腐蚀速率均较小,在16～20μA.cm-2范围内,阴极反应由氧扩散过程控制。开路电位和电极电位均随时间负移,各个位置电极电位差较小且负移幅度接近,发生电偶腐蚀的倾向较小。腐蚀产物以γ-FeO(OH)为主。     

X70管线钢在醋HAc-CO_2共存环境中的顶部腐蚀行为

针对X70管线钢在HAc-CO2共存环境中的顶部腐蚀行为,利用高温高压冷凝反应釜进行不同含量醋酸的顶部腐蚀试验,研究腐蚀速率随醋酸浓度变化的影响。通过扫描电镜(SEM)和能谱分析(EDS)分析了腐蚀产物膜的微观形貌和成分。利用电化学冷凝反应釜研究了X70管线钢随HAc浓度变化的电化学腐蚀规律。结果表明,HAc含量越大,pH越小,腐蚀产物膜的保护性变差,导致X70管线钢的腐蚀速率增大;HAc含量升高,腐蚀电位向正向偏移,阴极反应电流增大,表明HAc的添加促进了阴极反应过程;低频感抗弧的出现是由于中间吸附产物的形成和溶解,从而影响FeCO3膜的形成和沉积。     

温度对X52管线钢C02腐蚀电化学行为影响

利用动电位极化和电化学阻抗谱技术,研究了温度（30℃,50℃,70℃）对X52管线钢在饱和CO2的NaCl溶液中腐蚀过程的影响。由实验结果得出温度升高促进腐蚀反应的阳极过程和阴极过程,使X52管线钢腐蚀速率增大而且温度对阴极过程的促进作用大于阳极,使Ecorr正向移动;同时温度升高增大了腐蚀产物的形成速率,使其在电极表面析出并以膜层的形式存在,但温度的改变并没有改变X52管线钢在此环境下的腐蚀机理。     

海水流速对B10/B30电偶腐蚀行为影响规律研究

B10和B30铜镍合金分别为船舶海水管路和冷却器的主要材料,二者由于镍含量不同腐蚀电位不同,管路与冷却设备连接后,B10和B30存在电偶腐蚀风险,特别是在流动海水加速腐蚀介质和腐蚀产物扩散工况条件。为控制B10/B30电偶腐蚀以延长海水管路系统使用寿命,本文通过电化学法测试了B10和B30管状偶对在静态以及1、3和5 m/s流速海水中的电偶电位和电偶电流,分析电偶腐蚀速率随时间和流速的变化规律。研究结果表明：在静态海水中,B10与B30的电偶腐蚀倾向较小,试验初期B10作为阳极腐蚀略有增加,实验40 h后电偶电流趋近于零;流动海水中,B10阳极极化电流密度和B30阴极极化电流密度显著增加,B10始终作为阳极电偶腐蚀显著加剧,1 m/s流速下的电偶腐蚀速率是静态下的79倍,且随着海水流速的增大,B10/B30电偶电流密度增大,电偶腐蚀速率加快,混合电位理论分析表明B10/B30电偶腐蚀速率是由B10阳极反应动力学和B30阴极反应动力学共同控制。     

阵列电极(WBE)联合线性极化技术(LP)研究海水-大气界面区碳钢的腐蚀行为

金属在海水-大气界面的水线腐蚀严重,腐蚀机理复杂,具有重要的科学研究价值。通过阵列电极(WBE)测试技术捕获部分浸泡于海水中的碳钢阵列电极的阴阳极分布规律;通过线性极化技术(LP)测试获得垂直于海水-大气界面的碳钢阵列电极列的腐蚀电流与腐蚀电位;通过电化学阻抗谱(EIS)与腐蚀形貌观察法相结合的方法探讨了垂直于海水-大气界面的碳钢阵列电极列的腐蚀机理差异。结果表明:垂直于海水-大气界面的碳钢分别在水线区域和近海水-大气界面的海水区域存在两个腐蚀峰,腐蚀峰的腐蚀电流是其他区域的3~10倍;大气中的腐蚀电位高于海水中,处于海水中的碳钢腐蚀电位随浸泡时间逐渐升高而处于大气中的腐蚀电位逐渐下降;海水中碳钢的腐蚀产物疏松、附着力差,在大气中则腐蚀产物致密、附着力强;海水-大气界面区碳钢的腐蚀是由电位差、溶解氧浓度、腐蚀产物等多因素控制的。     

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。     

CORROSION BEHAVIOR OF X70 PIPELINE STEEL IN SIMULATED KUERLE SOIL SOLUTION WITH CO2

采用动电位扫描、交流阻抗电化学方法和慢应变速率拉伸实验(SSRT)研究了CO2对X70管线钢在库尔勒土壤模拟溶液中应力腐蚀开裂(SCC)行为的影响, 并利用扫描电镜分析了不同CO2分压下的断面形貌. 结果表明: CO2能够与腐蚀膜FeCO3反应, 生成可溶性Fe的络合物 Fe(CO3)2 2-, 加速X70管线钢腐蚀; CO2与H2O形成H2CO3和HCO3-, 为阴极反应提供H+. X70管线钢在含 CO2溶液中的SCC机理为氢脆--阳极溶解协同机理, 且随CO2 分压的增加, 氢脆作用增大.     

X56钢焊接接头在海水中的腐蚀行为研究

采用失重法、常规电化学测试和扫描开尔文探针(SKP)技术研究了X56钢焊接接头在海水中的腐蚀,从而得到X56钢焊接接头在海水中的电偶腐蚀特点。结果表明,试样的腐蚀产物分两层。腐蚀速率由大到小的排序为焊缝母材热影响区。焊缝的腐蚀电流密度最大,电荷转移电阻最小;电偶电流随时间的增加逐渐稳定。另外,母材作为阳极得到了保护。随着浸泡时间的增加,SKP图中偶接界面处越来越明显。     

含氧介质中管线钢在沉积物下的腐蚀行为

采用自主设计的阵列多电极系统,研究了海砂覆盖条件下X65管线钢在含氧海水环境中的沉积物下腐蚀行为,并分析了管线钢的非均匀腐蚀过程。结果表明：海砂覆盖区的工作电极为阳极,阳极溶解产生的阳离子扩散至裸露区,导致该区域工作电极表面的pH降低,从而引发腐蚀;随着多孔腐蚀产物层的不断生成,临近海砂覆盖区的工作电极逐渐成为主要的阳极区,该区域发生严重的非均匀腐蚀;离海砂覆盖区较远的工作电极表面生成了CaCO₃沉淀,该沉淀层对基体起到一定的保护作用,可以使该区域的工作电极始终保持为阴极,从而使工作电极不被腐蚀。     

有机涂层/低合金钢体系在海水中电偶腐蚀

测量了低合金钢/有机涂层-低合金钢体系在海水中的电偶电位和电偶电流,结合电化学阻抗谱和线性极化技术,对比研究了该体系的电偶腐蚀过程。分析了浸泡过程中涂层失效与电偶腐蚀电化学参数的相关性。研究发现,当涂层的物理屏蔽能力很强,在浸泡初期阶段,体系的电偶电流密度几乎为零,基体金属没有腐蚀发生;浸泡中期基底金属发生腐蚀,该体系电偶电流密度迅速增大,低合金钢腐蚀速率增大;浸泡后期,低合金钢对涂层体系起保护作用,涂层阻抗不再下降,该体系的电偶电流密度趋于稳定。     

结合WBE与EIS技术研究环氧涂层下碳钢与铜合金在海水中的电偶腐蚀

目的 研究环氧涂层下碳钢与铜合金在海水中的电偶腐蚀行为及涂层整体和局部区域的劣化过程。方法 使用丝束电极（WBE）技术和电化学阻抗谱（EIS）技术研究丝束电极表面的电流密度分布和涂层阻抗谱演化,同时对比分析碳钢区域与铜合金区域涂层的阻抗谱特征。结果 阳极电流峰首先出现在碳钢局部区域,而电流密度较大的阴极电流峰主要集中出现在铜合金区域的边缘。当浸泡至122 h时,铜合金区域的涂层阻抗明显低于碳钢区域的涂层阻抗,且EIS响应出现了Warburg扩散阻抗特征。在浸泡456 h后,单根钢电极发生由阴极向阳极的极性转换。结论 涂层下碳钢与铜合金在海水中发生电偶腐蚀时,铜合金作为阴极被保护,但铜合金区域的涂层在阴极剥离的作用下加速劣化。在涂层劣化过程中,碳钢区域的涂层缺陷处成为腐蚀反应的阳极区,而主要的阴极区位于铜合金的边缘区域,这与溶解氧的“竞争效应”有关。由于涂层发生阴极剥离现象使得基底金属被腐蚀,从而导致涂层下单根钢电极的电流发生由阴极向阳极的极性转换。     

T2/TC4在静态人造海水中的电偶腐蚀行为研究

进行T2/TC4电偶对在静态人造海水中的电偶腐蚀实验,通过电化学工作站、原子发射光谱分析仪、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)研究T2/TC4在静态人造海水中电偶腐蚀时的铜离子释放速率与腐蚀行为。结果表明：当T2/TC4发生电偶腐蚀时反应强烈,T2为电偶对阳极发生加速腐蚀,TC4为电偶对阴极;与T2自腐蚀相比,T2/TC4电偶腐蚀的铜离子释放速率提高了数十倍,可以维持在160μg/(cm2.d)左右,能达到抑制大多数海洋生物附着的海洋防污要求;T2自腐蚀的腐蚀产物以Cu2O为主,与TC4电偶腐蚀后的T2试样表面无腐蚀产物覆盖。     

T2/TC4在静态人造海水中的电偶腐蚀行为

进行T2/TC4电偶对在静态人造海水中的电偶腐蚀实验,通过电化学工作站、原子发射光谱分析仪、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)研究T2/TC4在静态人造海水中电偶腐蚀时的铜离子释放速率与腐蚀行为。结果表明:当T2/TC4发生电偶腐蚀时反应强烈,T2为电偶对阳极发生加速腐蚀,TC4为电偶对阴极;与T2自腐蚀相比,T2/TC4电偶腐蚀的铜离子释放速率提高了数十倍,可以维持在160μg/(cm~2·d)左右,能达到抑制大多数海洋生物附着的海洋防污要求;T2自腐蚀的腐蚀产物以Cu_2O为主,与TC4电偶腐蚀后的T2试样表面无腐蚀产物覆盖。     

X70管线钢在含CO2库尔勒土壤模拟溶液中的腐蚀行为

采用动电位扫描、交流阻抗电化学方法和慢应变速率拉伸实验（SSRT）研究了CO2对X70管线钢在库尔勒土壤模拟溶液中应力腐蚀开裂（SCC）行为的影响,并利用扫描电镜分析了不同CO2分压下的断面形貌．结果表明：CO2能够与腐蚀膜FeCO3反应,生成可溶性Fe的络合物Fe（CO3）2^2-,加速X70管线钢腐蚀;CO2与H2O形成H2CO3和HCO3^-,为阴极反应提供H^＋．X70管线钢在含CO2溶液中的SCC机理为氢脆一阳极溶解协同机理,且随CO2分压的增加,氢脆作用增大．     

碳钢在模拟一级反渗透产水和海水中的腐蚀行为比较

采用丝束电极测试(WBE)、电化学阻抗谱(EIS)和挂片失重法研究了静态条件下碳钢在模拟海水淡化一级反渗透(RO)产水和海水中的腐蚀形态及其电化学特性。结果表明,碳钢在模拟一级RO产水和海水中腐蚀电位随时间延长而下降;在模拟一级RO产水15d的试验中,碳钢表面微阴极、微阳极的最大电位差始终大于110mV,腐蚀过程中阴极、阳极区域位置基本不变,腐蚀始终在局部区域进行,阻抗谱显示一个时间常数;在模拟海水中2d后碳钢表面微阴极、微阳极的最大电位差小于10mV,微阴极、微阳极区域位置在不断变化,发生全面腐蚀,随着腐蚀的进行碳钢电极的电化学阻抗谱上出现Warburg阻抗,腐蚀过程逐渐发展为扩散控制,表面生成的致密腐蚀产物对碳钢的进一步腐蚀起到了一定的抑制作用,碳钢腐蚀速率下降。碳钢在模拟一级RO产水中的表观腐蚀速率略大于模拟海水,因其实际腐蚀部位面积小而局部区域的腐蚀速率比在海水中更大。     

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.     

氯化铈对X80钢在鹰潭土壤模拟溶液中腐蚀行为的影响

采用浸泡试验、电化学阻抗、动电位极化曲线等方法研究了CeCl3对X80管线钢在鹰潭土壤模拟溶液中腐蚀行为的影响规律,对腐蚀宏观形貌进行了观察,采用X射线衍射分析X80钢表面的腐蚀产物。结果表明,当添加0.5～2.0g/L CeCl3时,降低了X80钢在该条件下的腐蚀速率,当CeCl3加量为1g/L时,腐蚀速率降至最低,这是因为当溶液中的Ce3+与阴极反应产生的OH-结合成Ce(OH)3和CeO2,这些表面产物隔离了X80钢与腐蚀介质的直接接触,增大了腐蚀反应阻力,从而使腐蚀速率下降。     

辽河油田土壤中溶解氧对X70管线钢腐蚀的影响

目的 降低腐蚀对油气管线运行的危害。方法 通过控制溶液中不同通氮时间,获得不同溶解氧浓度的辽河油田土壤模拟溶液,利用交流阻抗技术和动电位极化技术研究不同的溶解氧浓度对X70管线钢在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,以阐明该条件下不同浓度溶解氧对管线钢腐蚀行为的作用机制。结果 在该环境下,X70钢的腐蚀机理为阳极溶解机制。随着溶解氧含量的不断降低,电极极化电阻变大,腐蚀电流密度明显减小,此时,电极表面点蚀坑数量也变少,点蚀坑的直径变小,金属腐蚀速率显著下降。当溶解氧质量浓度为10.0 mg/L时,试件的腐蚀速率最大,腐蚀现象最明显。当溶解氧质量浓度从10.0 mg/L降低至0.3 mg/L时,金属电极表面生成了一层以FeCO3为主的腐蚀产物膜,产物膜明显抑制了腐蚀反应的进行,对X70钢起到保护作用,此时试样腐蚀现象最不明显。结论 溶解氧浓度的不同导致了X70管线钢电极表面产物膜形态的不同,从而影响了该环境下金属的电化学腐蚀行为。     

X65管线钢在模拟海水环境中的腐蚀行为

采用失重法,SEM,扫描开尔文探针(SKP)技术等方法研究了X65管线钢在模拟海水环境中的腐蚀行为;采用电化学方法研究了温度、SO_4~(2-)含量对X65管线钢在模拟海水环境中腐蚀行为的影响。结果表明:随着SO_4~(2-)量的增加,腐蚀速率呈现增大的趋势;随着温度的升高,X65钢的自腐蚀电流密度增大,但增大的幅度却逐渐减小;随着浸泡时间的延长,X65钢的平均腐蚀速率呈现下降趋势,但局部腐蚀进一步加重且出现明显的点蚀现象。