钢芯铝绞导线大气腐蚀产物层的结构及腐蚀机理

在模拟大气腐蚀环境中,采用干/湿NaHSO3+NaCl水溶液盐雾试验研究钢芯铝绞(ACSR)导线腐蚀产物的相组成及腐蚀层结构,讨论其腐蚀机理。结果表明:ACSR导线中单股铝线或镀锌钢芯线的腐蚀主要表现为点蚀,腐蚀产物组成复杂,主要为锌和铝的氢氧化物、硫酸盐与氯化物的复式盐;在腐蚀初期,内外层铝股线及钢芯线表面镀锌层开始形成点蚀坑,逐步形成连续的腐蚀层;由于镀锌层和内层铝股线之间构成原电池,因为牺牲阳极效应,镀锌层腐蚀速率最大;而内层铝股线受到保护,腐蚀速率最小,外层铝股线腐蚀速率居中。     

在役输电线路钢芯铝绞线腐蚀状态评估与分析

为研究在役钢芯铝绞线(ACSR)的腐蚀状态,对典型气候下其各组成部分的腐蚀情况进行了宏观和微观研究,并结合其运行环境,分析了腐蚀原因。结果表明,腐蚀较为严重的是外层铝绞线,局部已出现腐蚀坑,钢芯基体未发生明显腐蚀;腐蚀产物可以降低铝绞线的腐蚀速率,但其对钢芯的腐蚀速率有提高作用。建议应更加注重外层铝绞线的腐蚀监测工作。     

钢芯铝绞架空导线微动疲劳断口形貌

在自制的微动疲劳试验装置上进行钢芯铝绞导线(ACSR)的微动疲劳试验,采用扫描电子显微镜观察分析内、外层铝股线断口特征,研究其微动疲劳断裂机制。结果表明:铝股线的断股大多发生于导线与线夹的最后接触点处。微动振幅为1.0 mm时,在较低循环周次下(1.6×107),铝股线只发生正断;随着循环次数增加,铝股线断股数量增加,且发生45°及"V"形断裂。铝股线疲劳断口由疲劳源区、疲劳裂纹扩展区、瞬断区构成,呈现弯曲疲劳和扭转疲劳两种不同的断裂方式。     

20钢在CO_2/水溶液气液两相流液相中的腐蚀行为

利用SEM,XRD,EDS等研究了20钢在CO2/水溶液气液两相分层流液相中的腐蚀速率、腐蚀形貌以及腐蚀产物膜层的成分,并初步分析了其腐蚀行为机制。结果表明:随着时间的延长20钢腐蚀速率呈现不规则齿状规律变化,在4 h和8 h分别出现腐蚀速率峰值,腐蚀速率分别为2.27 mm/a,1.66 mm/a,5 h和12 h时出现腐蚀速率的谷值为1.02 mm/a,在8 h时腐蚀产物膜层由厚度为6μm左右致密的内层膜和厚度为9μm左右疏松的外层膜组成,腐蚀产物的主要组成元素为Fe、C、O,内层产物膜中Fe、C与O原子比稳定,而外层产物膜层的Fe、C与O原子比在膜层厚度方向上变化较大。     

架空导线不同防腐措施的耐腐蚀性能比较

为探究常见架空导线耐腐蚀性能,对普通钢芯铝绞线、铝包钢芯铝绞线、防腐型钢芯铝绞线和碳纤维复合材料芯架空导线进行中性盐雾腐蚀实验。结果表明：普通钢芯铝绞线的腐蚀情况最为严重;而铝包钢芯铝绞线因避免了异种金属接触,内层铝线和铝包钢线表面腐蚀程度较低,表明铝包钢芯铝绞线耐蚀性优于普通钢芯铝绞线。防腐型钢芯铝绞线由于防腐脂的物理隔绝作用,受到防腐脂保护的铝线和钢芯在实验周期内均未见明显腐蚀迹象。而碳纤维复合材料芯导线,因碳纤维复合材料芯化学性质稳定,耐腐蚀性能优异,其紧密绞合的型线阻止了腐蚀介质向绞线内部渗透,绞线的耐腐蚀性能显著优于普通导线。     

耐张线夹内钢芯铝绞线断裂原因及断口特征

针对一起运行18a的耐张线夹处导线失效事故,采用宏观检查、扫描电镜、力学性能测试及金相组织检验等分析手段,由失效线夹特征及绞线断口形貌、组织性能劣化特点研究了其失效原因和机理。结果表明,耐张线夹铝管一侧压痕明显,另一侧积垢;外层铝股表面有大量腐蚀坑;铝股及钢芯的断面收缩率增加10%以上;铝股、钢芯断口纵向金相纤维特征弱化,钢芯断口颈缩处纤维特征消失。该次断线主要是线夹压接不良致管内钢芯铝绞线与线夹接触面腐蚀,灰尘、腐蚀产物在管内结垢,发热量增加,绞线温升,材质劣化而引起的。     

35kV架空输电线路钢芯铝绞线内层铝股线的腐蚀失效分析

采用SEM和EDS对福建省某海岛上失效的35kV钢芯铝绞线进行表面和断口的形貌观察和成分分析。结果表明,表面主要由铝,Al(OH)3和Al5(CO3)3(OH)13·xH2O等物相组成,组成的元素除了铝、氧外,还含有碳、硅、硫、氯、钠、镁、钙等。碳、硅等元素集中在表面以及距表面250~500μm处。海洋大气、CO2和尘埃等腐蚀介质导致内层铝股线严重腐蚀,大量腐蚀产物粘附在基体上,表面上有以腐蚀区域为核心的发散裂纹。在腐蚀、振动和线张力的作用下,疲劳裂纹扩展带呈现半椭圆轮廓线,最终导致材料断裂。     

油气田腐蚀环境中N80钢和3Cr钢的腐蚀行为

采用失重法、X射线衍射法、扫描电镜观察及能谱分析等方法比较研究了N80钢和3Cr钢在模拟胜利油田某油井腐蚀环境中的腐蚀行为。结果表明:在试验条件下,N80钢和3Cr钢的腐蚀速率随腐蚀时间的延长均呈现先急剧降低后缓慢降低的趋势,N80钢的腐蚀速率明显高于3Cr钢的;腐蚀360h后,N80钢表面形成的腐蚀产物膜呈双层结构,XRD测试结果表明两层产物膜均由FeCO_3构成,后期沉淀形成的外层膜较为疏松,原位形成的内层膜致密完整,计算得到双层产物膜的平均密度为1.54g/cm~3;3Cr钢表面形成的腐蚀产物膜为致密完整的单层膜结构,由FeCO_3和Cr(OH)_3构成,产物膜平均密度为2.571g/cm~3。3Cr钢表面形成的腐蚀产物膜的保护性远远优于N80钢表面形成的腐蚀产物膜的。     

Cr、V合金化弹簧钢腐蚀产物的相组成与转化

采用中性盐雾腐蚀实验对不同Cr与V含量的合金弹簧钢进行了24~288 h的腐蚀实验，用光学显微镜(OM) 观察腐蚀样品的表面宏观形貌，通过扫描电镜 (SEM) 观察腐蚀产物 (简称锈层) 截面情况，用能谱仪(EDS) 分析确定了腐蚀产物中Cr、V和Cl含量与分布情况，用X射线衍射 (XRD) 和Rietveld分析确定了腐蚀产物各锈层相的相对含量。结果表明：当腐蚀时间达到288 h时，钢表面逐渐形成内层 (30~50 μm) 和外层 (100~180 μm) 的两层结构锈层。其中外层主要是由γ-FeOOH组成，很容易剥落；而内层包含α-FeOOH和Fe₃O₄，结构较致密，与基体结合比较牢固。Cr和V在内层锈层中明显富集，而没有Cl^-，说明在内层锈层区域Cl^-侵入受到阻止；而外层锈层中Cr和V基本没有富集，且含有一定量的Cl^-；通过XRD分析腐蚀的不同阶段和不同部位的锈层成分图谱及相对含量关系，分析了γ-FeOOH形成和γ-FeOOH转化为α-FeOOH的过程。基于上述分析构建了不同相的转化模型。     

福建某海岛架空输电钢芯铝绞线的失效分析

采用XRD、SEM和EDS对福建省某海岛上35 k V失效的钢芯铝绞线进行形貌和成分分析。结果表明:内层铝绞线表面主要由Al、Al(OH)3和Al5(CO3)3(OH)13·x H2O等物相组成。在断口上除了Al、O等元素外,还含有C、S、Cl、Na、Mg、Ca等。海洋大气、CO2和尘埃等腐蚀介质导致内层铝股线遭受潮的海洋大气腐蚀、应力腐蚀、小孔腐蚀等,使内层铝股线严重腐蚀。     

Q235钢在采出液中表面产物膜的结构及其对腐蚀的影响

对Q235钢在模拟某油田采出液中形成的表面产物膜,采用光学显微镜、扫描电镜(SEM)观察其表面形貌,通过X射线(XRD)和能谱分析产物膜的组成,用失重法测定并研究表面垢的生长对腐蚀的影响。结果表明,Q235钢在50℃的试验溶液中形成的表面产物膜有三层结构,外层FeCO3晶体较疏松,内层FeCO3晶体较紧密,中间层介于二者之间,表面膜的主要成分为铁的碳酸盐。试验前3天腐蚀速率最大为0.1531mm/a,随着第一层膜的形成以后腐蚀速率开始下降,24天时形成沉积膜腐蚀速率降到最低为0.0259mm/a,腐蚀至34天时,由于形成的第三层膜比较松散,腐蚀速率开始回升,34天后腐蚀速率基本稳定。     

大跨度桥梁索缆模拟酸雨加速腐蚀行为研究

采用RH402定氢仪和盐雾腐蚀试验方法研究了索缆用镀锌钢丝在模拟酸雨腐蚀介质中的腐蚀行为,并用XRD表征腐蚀产物.结果表明,经2.5个月腐蚀后,位于索缆外层钢丝的镀锌层发生局部耗尽,而钢丝的氢含量随暴露时间延长呈增加趋势;经2个月和3个月腐蚀的索缆镀锌钢丝的主要腐蚀产物分别为3Zn(OH)_2·ZnSO_4·5H_2O和ZnSO_3·2H_2O与Fe_6(OH)_(12)CO_3.提出三个腐蚀阶段以描述索缆镀锌钢丝在模拟酸雨中的腐蚀过程.     

镀锌钢在红沿河大气环境中的腐蚀行为

目的研究镀锌钢在红沿河地区SO2和Cl-含量较高的大气环境中的腐蚀行为与机理。方法根据GB/T 6464—1997将制备好的试样在红沿河核电厂进行现场暴晒试验,分别暴晒4、12、18、24个月后取回试样。利用失重分析、X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)等技术,观察与分析试样暴晒后的腐蚀产物。结果镀锌钢腐蚀失重随暴晒时间的延长而线性增加;随着暴晒时间的延长,锌镀层表面形成的腐蚀产物成分变化不大,以Zn12(SO4)3Cl3(OH)15·5H2O和6Zn(OH)2·Zn SO4·4H2O为主;腐蚀产物随暴晒时间的延长逐渐增加,产物形貌略有变化,以球状和针状为主。暴晒18个月后,腐蚀产物分为双两层,内层致密,外层疏松;暴晒24个月后,腐蚀产物厚度稍有增加,疏松层向致密层转变。结论 SO2与Cl-是镀锌钢在红沿河地区的大气腐蚀过程的主要影响因子。镀锌钢表面形成的腐蚀产物对锌镀层的保护作用较差。     

Ti3SiC2在900℃与1000℃下的热腐蚀行为

研究了Ti3SiC2三元层状陶瓷材料在900和1000℃下由Na2SO4盐膜引起的热腐蚀行为，用XRD及SEM分析了腐蚀产物膜的成分、结构和形貌等。实验表明，腐蚀膜由TiO2和SiO2混合组成：在结构上明显地分成两层，外层晶粒粗大且多孔，内层晶粒细小且致密。Ti3SiC2与熔融盐接触时遭受较严重的腐蚀。     

N80油套管钢CO2腐蚀产物膜的力学性能

N80油套管钢CO2腐蚀产物膜力学性能的测试结果表明,腐蚀产物膜的弹性模量与硬度从内层到外层逐渐降低,弹性模量平均值为110 GPa.疏松的腐蚀产物膜内产生拉应力,应力大小随膜层的厚度增加而增加,腐蚀产物膜在试样表面稳定形成以后,内应力便趋于一个定值,大小约为46 MPa.外层腐蚀产物膜的断裂应力、应变分别为55.6 MPa和5.06×1O-4,小于内层膜断裂应力与应变(197.3-234.4 MPa和1.79×10-3-2.13×10-3).同样,内层膜与基体的粘附力要明显高于外层膜与内层膜.腐蚀产物膜内应力可以导致外层膜破裂.     

红壤中变电站接地网金属材料的腐蚀行为分析

采用扫描电镜 (SEM)、能谱 (EDS) 和X 射线衍射 (XRD) 等技术对红壤中变电站接地网服役长达13 a的镀锌扁钢进行了形貌分析和腐蚀产物分析。结果表明,该镀锌扁钢受到严重腐蚀,腐蚀产物主要由FeOOH,Fe₃O₄和Fe₂O₃等组成,腐蚀产物分层的原因是新生成的腐蚀产物沉积在金属/腐蚀产物层界面或腐蚀产物开裂处,同时S和Cl对内层腐蚀产物具有较大的影响。Tafel测试结果表明,在腐蚀电流峰值附近,SO₄^2-与Cl^-的百分比为1∶2时,两者对镀锌Q235碳钢在该红壤中的腐蚀性影响具有等效作用。通过室内加速实验模拟镀锌Q235碳钢在该红壤中的腐蚀发现,镀锌Q235碳钢的腐蚀速率呈现先增大后减小的规律,该加速实验在未改变镀锌Q235碳钢腐蚀机理的同时具有较好的加速效果。     

三种典型接地极材料在陕北土壤模拟溶液中的腐蚀行为

采用浸泡试验、电化学极化和EIS测试、SEM和EDS等方法,研究了Q235碳钢、镀锌钢、镀铜钢在陕北土壤模拟溶液中的腐蚀行为。结果表明,几种材料的耐蚀顺序依次为镀铜钢>镀锌钢>Q235碳钢;Q235碳钢表面的腐蚀产物具有明显的层状结构,内层腐蚀产物较致密,对基体的保护作用明显,外层腐蚀产物的含氧量高,较疏松;镀锌钢和镀铜钢表面的腐蚀产物主要为锌和铜的氧化物。     

N80钢CO2腐蚀产物膜研究

在模拟油田CO2腐蚀环境下，用XRD、EDS和SEM研究了N80钢腐蚀产物膜的形成与发展情况。结果表明，在本试验条件下N80钢CO2腐蚀产物膜对基体具有一定的保护作用，可以降低腐蚀速率。腐蚀产物膜分3层，讨论了3层膜的结构特征与形成机理。初步研究了腐蚀产物膜的破坏特征。腐蚀产物膜的晶体类型是（Fe,Ca)CO3复盐。     

IN718高温合金热腐蚀行为及其对力学性能的影响

研究了 IN718高温合金在650℃下的熔盐(75%Na2SO4 25%NaCl)热腐蚀行为及其对合金力学性能的影响.研究表明,IN718合金热腐蚀层分为两层,外层由Fe3O4,FeCr2O4和Cr2O3等氧化物组成,内层由Ni和Ni的硫化物组成.热腐蚀过程中S沿晶界快速扩散并在晶界形成硫化物.IN718合金在650℃,100 h浸盐热腐蚀预处理后,室温拉伸性能和650℃拉伸强度变化不大,合金在650℃拉伸塑性略微降低,但650℃,700 MPa持久性能显著降低,其主要原因是S降低晶界强度,同时外加应力提高腐蚀速率.     

347不锈钢在硝酸熔盐中的腐蚀行为研究

通过2000 h浸泡实验,研究了347不锈钢在565 ℃下硝酸熔盐 (60%NaNO₃+40%KNO₃) 中的静态腐蚀行为。采用增重法测量347不锈钢在不同时段的重量变化,得到材料的腐蚀动力学曲线,利用XRD、SEM/EDS对347不锈钢表面及横截面腐蚀产物形貌、成分和结构进行分析,并讨论相关腐蚀机理。结果表明,347不锈钢在565 ℃下硝酸熔盐中的腐蚀表现为增重,前300 h腐蚀速率很快,300 h后腐蚀速率逐渐减缓。随着腐蚀时间延长,其表面氧化层中的尖晶石形状逐渐由针状和片状转变为块状,2000 h时基本全部趋于块状。腐蚀达到2000 h时,347不锈钢的外层腐蚀产物厚度均匀且较疏松,并且出现一定程度的开裂,由Fe₂O₃和NaFeO₂组成;内层腐蚀产物厚度不均匀且较致密,主要为 (Fe,Cr)₃O₄。