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。     

高钢级管线钢外部应力腐蚀开裂风险因素研究

目前涉及到3个及以上风险因素的管线钢应力腐蚀研究还较少。为此,通过混合水平的正交试验法,采用慢拉伸试验研究了钢级、保护电位、温度、土壤环境等各敏感因素对高钢级管线钢应力腐蚀开裂行为的影响权重,并采用扫描电镜(SEM)观察了-1 500 m V(vs CSE)保护电位下高钢级管线钢在近中性和高pH值模拟土壤溶液中的应力腐蚀行为。研究结果表明:管线钢外部应力腐蚀开裂风险在设置的试验水平因素中,保护电位对应力腐蚀指数ISSRT影响的权重最大,随后依次是温度、钢级及土壤环境;保护电位-1 500 m V下,X70、X80管线钢在近中性和高p H值模拟土壤溶液中均具有较强的应力腐蚀敏感性,其SCC机制均为氢脆(HE)机制。     

0.8设计系数用X80管线钢在近中性pH溶液中的应力腐蚀开裂行为

采用慢应变速率拉伸(SSRT)实验研究了X80管线钢及其焊缝在近中性的NS4溶液中的应力腐蚀行为与敏感性。结果表明:X80管线钢及其焊缝主要是塑性损失,且焊缝塑性损失大于母材;X80管线钢及其焊缝在空气中属于典型的韧性断裂特征,在NS4溶液中属于穿晶应力腐蚀开裂(TGSCC),在NS4溶液中母材和焊缝断口中间区域比断口边缘区域表现出更明显的脆性断裂特征。电位在大于-749.86mV时,SCC机制为阳极溶解机制,在-749.86~-839.19mV之间时为阳极溶解和氢脆混合机制,小于-839.19mV时为氢脆机制。     

富锌涂层、阴极极化对管线钢应力腐蚀开裂敏感性的影响

为加强对油气管线钢腐蚀失效机理的认识,采用动态慢应变速率拉伸试验(SSRT),研究了弱酸性环境中富锌涂层与阴极保护对16Mn和X80 2种不同强度级别管线钢应力腐蚀开裂(SCC)敏感性的影响,探讨了2种管线钢的SCC机理.结果表明:在5%NaCl 0.5%CH3 COOH 酸性溶液中,16Mn钢的SCC机理以阳极溶解为主,富锌涂层和阴极保护均能有效提高16Mn钢的SCC抗力,前者效果优于后者;X80钢的SCC机理以氢脆为主,富锌涂层和阴极极化均促进其SCC过程,但富锌涂层提高X80钢SCC敏感性的程度低于与涂层自腐蚀电位相近的阴极极化作用.     

电镀废水处理中的活性炭有哪几点要注意的?

正库尔勒土壤模拟溶液中应力腐蚀开裂敏感性的影响[J].中国腐蚀与防护学报,2009,29(5):353-359.[9]赵新伟,张广利,张良,等.外加电位对X80管线钢近中性p H土壤应力腐蚀开裂行为的影响[J].油气储运,2014,33(11):1 152-1 158.[10]刘智勇,王长朋,杜翠薇,等.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[J].金属学报,2011,47(11):1 434-1 439.[11]王丹,谢飞,吴明,等.阴极电位对X80管线钢在碱性土壤模拟溶液中应力腐蚀行为的影响[J].中南大学学报(自然科学版),2014,45(9):2 985-2 992.     

极化电位对超级13Cr钢应力腐蚀开裂行为的影响

采用慢应变速率拉伸(SSRT)应力腐蚀开裂(SCC)的实验方法,通过应力应变(σ-ε)曲线、扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)和X射线衍射分析(XRD)等手段分析了不同极化电位下超级13Cr钢在NaCl溶液中的力学性能、腐蚀形貌、腐蚀产物和应力腐蚀开裂敏感性指数(Iscc),研究了极化电位对其抗SCC性能的影响。结果显示:随极化电位的升高,超级13Cr钢在5%NaCl溶液中的Iscc增大,其抗SCC性能降低;当极化电位低于-150mV时,超级13Cr钢的应力腐蚀程度较轻,抗SCC性能较好;当极化电位高于-90mV时,其应力腐蚀程度严重,抗SCC性能较差。     

管线钢在近中性pH值溶液中的应力腐蚀

为研究不同强度管线钢在近中性土壤环境中的耐腐蚀性能,模拟近中性土壤环境,采用C型环试样进行浸泡试验、电化学试验(极化曲线)来研究X80和X100这2种高强度管线钢在近中性环境中的应力腐蚀行为,采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)对试验后的试样腐蚀形貌、产物、结构进行了分析。结果表明:在模拟近中性土壤环境下,耐点腐蚀性能X100>X80,加载应力试样<不加载应力试样; 2种材料均表现出应力腐蚀开裂(SCC)敏感性,SCC敏感性X100>X80,说明随着管线钢强度的提高,SCC敏感性增大;应力腐蚀机制为阳极溶解(AD)+氢脆(HE)。     

X70钢在鹰潭酸性土壤中的应力腐蚀行为

在不同的阴极保护电位下,采用慢应变速率拉伸试验（SSRT）和电化学方法研究X70钢在水饱和鹰潭土壤中的应力腐蚀开裂行为,为酸性土壤地区的X70钢管线的腐蚀防护提供基础参考数据。结果表明,X70钢在实验所用的酸性土壤环境中能够发生穿晶应力腐蚀裂纹（TGSCC）;SCC萌生与外加保护电位有关,外加电位较高、X70钢完全受阳极过程控制时的SCC敏感性较低;外加电位较低、X70钢受阴阳极混合电极过程控制或完全受阴极过程控制时均能发生SCC,且其敏感性随外加电位的降低而增加,且完全受阴极过程控制时的SCC敏感性大大高于其它情况。     

电极极化对铝合金应力腐蚀断裂敏感性的影响

为了探讨极化对铝合金应力腐蚀断裂(SCC)敏感性的影响,采用慢应变速率拉伸技术研究了不同恒电位极化条件下7075T6,7075T7351,7075RRA铝合金的应力腐蚀行为.结果表明,在-1 200～-735 mV(vs SCE)电位范围内,无论是阳极极化还是阴极极化,甚至弱极化,都会增加7075铝合金在3.5% NaCl溶液中的应力腐蚀断裂敏感性,无论哪一种热处理状态的7075铝合金在极化电位下的ISSRT均明显高于腐蚀电位下的ISSRT.同时,有阴极极化时ISSRT值随电极极化增强而减小,阳极极化时ISSRT 值有随电极极化增强而增大的趋势.但不同热处理状态的7075铝合金受极化电位的影响程度不同.由此认为,阳极溶解和氢效应都是导致7075铝合金应力腐蚀开裂的重要因素,电化学保护方法并不适用于7075铝合金应力腐蚀断裂的防护.     

SRB+IOB对X100管线钢在常熟土壤模拟溶液中应力腐蚀开裂行为的影响

为了更好地研究管线钢在特定土壤模拟溶液中的应力腐蚀机理,证实MIC和SCC的协同性与相关性,采用慢应变速率拉伸(SSRT)试验研究了 SRB+IOB对X100管线钢在常熟土壤模拟溶液中应力腐蚀开裂行为的影响.结果表明:X100管线钢母材和焊缝试样在无菌和有菌(SRB+IOB)环境下的宏观断口均为斜断口,断裂面与拉伸轴方向大致呈45°,无菌环境下的断口颈缩程度均明显小于有菌(SRB+IOB)环境.母材和焊缝断口在无菌环境下均为韧性+脆性混合型断口,呈现准解理形貌,具有较高的SCC敏感性;在有菌(SRB+IOB)环境下均为韧性断口,呈现韧窝形貌,具有较低的SCC敏感性,且低于无菌环境.无菌环境下断口侧面的SCC裂纹明显多于有菌(SRB+IOB)环境.SRB+IOB的存在抑制了 X100管线钢的脆变,导致X100管线钢的SCC敏感性降低,其影响作用主要集中在材料的塑性.     

X100管线钢在含SRB的盐碱土壤溶液中的SCC行为

为证实SRB对X100管线钢在土壤中应力腐蚀行为的影响,采用慢应变速率拉神(SSRT)实验和SEM研究了X100管线钢在含有SRB的海滨模拟盐碱土壤溶液的应力腐蚀开裂行为.结果表明:X100钢母材和焊缝在无菌的海滨模拟盐碱土壤溶液的断裂模式为穿晶+沿晶SCC混合断裂,而在有菌的海滨模拟盐碱土壤溶液的断裂模式为穿晶SCC断裂;且X100钢母材和焊缝在无菌的海滨模拟盐碱土壤溶液中的SCC敏感性高于有菌时的,说明SRB的存在抑制了X100钢的脆变,导致X100钢的SCC敏感性降低.     

应力作用下X80钢焊接接头在近中性pH值溶液中的电化学行为研究

管线钢近中性p H值环境应力腐蚀开裂(SCC)是管线失效的一种重要形式,但其发生机理仍不清楚,现场实际发现其易发生在焊缝附近。采用动电位极化和电化学阻抗技术研究了外加拉应力对X80钢焊接接头在近中性p H值溶液中电化学行为的影响。结果表明:应力使X80钢母材和焊缝的腐蚀电位负移,腐蚀电流密度增大,应力促进了母材和焊缝的阳极溶解和阴极反应;在弹性变形区间,外加应力没有破坏腐蚀产物膜的完整性,腐蚀产物膜电阻几乎不变,应力使腐蚀产物膜孔隙结构变大,促进侵蚀性离子向电极表面扩散,母材和焊缝的电荷转移电阻明显减小;由于组织结构的原因,焊缝的应力影响系数比母材的大,X80钢焊缝比母材有更强的应力敏感性。     

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。     

国产管线钢的环境开裂性能研究

采用电化学测试和慢应变速率实验(SSRT)研究了国产X70管线钢在近中性pH和高pH溶液中的应力腐蚀破裂(SCC)行为.结果表明,X70钢在高pH溶液和近中性pH溶液中的阳极极化曲线表现出明显的差异:在高pH溶液中有明显的活化-钝化转变而在近中性pH溶液中则无;在近中性pH溶液中,X70管线钢的开裂模式是穿晶型的,具有准解理特征,并且随着外加阴极电位的降低,SCC敏感性增加,氢致破裂占主导;随温度的下降以及溶液中CO2含量的增加,溶液pH值降低,SCC敏感性增加.在高pH溶液中,在阴极极化时,X70钢表现出与在近中性pH溶液中类似的破裂行为和特征,即SCC敏感性随电位降低而增大,裂纹数目少而大,裂纹易扩展;但在阳极极化时,裂纹数目多而小,易萌生但难扩展.在2种溶液中阳极极化时,均存在SCC敏感电位区.     

国产管线钢的环境开裂性能研究

采用电化学测试和慢应变速率实验(SSRT)研究了国产X70管线钢在近中性pH和高pH溶液中的应力腐蚀破裂(SCC)行为.结果表明,X70钢在高pH溶液和近中性pH溶液中的阳极极化曲线表现出明显的差异:在高pH溶液中有明显的活化-钝化转变而在近中性pH溶液中则无;在近中性pH溶液中,X70管线钢的开裂模式是穿晶型的,具有准解理特征,并且随着外加阴极电位的降低,SCC敏感性增加,氢致破裂占主导;随温度的下降以及溶液中CO2含量的增加,溶液pH值降低,SCC敏感性增加.在高pH溶液中,在阴极极化时,X70钢表现出与在近中性pH溶液中类似的破裂行为和特征,即SCC敏感性随电位降低而增大,裂纹数目少而大,裂纹易扩展;但在阳极极化时,裂纹数目多而小,易萌生但难扩展.在2种溶液中阳极极化时,均存在SCC敏感电位区.     

X80管线钢在含硫酸盐还原菌的土壤环境中的应力腐蚀开裂行为研究进展

X80管线钢因具有高强度、高韧性、抗脆断等性能,已成为现代油气运输中应用最为广泛的钢材之一。X80管线钢在埋地土壤环境中不可避免地受到应力和SRB(Sulfate-reducing bacteria)的共同作用,近年来有关X80管线钢在含SRB的土壤环境中的应力腐蚀开裂已成为一个研究重点。综述了应力腐蚀开裂和SRB腐蚀的影响因素,总结了关于应力和SRB协同作用对X80管线钢腐蚀行为影响的研究现状,分析了现行研究的缺陷和不足,并针对这些问题对今后的研究进行了展望。     

X80钢在库尔勒土壤水饱和溶液中阴极保护电位的快速确定

目前,选取何种阴极保护电位可实现X80钢在库尔勒土壤体系中的最佳保护效果尚无文献报道。为此,通过阴极极化曲线确定了X80管线钢在库尔勒土壤水饱和溶液中阴极保护电位的大致范围;再借助电化学阻抗技术,考察了不同电位下X80管线钢在该土壤溶液中的Nyquist曲线,并根据电荷转移电阻的拟合结果确定了最佳的阴极保护电位,并通过浸泡试验进行了验证。结果表明:X80管线钢在库尔勒土壤水饱和溶液中的阴极保护电位范围约为-0.825~-0.975 V(vs SCE,下同),而最佳的阴极保护电位约为-0.875 V,此时保护度可达86%。电化学阻抗技术可以快速确定管线钢的阴极保护电位范围,且比极化曲线更为准确。     

温度对L450管线钢最小阴极保护电位的影响

通过动电位极化以及恒电位极化试验,采用失重法、阳极Tafel直线段反推法等技术手段,针对温度对最小阴极保护电位的影响,探究了不同温度条件下模拟土壤溶液中埋地管道L450的最小阴极保护电位,以期阴极保护系统达到最佳的保护状态,避免因阴极保护不足而造成管道腐蚀穿孔的现象,从而科学有效地提升管道腐蚀防护的适用性和正确性.结果 表明:对于运行温度≤40℃的管线,最小阴极保护电位应为Ep≤-850 mV(vs CSE,下同);对于运行温度40～60℃的管线,最小阴极保护电位应为-850 mV≤Ep≤-950 mV;对于运行温度60～ 80℃的管线,最小阴极保护电位应为-950 mV≤Ep≤-1000 mY;对于运行温度＞80℃的管线,Ep≤-1000mV.     

埋地管道阴极保护电位准则及电位测试方法

目前,埋地管道阴极保护常用-850 mV和-100 mV两大电位准则,如果阴极保护电位设置不当、测试不准会影响保护效果。结合理论与实践比较了两大电位准则的适用性;总结了常用的阴极保护电位测量方法及其适用的场合。结果表明:自腐蚀电位较正(-400 mV)时,2种准则都能有效降低保护对象的腐蚀;自腐蚀电位较负(-800 mV)时,-100 mV极化值下的保护效果更优;对城市在旧管网追加阴极保护时,可采用地表参比法监测管道防腐蚀层状况,采用断电法及-100 mV准则判断阴极保护效果。     

激光冲击对X70焊接接头慢拉伸电化学腐蚀的影响

为了改善X70管线钢焊接接头慢拉伸电化学腐蚀性能,用激光冲击波对X70管线钢焊接接头表面进行强化处理.采用慢应变速率拉伸法分析了X70管线钢焊接接头,在不同H2S浓度的NACE溶液(0.5%HAC+5%NaCl)中电化学腐蚀行为,测试了激光冲击处理前后X70管线钢焊接接头腐蚀电位,讨论了激光冲击处理对X70管线钢焊接接头腐蚀电位和断口形貌的影响.实验结果表明,激光冲击处理改善了X70管线钢焊接接头腐蚀性能,其SCC敏感性指数Iscc降低了6%.经激光冲击处理后试样自然腐蚀电位正移,极化电阻逐渐增大,其耐蚀性比原始状态有所提高.