13Cr-N80油管钢在不同浓度NaCl溶液中的电偶腐蚀行为

采用电化学方法,研究了超级13Cr-N80油管钢电偶对在不同浓度NaCl溶液中的电偶腐蚀行为,采用SEM分析了电偶对中被腐蚀试样的腐蚀形貌,并利用EDS和XRD分析手段分析了其腐蚀产物。结果表明,在不同浓度NaCl溶液中,13Cr与N80之间均存在明显的电位差,13Cr与N80偶接时均发生了不同程度的电偶腐蚀,电偶对中N80作为阳极被加速腐蚀,而13Cr作为阴极得到保护,超级13Cr-N80油管钢电偶对必须对N80防护后方可偶接使用;随着NaCl溶液浓度的增大,超级13Cr-N80油管钢电偶对的电偶电流密度减小,电偶对中N80的腐蚀程度降低,且其表面的腐蚀产物主要由Fe3O4组成。     

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。     

pH值对超级13Cr钢在NaCl溶液中腐蚀行为与腐蚀膜特性的影响

采用全浸泡腐蚀方法,利用扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)、X射线衍射(XRD)、失重法、极化曲线和交流阻抗(EIS)等分析手段,对超级13Cr油管钢在不同pH值NaCl溶液中的腐蚀形貌、腐蚀速率、腐蚀产物及其腐蚀膜层的电性能进行了分析,研究了超级13Cr油管钢在NaCl溶液中的腐蚀行为与腐蚀膜层电性能,结果表明:超级13Cr油管钢在酸性的NaCl溶液中具有较好的抗腐蚀性能,其表面腐蚀膜层具有钝化特性,随着溶液pH值的降低,其腐蚀膜层的钝化性能增强,发生点蚀的倾向性减小,而发生全面腐蚀的倾向性增大,其腐蚀产物为Fe和Cr的氧化物组成。当溶液pH值大于4.5时,腐蚀速率随着溶液pH值的减小而增大;当溶液pH值小于4.5时,腐蚀速率随着溶液pH值的减小而减小。     

超级13Cr油管钢在不同浓度Cl-介质中的腐蚀行为

采用全浸腐蚀实验方法,通过扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析(EDS)、X射线衍射分析(XRD)、失重法、极化曲线等分析手段,对超级13Cr油管钢在不同浓度(5%,15%,25%,35%,质量分数)的NaCl溶液中的腐蚀速率、腐蚀形貌、腐蚀产物及电化学特性进行了分析,研究了Cl~-浓度对其腐蚀行为的影响。结果显示:超级13Cr油管钢在Cl~-浓度低于35%的NaCl溶液中具有较好的耐腐蚀性能,Cl~-浓度对其腐蚀行为有一定程度的影响,随着Cl~-浓度的增大,材料的耐腐蚀性能降低,被腐蚀倾向增大。较高的Cl~-浓度加速了材料表面点蚀的生长,引发局部腐蚀,进而导致全面腐蚀。Cl~-浓度的增大使超级13Cr油管钢的腐蚀速率增大,但随着腐蚀程度的加重,腐蚀产物增厚及覆盖面积增大,阻碍了基体和溶液的接触,从而减缓了腐蚀速率的增速,其腐蚀产物主要是由Fe和Cr的氧化物构成。     

哈氏C-276合金与16MnR钢在盐酸中的电偶腐蚀行为

石化厂急冷塔中的哈氏C-276合金和16MnR钢易形成电偶对,在塔中HCl气氛下发生腐蚀。测定了哈氏C-276合金与16MnR钢在10%盐酸中的自腐蚀速率、电偶腐蚀速率和稳态极化曲线,探讨了偶接时间、阴阳极面积比、环境温度及腐蚀液流速对阳极电流密度的影响。结果表明:2种金属偶接后,阴极哈氏C-276合金腐蚀速率得到抑制,阳极16MnR钢腐蚀速率急剧增大;2种金属自腐蚀电位相差超过200 mV,电偶电位接近16MnR钢的自腐蚀电位;随偶接时间延长,电偶电流不断衰减,24 h后趋于稳定;阳极电流密度随阴阳极面积比增大、温度升高而增大,但呈非线性增长,一定程度后增长趋势变缓;流动的腐蚀液中的阳极电流密度大于静止腐蚀液中的。     

CO2驱油井环境下N80钢与3Cr13钢的电偶腐蚀行为

N80钢与3Cr13钢常作为油管和水力锚等的材料使用,在CO₂驱油井环境中不可避免偶接使用易产生电偶腐蚀。为此,通过开展CO₂环境下N80钢和3Cr13钢的腐蚀速率试验和电偶腐蚀试验,明确了CO₂含量、温度、压力和矿化度等因素作用下2种钢的电偶腐蚀规律。结果表明：CO₂驱油井中2种钢产生电偶腐蚀,3Cr13钢为阴极,且不受电偶腐蚀影响,N80钢为阳极,电偶腐蚀速率增大;且N80钢的电偶腐蚀速率随CO₂含量、温度、压力和矿化度的增大而增大;电偶腐蚀敏感因子随CO₂含量和压力增大而减小,当CO₂含量达到20.0%时电偶腐蚀敏感因子为负值,随温度升高先减小后增大,随矿化度增加而增大,电偶腐蚀速率最大可高于常规腐蚀69%。     

Cl~-浓度对超级13Cr油管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)等手段分析了超级13Cr油管钢在NaCl溶液中的抗拉强度、延伸率、断裂时间、应力腐蚀开裂敏感性指数(kscc)和断口形貌,研究了Cl-浓度对其应力腐蚀开裂行为的影响。结果显示:当NaCl溶液浓度低于15%时,超级13Cr油管钢应力腐蚀的程度较轻,抗应力腐蚀开裂性能较好;而当NaCl溶液浓度大于25%时,其应力腐蚀的程度严重,抗应力腐蚀开裂性能较差;随溶液Cl-浓度的增大,超级13Cr油管钢的力学性能降低、抗SCC性能降低、应力腐蚀开裂的倾向增大、应力腐蚀开裂敏感性指数kσ和kε均呈现增大的趋势,且kε比kσ增大的趋势更明显;Cl-浓度对超级13Cr油管钢塑性的影响比对其抗拉强度的影响更显著。     

NiAl/AlBN封严涂层的电偶腐蚀行为

采用空气等离子喷涂工艺制备了NiAl/AlBN封严涂层。研究了NiAl/AlBN涂层在5%(质量分数)NaCl溶液中的电偶腐蚀行为。结合极化曲线、开路电位和微观形貌(SEM)观察,对封严涂层的腐蚀机理进行了探讨。通过计算出的平均电偶电流密度,评价了NiAl/AlBN封严涂层的电偶腐蚀敏感性。结果表明,AlBN涂层的腐蚀电位较NiAl涂层低,两者相差约70mV,电偶腐蚀过程中,腐蚀电位较低的AlBN涂层作为电偶对的阳极发生腐蚀,NiAl涂层作为阴极得到保护。NiAl/AlBN涂层的电偶电流密度为3.5331μA/cm2。电偶腐蚀后,电偶对的阳极、阴极的自腐蚀电位均降低了,阳极电位从-808mV负移到-883mV,阴极电位从-740mV负移到-800mV;电偶电位为-814mV。随着腐蚀时间的延长,AlBN涂层的防护性能逐渐减弱。     

热镀锌层对Q235钢在模拟混凝土碱性环境中的保护作用

为了探知DN25热镀锌钢管热镀锌层对Q235管材的保护作用,对比测量了不同模拟混凝土介质中Q235钢热镀锌前后的电极电位和两者间的电偶电流,从热力学和动力学方面判断镀锌层对Q235钢的保护作用。结果表明:在NaCl中性溶液及pH=10.0～13.0 Ca(OH)2溶液中,热镀锌层对Q235钢均有牺牲阳极的保护作用;在含Cl-模拟混凝土饱和Ca(OH)2碱性溶液[Ca(OH)2+NaCl,pH值为12.5]中,镀锌后的电极电位和电偶电流均波动较大,其电极电位比镀锌前的负,大部分时间内镀锌后流过的是阳极电流,某些瞬间镀锌前后间的电偶电流会发生逆转。     

飞机多金属耦合在溶液状态与大气状态下的腐蚀行为对比及当量折算研究

本研究改进了薄液膜测厚装置与电化学测量装置,搭建了溶液电化学测量平台,得到了飞机材料体系中7050铝合金、Aermet100高强钢、1Cr18Ni9Ti不锈钢和QA110-4-4铜合金极化曲线及由它们构成的四电极体系中各电极表面的电偶电流;分别构建基于二次电流分布和壳电流分布的Comsol仿真模型,得到了溶液状态下和100μm液膜下四电极体系的电位和电流密度分布;将四种金属放入溶液状态和大气状态下得到的腐蚀形貌与仿真得到的电位分布进行了对比分析,并对四电极体系中各电极表面进行局部电流密度的面积分,计算得到各电极表面的电偶电流,与测试得到的电流值进行了比较。结果表明:四电极体系中各电极表面电偶电流仿真值与测量值误差在10%以内,液膜状态下多电极表面电位分布区间要远远大于溶液状态下,对比分析腐蚀形貌与仿真电位分布,可以看出仿真得到的表面电位分布高于自腐蚀电位的电极且均出现不同程度的腐蚀损伤,而对低于自腐蚀电位的电极表面腐蚀不明显,证明了模型对电位分布预测的准确性;Aermet100钢在溶液和100μm液膜下出现极性反转现象,在液膜状态下Aermet100钢与7050铝合金作为多电极体系阳极,存在一定竞争关系,使得液膜状态下铝合金腐蚀坑数量和表面电偶电流要小于溶液状态下,铜合金和不锈钢在四电极体系中无论液膜状态还是溶液状态均充当阴极,极性不发生改变。根据腐蚀损伤等效原则,分别计算了溶液状态和液膜状态下不同面积比7050铝合金和Aermet100高强钢的折算系数,这对飞机环境适应性考核广泛采用的加速环境谱中折算系数的选取有一定的参考价值。     

高温高酸性环境下镍基合金718与异种金属偶接的电偶腐蚀行为

高温/高压高酸性腐蚀环境中镍基合金718常作为可靠的材料使用,但不可避免会与其他金属偶接使用,易产生电偶腐蚀。模拟150℃,H_2S分压1.0 MPa,CO2分压1.5 MPa,Cl~-浓度200 000 mg/L的高温高酸性腐蚀环境,采用高温高压电化学测试技术和浸泡腐蚀模拟试验,研究了镍基合金718分别与低合金钢35Cr Mo、C110和不锈钢13Cr偶接后的电偶腐蚀行为。结果表明:在模拟高温高酸性环境下,3种金属分别与718合金偶接后,均发生了一定程度的电偶腐蚀,其中C110电偶腐蚀速率最大,而不锈钢13Cr的电偶腐蚀速率最小。电偶腐蚀的驱动力是2种金属的自腐蚀电位差,异种金属偶接后的电偶效应与两偶接材料的电位差成正比,而阳极材料自身的极化特性决定了其与耐蚀合金偶接后的电偶腐蚀程度。     

Effect of corrosive media on galvanic corrosion of complicated tri-metallic couples of 2024 Al alloy/Q235 mild steel/304 stainless steel

Galvanic corrosion of tri-metallic couples is more complicated than that of bi-metallic couples. In this study, the effect of the pH of corrosive media on the galvanic corrosion of 2024 Al alloy/Q235 mild steel/304 stainless steel tri-metallic couples was investigated using potentiodynamic polarization, scanning electron microscopy, scanning vibrating electrode technique and a multi-channel galvanic corrosion meter. The results show that 2024 always acts as the only anode in 3.5 wt% NaCl at pH 5.56, 9.72 and 12.0, while both Q235 and 2024 act as anodes at pH 2.39 in the initial stage and then the role of Q235 changes at longer coupling time, which can be attributed to the effect of pH on the surface film of 2024. It is also found that the galvanic current density of a tri-metallic couple is the superposition of two bi-metallic couples when cathodic reactions are controlled by the diffusion of oxygen, otherwise it is smaller than that of the sum of two bi-metallic couples. The localized corrosion instead of uniform corrosion of anodic metal is accelerated by galvanic corrosion.     

船用继动器壳体材料的腐蚀性能分析

用电化学测试手段分别测定了 2 0钢、2Cr1 3、QAl9 2、QAl 1 0 3 1 .5和QAl1 0 4 4等 5种材料在NaCl溶液中的腐蚀电位及与QAl9 2偶接时的电偶腐蚀电流的变化 ,并对测试后各试样的腐蚀状态进行了观察。结果表明 ,铝青铜材料的抗腐蚀性比钢好。其中QAl 1 0 4 4的腐蚀电位最为偏正 ,但它与QAl9 2配副会对QAl 9 2产生较大的阳极电偶腐蚀 ;QAl9 2和QAl 1 0 3 1 .5材料与QAl 9 2配副均有较好的耐电偶腐蚀性能。研究结果对继动器壳体材料的选择具有指导意义     

高温高压酸性气井油套管钢在超临界CO_2环境下的腐蚀行为

高温高压酸性气井腐蚀环境恶劣,油套管腐蚀、变形、破损等事故频繁发生,严重影响气井安全生产。为了解掌握油套管钢的腐蚀类型、严重程度及耐蚀性能,利用高温高压反应釜在模拟井底实际工况条件下研究了J55、N80、P110、13Cr、S13Cr 5种油套管材质的抗CO_2腐蚀性能,运用失重法、扫描电镜(SEM)和能谱分析等技术,重点分析了腐蚀速率、腐蚀产物膜形貌和腐蚀产物膜成分。结果表明:在本试验测试范围内,J55、N80、P110钢在90℃时腐蚀速率为最大,然后随温度升高而降低,属于极严重腐蚀;13Cr、S13Cr钢的腐蚀速率随温度的升高不断增大,在150℃达到最大值;5种材料的平均腐蚀速率随CO_2分压的增大呈先上升后下降的趋势;碳钢材质腐蚀类型主要为均匀腐蚀+局部腐蚀,含Cr钢材质腐蚀类型主要为均匀腐蚀;碳钢CO_2腐蚀产物膜主要成分为FeCO_3,同时夹杂有少量的Fe_3C和铁的氧化物或铁单质;13Cr和S13Cr钢CO_2腐蚀产物膜的主要成分为晶态FeCO_3和非晶态的Cr(OH)_3,此外,还含有少量的Fe或Cr的氧化物、碳化物和单质Fe等。     

连续重整装置中三通管开裂分析

采用宏观形貌分析、扫描电镜观察、电子探针能谱分析、电极电位测定和电偶电流测定等手段,分析了某石化公司连续重整装置中氢气与石脑油混合的三通管的开裂原因。结果表明:开裂邻近三通管与变径管的焊接焊缝处,导致三通管开裂的主要原因是叠加在气蚀、氯和硫腐蚀基础上的电偶腐蚀;开裂三通管材料为Cr5Mo钢,而焊缝材料为铬镍不锈钢,两者之间的电位差高达60 mV,形成了电偶腐蚀,其中三通管因其电极电位比焊缝的更负,成为电偶对中的阳极而被加速腐蚀,从而使三通管在邻近焊缝处的壁厚不断减薄并最终开裂。     

Stress corrosion cracking and hydrogen embrittlement cracking of welded weathering steel and carbon steel in a simulated acid rain environment

Abstract

The stress corrosion cracking (SCC) and hydrogen embrittlement cracking (HEC) characteristics of welded weathering steel and carbon steel were investigated in aerated acid chloride solution. The electrochemical properties of welded steels were investigated by polarisation and galvanic corrosion tests. Neither weathering steel nor carbon steel showed passive behaviour in this acid chloride solution. The results indicated that weathering steel had better corrosion resistance than carbon steel. Galvanic corrosion between the weldment and the base metal was not observed in the case of weathering steel because the base metal was anodic to the weldment. However, the carbon steel was susceptible to galvanic corrosion because the weldment acts as an anode. Slow strain rate tests (SSRT) were conducted at a constant strain rate of 7.87 × 10⁷ s^-1 at corrosion potential, and at potentiostatically controlled anodic and cathodic potentials, to investigate the SCC and HEC properties in acid chloride solution. The welded weathering steel and carbon steel were susceptible to both anodic dissolution SCC and hydrogen evolution HEC. However, weathering steel showed less susceptibility of SCC and HEC than carbon steel at anodic potential because of Cr and Cu compounds in the rust layer, which retarded anodic dissolution, and at cathodic potential due to the presence of Cr, Cu, and Ni in alloy elements, which inhibit the reduction of hydrogen ions. SEM fractographs of both steels revealed a quasicleavage fracture in the embrittled region at applied anodic and cathodic potentials.     

TA15钛合金与铝合金和结构钢接触腐蚀与防护研究

通过测定TA15钛合金与铝合金和结构钢组成的电偶对的电偶电流的方法,研究了TA15钛合金在使用中与铝合金和结构钢接触时产生电偶腐蚀的敏感性.结果表明:TA15钛合金与铝合金和30CrMnSiA钢接触时会产生严重的电偶腐蚀,必须进行防护处理方可使用;与30CrMnSiNi2A钢接触产生的电偶腐蚀比较轻微.对铝合金和结构钢进行表面处理可以降低电偶腐蚀敏感性,表面处理后喷涂底漆可进一步降低电偶腐蚀敏感性.     

Mechanism of the Sacrificial Protection of Stressed Low-Alloy Steel

We study the efficiency of sacrificial protection of stressed 40Kh low-alloy steel. Zinc and magnesium sacrificial anodes reliably protect steels against corrosion under elastic static and cyclic strains. In the plastic region, the efficiency of sacrificial protection decreases proportionally with stresses and is accompanied by oscillations of the current of the galvanic couple stressed steel specimen-sacrificial anode, which are attributable to juvenile areas on the strained surface of the steel and their repassivation. Correlations between the stresses that begin to cause corrosion losses of the steel at its sacrificial protection and current oscillations in the galvanic couple stressed steel specimen-sacrificial anode demonstrate a clear dependence of the efficiency of sacrificial protection on the intensity of current oscillations in the galvanic couple. We have established that loading of the steel stimulates the dissolution of the sacrificial anode, which can be explained by its electrochemical response in the galvanic couple to the deformational activation of the steel. Model experiments show that the rates of relaxation of strain-activated current of the galvanic couple and repassivation of the strained surface of the steel as well as the efficiency of sacrificial protection of the steel under loading are interrelated and depend on the speed of response of polarizing action of the sacrificial anode.__________Translated from Fizyko-Khimichna Mekhanika Materialiv, Vol. 40, No. 5, pp. 23–30, September–October, 2004.