CO2增采环境下X70管线钢的应力腐蚀开裂行为研究

在CO₂增采（CCS?EOR）环境下,研究了X70管线钢在不同CO₂压力下的腐蚀开裂行为及其机理。 使用高压反应釜及模拟采出水溶液,对现场环境进行了模拟;通过电化学实验,研究了X70管线钢在CCS?EOR环境下的腐蚀速率与腐蚀机理;通过慢应变速率拉伸实验,研究了模拟环境下X70管线钢的腐蚀开裂行为;通过扫描电镜,分析了不同CO₂压力下X70管线钢的腐蚀开裂机理。 结果表明,X70管线钢的腐蚀速率随着CO₂压力的增加而增加;X70管线钢表面产生的腐蚀产物膜不能保护金属基体,而且加剧局部腐蚀;在腐蚀产物膜的影响下,CO₂压力的增高使X70管线钢应力腐蚀敏感性增加,X70管线钢腐蚀开裂同时受金属表面裂纹的影响。     

徽量稀土对X70管线钢腐蚀规律研究

采用土壤模拟溶液浸泡方法,通过测试X70管线钢的自腐蚀电位、交流阻抗,并配合扫描电镜,研究了徽量稀土金属铈对X70管线钢腐蚀电化学行为的影响．研究结果表明,随着浸泡时间的延长,试样的腐蚀率先升高后降低又升高．徽量稀土的加入提高了X70管线钢的自腐蚀电位,同时抵制了X70管线钢的均匀腐蚀．     

X70管线钢热浸渗铝处理后盐雾腐蚀行为

利用热浸渗技术对X70管线钢表面进行了渗铝处理,通过SEM和EDS观察了X70管线钢渗铝处理前后表面微观形貌和化学元素的变化,采用XRD分析了其盐雾腐蚀前后表面物相,研究了渗铝处理对X70管线钢盐雾腐蚀的影响。试验结果表明,盐雾腐蚀后未处理试样表面点蚀较为严重,热浸渗铝处理后试样表层形成一层致密的Al2O3层,有效地阻止了腐蚀性介质Cl-离子和基体活性铁的接触;热浸渗铝后X70管线钢渗铝层组织有多种析出物,其表层黑色物质为FeAl,有效地抑制了表面点蚀的发生;未处理试样表面含铁量高,产生活性铁原子,是盐雾腐蚀发生点蚀主要因素。     

X70管线钢于内蒙古苏里格大气田土壤中的腐蚀特征

利用SEM,EDS,XRD及失重法研究了X70管线钢在不同含水量的苏里格大气田土壤中的腐蚀行为.实验结果表明,随着含水量的增加,钢的腐蚀速率先增大后减小,水的质量分数为10%时腐蚀速率最大;通过对腐蚀形貌的观察发现,X70钢为不均匀腐蚀;EDS和XRD分析显示X70钢的腐蚀产物主要为铁氧化物(Fe2O3,Fe3O4).     

X70管线钢在南海环境下的腐蚀行为研究

由于海底环境复杂,海底管线钢经常面临严重的腐蚀风险。通过动电位极化技术和交流阻抗技术,探究了静水压力、溶解氧质量浓度及硫酸盐还原菌（SRB）接种时间对X70管线钢在南海模拟溶液中的电化学腐蚀行为,并结合电子显微镜表征技术分析了腐蚀形貌,阐明了三种环境因素共存条件下对X70钢腐蚀行为的作用机制。结果表明,X70管线钢在接种SRB的实验环境中的自腐蚀电流密度是无菌时的2倍;在0～3.5 MPa的压力下,腐蚀程度先加剧后减缓;SRB和溶解氧共存时,氧的存在抑制兼性厌氧菌SRB的数量,从而起抑制腐蚀的作用。     

X70管线钢焊接接头组织及其海水腐蚀规律

对X70管线钢现场实际焊接工艺下的焊接接头,采用显微镜、电化学方法及失重法等方法和手段对母材、焊缝、热影响区进行了显微组织分析和在海水中的极化曲线、腐蚀速率的测试,研究焊接接头在模拟海水环境中的腐蚀性能.研究表明,X70管线钢焊接接头各区域组织不均匀,实验室模拟海水环境下的电化学行为、腐蚀速率存在明显差异;在海水腐蚀过程中腐蚀电位和腐蚀速率会发生变化,热影响区(HAZ)与母材及焊缝形成电偶腐蚀,接头腐蚀以点蚀为主.     

埋地管线钢应力腐蚀敏感性分析

采用慢应变速率法对X60管线钢进行模拟土壤和真实土壤的应力腐蚀试验研究。通过试验研究可知:X60管线钢在模拟高pH值和低pH值土壤溶液以及真实土壤中慢拉伸都产生应力腐蚀。这3种介质产生的应力腐蚀都存在敏感应变速率范围,远离该范围,产生应力腐蚀的敏感性下降。同时,运用灰色理论计算灰色关联度对3种腐蚀介质敏感性进行了数据分析。试验结果和灰色理论分析表明:X60管线钢在3种介质溶液中的腐蚀敏感性依次为土壤1NNa2CO3+1N NaHCO3NS4。     

海洋环境下X52管线钢的腐蚀行为研究

海洋环境下的油气管道（X52管线钢）极易受到腐蚀的影响。采用电化学测试技术,并通过观察腐蚀形貌的方法,分析了海洋环境下溶解氧质量浓度、pH、静水压力对X52管线钢腐蚀行为的影响。结果表明,随着环境pH的升高,X52管线钢腐蚀减缓;随着溶解氧质量浓度和静水压力的升高,X52管线钢腐蚀加剧。在不同条件下,X52管线钢的腐蚀行为受阳极活化溶解控制,并且出现局部点蚀现象。     

炉卷轧机X70级管线钢组织与性能研究

采用低碳、低硫和微合金化成分设计,在1200-1220℃加热温度、790-830℃终轧温度、500-550℃终冷温度控制工艺下进行热轧处理,对3500 mm炉卷轧机生产的X70管线钢进行组织性能检验。结果表明,所生产的X70管线钢均满足西气东输二线X70级管线钢的技术要求。     

低铬X70管线钢组织及其抗CO2

为了明确Cr的质量分数高低对埋地用输油输气管线钢性能的影响,设计了4种Cr的质量分数的X70管线钢,研究了不同Cr的质量分数下管线钢组织及其力学性能,并采用高温高压反应釜进行了实验钢的CO₂腐蚀试验.结果表明：钢中加入0.1%~0.8%的Cr后,其组织均由针状铁素体和准多边形铁素体构成,Cr元素均呈现明显的沿晶界分布状态;随着Cr的质量分数的增加,钢板强度随之升高,晶界中Cr分布密度随之增大,Cr（OH）₃在腐蚀产物膜中的富集量增加,促使钢板的平均腐蚀速率降低;同时由于Cr（OH）₃可以有效阻碍阴离子穿透腐蚀产物膜,因而大大减少了Cl-的催化作用导致的点蚀,使得钢板点蚀速率明显降低.     

X80和X70管线钢在NaHCO3溶液中钝化膜的电化学性能

采用动电位极化、交流阻抗和电容测量等方法研究了X80和X70管线钢在0．5mol／L NaHCO3溶液中的活化-钝化行为及生成的钝化膜的电化学性能。极化曲线表明,X80和X70钢在-0．16～0．90V发生了钝化,X70钢的雏钝电流密度（ip）约为18．38μA／cm^2,而X80钢的维钝电流密度约为6．76μA／cm^2。交流阻抗表明,X80钢表面生成的钝化膜比X70钢的更加致密,均匀性更好,与原子力显微镜（AFM）的观察结果相吻合。电容测量表明,X80和X70钢在该溶液中表面生成的钝化膜在-0．20～0．80V为n型半导体,且X80钢比X70钢表面钝化膜的施主密度更低,空间电荷层更厚,耐蚀性更好。     

平面应变压缩条件下管线钢的再结晶研究

平面应变压缩实验机对X70管线钢在平面应变压缩条件下的再结晶行为进行了研究。研究表明在实验条件下，本钢种只发生动态回复，不发生动态再结晶。同时探索出一种新的管线钢原奥氏体晶界腐蚀方法。     

外加阴极电位对X100管线钢近中性pH值应力腐蚀开裂行为的影响

采用慢应变速率拉伸实验研究了X100管线钢在NS4溶液中,在外加阴极电位下的应力腐蚀开裂行为.结果表明,与在自腐蚀电位下相比,-900 mV SCE外加阴极电位没有明显增强其近中性pH应力腐蚀开裂(NNpH-SCC)敏感性;但是,当外加阴极电位为-1500 mV SCE时,其NNpH-SCC敏感性显著增强.与X80管线钢在外加阴极电位下的NNpH-SCC敏感性相比较后表明,外加阴极电位对X80管线钢的NNpH-SCC敏感性影响更加强烈.     

应力对X70钢在NaHCO3溶液中腐蚀行为的影响

采用电化学交流阻抗技术和显微微观观察研究了X70钢在0．5mol／LNaHCO3＋0．5mol／LNaCl溶液中的腐蚀行为。分析了外加应力水平对开路电位、极化电阻及表面形貌的影响。结果表明,在弹性载荷范围内,X70钢的耐蚀性下降。外加应力主要从两个方面促进了金属的腐蚀溶解：首先是在应力集中区域,原子排列发生形变,随着外加应力的增大,晶格缺陷增多,原子活化能提高,从而使平衡电位急剧下降;二是在应力集中区域,表面钝化膜发生不同程度的破坏或局部减薄,导致在钝化膜破裂或薄弱的位置上发生优先腐蚀并溶解。在外加应力和侵蚀性介质的共同作用下,X70钢表面的钝化膜破裂,试样局部塑性变形增加,导致局部电位发生变化,从而使其与周围基体形成了大阴极小阳极的腐蚀微电池,为点蚀形核创造了条件。     

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.     

稀土镁复合处理对X70管线钢组织和性能的影响

采用金相观察、硬度测试、力学性能测试等方法,研究了稀土镁处理对X70管线钢组织与性能的影响.结果表明,微量稀土镁可显著减小晶粒尺寸,提高X70管线钢室温和高温的力学性能;但随温度升高稀土镁对材料的高温力学性能影响会逐步减小.