换热器T2紫铜管在水线部位的腐蚀机理研究

目的基于对换热器中T2紫铜管因受残留水作用而出现泄漏降压现象的研究,分析换热器T2紫铜管在水线部位的腐蚀机理。方法通过T2紫铜管的润湿试验,对腐蚀样品进行宏观和微观形貌观察,对点蚀坑部位的腐蚀产物进行EDS和XPS等表征手段分析,探究腐蚀产物的成分和结构,从而推导出反应机理。结果铜管水线上部位和下部位都以均匀腐蚀为主,但是颜色有所差异。水线部位以点蚀为主,肉眼即可见排成直线的斑点状腐蚀坑,腐蚀产物的颜色主要为黑色和绿色。根据表征分析结果可知,腐蚀体系中含有HCO_(3)^(-)和SO_(4)^(2-)。腐蚀产物的组成有,内层Cu_(2)O,外层CuO,水线部位和水线以下部位铜管表面还有一层CuCO_(3)Cu(OH)_(2)膜。结论根据腐蚀产物的元素分析可知,在HCO_(3)^(-)和SO_(4)^(2-)共同存在的环境中,铜具有很高的点蚀敏感性,T2紫铜管很容易发生局部腐蚀,加之氧浓差电池的作用,水线部位铜管发生严重的点蚀以致穿孔失效。

脉冲电流对电化学除氯的影响

目的探究不同电流密度下,直流和脉冲2种电流模式对钢筋混凝土电化学除氯的影响,降低钢筋渗氢量,减小通电后阴极产生的氢气使钢筋发生氢脆的风险,提高除氯效率,改善电化学除氯效率的均匀性。方法通过在电流密度为2、3、4A/m2的条件下,对混凝土进行直流和脉冲电流电化学修复,测定处理后的钢筋的释氢电流,计算释氢总电量,来表示钢筋渗氢量,对比处理后强电流区和弱电流区混凝土的氯离子含量,分析2种方式除氯效率的均匀性,同时用扫描电子显微镜观察电化学除氯前后混凝土的微观结构。结果计算得到不同通电电流密度下钢筋的释氢总电量和除氯效率,脉冲电流的释氢总电量比直流电流低约20%,而除氯效率提高了约10%。结论增加电流密度可以提高除氯效率,但是会增加钢筋发生氢脆的风险。相较于直流电流,脉冲电流电化学修复可以降低钢筋渗氢量,显著提高弱电流区的除氯效率,从而改善除氯效率的均匀性。

几种超级不锈钢在模拟烟气脱硫环境中的点蚀行为

目前,针对904L,254s Mo和2507等几种主要备选超级不锈钢在烟气脱硫环境中的耐点蚀性能缺乏系统研究。在温度分别为20、40、70℃的死亡绿液溶液中,利用循环伏安曲线和扫描电镜(SEM)法,对316不锈钢和超级不锈钢904L、254s Mo及2507的极化行为和点蚀形貌进行了研究。结果表明:在该环境中,升高温度可降低4种不锈钢表面钝化膜稳定性并提高其点蚀敏感性;在不同温度环境下,316不锈钢均有严重的点蚀现象发生,而254s Mo和2507不锈钢表面均无明显点蚀迹象;在20℃时,904L不锈钢表面无明显点蚀迹象,40℃时,其表面出现典型的点蚀形貌,但点蚀坑尺寸较小,在70℃的高温下,其点蚀坑尺寸明显增大,点蚀损伤严重;254s Mo和2507均适合作烟气脱硫设备材料,而316、904L在该环境中需谨慎使用。

溪洛渡水电站铜镍合金冷却器腐蚀机理研究

针对溪洛渡水电站某机型推导油冷却器腐蚀穿孔现象,从使用环境、材质质量等方面进行了腐蚀机理的物理和化学分析研究,通过宏观腐蚀形貌观察和光学显微镜观察,发现了点蚀坑所在位置的铜管内部特征,分别开展了白铜管内壁腐蚀形貌、元素分析,壁腐蚀产物和点蚀坑状腐蚀产物的XRD分析以及EDS能谱元素分析,最终找到了发生腐蚀穿孔的内在和外在原因。该研究成果可供其他大型电站在进行冷却器选型和故障分析时参考。

Cr对ZG04Cr13Ni4Mo马氏体不锈钢力学和腐蚀性能影响的研究

通过显微组织观察、力学性能和电化学性能测试,研究了不同Cr含量的ZG04Cr13Ni4Mo低碳马氏体不锈钢力学性能和抗腐蚀性能的变化规律。结果表明:随着Cr含量增加,经620℃回火热处理后,其屈服强度逐渐下降,伸长率逐渐提高,但材料的抗拉强度基本保持不变甚至略有上升。同时,随Cr含量的升高,材料抗点蚀能力逐渐上升,当Cr含量从11.5%增加到12.0%和从13.5%增加到14.0%时,点蚀电位有一个跳跃式的上升。Cr含量的升高可小幅改善钝化膜的保护性能,并显著降低稳态点蚀的生长速度。

海洋环境中碳钢和不锈钢螺栓紧固件的腐蚀机制差异研究

通过对碳钢和不锈钢紧固件在海洋环境中的腐蚀特征、腐蚀产物和电偶极化等内容的比较性研究,提出了两种不同的腐蚀机制。对于碳钢紧固件,锈层增加了额外的IR降,削弱了阴极区对阳极缝隙区的极化作用,供氧的差异导致螺纹曝露部位的腐蚀更为严重,腐蚀形式以均匀腐蚀为主。对于不锈钢紧固件,缺氧的环境导致螺纹缝隙部位的钝化膜性能劣化,螺杆曝露区对螺纹缝隙区的电偶极化作用促使缝隙区腐蚀更为严重,腐蚀形式以点蚀为主。针对碳钢和不锈钢紧固件在海洋环境中的不同腐蚀机制,提出了差异化的腐蚀防护技术思路。

HCO_3^-和SO_4^(2-)对Cu点蚀行为的影响

在不同浓度配比的HCO_3^-和SO_4^(2-)混合溶液中,利用循环极化电化学测试方法和SEM,对Cu工作电极的循环极化行为和点蚀表面形貌进行了系统的研究.结果表明,在高电位范围的循环极化实验中,Cu的点蚀行为可分为活性溶解型点蚀和钝化膜破裂型点蚀;随SO_4^(2-)浓度的升高Cu点蚀的敏感性增大.由于HCO_3^-与SO_4^(2-)的协同作用,随HCO_2^-浓度升高点蚀敏感性呈先增大后减小的规律.在钝化膜破裂型点蚀中,SO_4^(2-)提高Cu点蚀的诱发能力;HCO_3^-降低Cu点蚀的诱发能力.2种离子对点蚀自修复能力的影响无明显规律.

HCO_3^-和Cl^-混合体系中Cu的点蚀行为研究

在HCO_3^-和Cl^-浓度不同的溶液中,用循环极化的电化学测试方法和SEM,对Cu的循环极化行为和点蚀表面形貌进行了研究.结果表明,该体系中Cu的腐蚀行为可概括为活性溶解型腐蚀、钝化型腐蚀、活性溶解型点蚀和钝化膜破裂型点蚀等4种类型;在HCO_3^-或Cl^-单独存在环境中,Cu表面不发生点蚀,只有Cl^-和HCO_3^-共同存在且起协同作用时,Cu表面才发生点蚀;活性溶解型点蚀区域中,点蚀敏感性随Cl^-浓度的升高而增大,而随HCO_3^-浓度的升高先增大后减小;钝化膜破裂型点蚀区域中,点蚀敏感性随Cl^-浓度的升高和HCO_3^-浓度的降低而增大.

油气管道在役焊接研究进展

油气管道在役焊接是管道修复和抢修的重要发展方向之一,从在役焊接影响因素和工艺评定两方面介绍了国内外油气管道在役焊接技术的研究进展。根据国内外在役焊接接头出现的失效研究案例,分析了影响管道在役焊接的主要因素,认为除烧穿和氢致开裂以外,介质热分解、管壁渗碳、管壁渗氢、应力腐蚀、疲劳等问题亦应成为焊接工艺评定的主要考虑因素。结合油气管道现场焊接经验,提出目前管道在役焊接所遇到的预热、层间温度难以达标等问题以及相关的解决方法。

硼酸缓冲溶液中pH值和Cl^-浓度对Cu腐蚀行为的影响

在硼酸缓冲溶液中,采用动电位极化、电化学阻抗谱(EIS)和半导体电容分析方法分别研究了Cu电极的极化行为及其表面人工Cu_2O钝化膜的化学稳定性.结果表明,低pH值、高Cl^-浓度均造成Cu_2O钝化膜的破坏和溶解.高Cl^-浓度时,Cu_2O钝化膜的半导体性质由p型转变为n型,使Cl^-更容易进入钝化膜与Cu^+络合,并破坏钝化膜从而加速腐蚀.高pH值、低Cl^-浓度有利于Cu_2O钝化膜稳定.

换热器T2紫铜管在潮湿状态下的腐蚀机理研究

研究了换热器中的T2紫铜管在为期2年的保养中因受残留H2O及挥发水蒸汽作用而出现泄漏降压的现象.利用SEM,OM和体视显微镜观察发现,在Cu管与不锈钢折流孔构成的所有缝隙部位都发生了严重的腐蚀,而且在少数位置发生了穿孔.润湿实验表明,T2紫铜管外表面与折流孔孔壁之间形成的缝隙足够小,以至于可以对Cu管外表面上结露的薄水膜产生虹吸作用,形成连接Cu管表面与折流孔孔壁的液体.因此,在Cu管外表面与缝隙部位Cu管间存在供氧差异,Cu管外表面为富氧区,而缝隙部位Cu管表面为贫氧区.电位监测结果表明:表面带有氧化皮的外部Cu管的电极电位高于缝隙部位裸Cu管的电极电位,二者之间形成电偶电池,折流孔部位的Cu管表面为阳极区,外部Cu管表面为阴极区.供氧差异和电偶的联合作用是导致Cu管折流孔部位发生严重局部腐蚀的原因.

几种超级不锈钢在模拟烟气脱硫环境中的缝隙腐蚀行为研究

在70℃的死亡绿液中,对316不锈钢以及超级不锈钢904L,254sMo和2507的人造缝隙电极进行了循环伏安测试和腐蚀形貌观察。结果表明,在70℃的死亡绿液中,254sMo和2507不锈钢具有良好的耐缝隙腐蚀能力,316和904L不锈钢的缝隙腐蚀损伤均十分严重。在缝隙边缘,316和904L不锈钢均呈现"蕾丝盖"结构,254sMo和2507不锈钢未见该腐蚀形貌。在缝隙腐蚀坑底部,超级双相不锈钢2507呈现电偶腐蚀的形貌特征。

几种超级不锈钢在模拟低温多效海水淡化环境中的点蚀行为研究

在温度分别为20,40和70℃的2倍浓缩海水模拟溶液中,利用循环伏安曲线测试和SEM观察研究,对316不锈钢和超级不锈钢904L、254sMo以及2507的极化行为和表面点蚀形貌进行了研究。结果表明,在该环境中,升高温度可降低316、904L、254sMo和2507等4种不锈钢表面钝化膜的稳定性并提高其点蚀敏感性。在不同温度中,316不锈钢表面均发生严重点蚀损伤,而254sMo和2507不锈钢表面均无明显点蚀迹象。在低温时,904L不锈钢钝化膜击穿电位较高,点蚀坑尺寸较小,点蚀倾向较低;在高温时,其点蚀电位显著降低,点蚀坑尺寸明显增大,点蚀倾向较大。

HCO_3^-,SO_4^(2-)和Cl^-混合体系中Cu点蚀行为的研究

在HCO_3^-浓度为0.08 mol/L及不同浓度配比的SO_4^(2-)和Cl^-混合溶液中,利用循环极化电化学测试方法和SEM,对Cu工作电极的循环极化行为和点蚀表面形貌进行了系统的研究.结果表明,SO_4^(2-)或Cl^-均能促进Cu的阳极溶解,且二者间存在交互作用.Cl^-能降低Cu电极的腐蚀电位,增强其电化学活性.在点蚀敏感区域图中,Cu发生点蚀的临界Cl^-浓度为0.02 mol/L.当Cl^-浓度较低时,SO_4^(2-)对点蚀敏感性无影响;当Cl^-浓度为中等时,SO_4^(2-)抑制点蚀;当Cl^-浓度较高时,SO_4^(2-)使Cu点蚀敏感性先升高后降低.无论SO_4^(2-)浓度的高低,Cl^-都能促进点蚀.在本研究体系中,Cu的点蚀敏感性强烈地受到Cl^-和SO_4^(2-)的影响.

AH32耐蚀钢显微组织对其腐蚀行为的影响

根据《油船货油舱耐蚀钢性能标准》规范,通过浸泡实验测量了AH32耐蚀钢在货油舱底部模拟环境中的腐蚀过程.采用失重测量、电化学极化与阻抗方法、扫描电镜和电子探针等手段,分析了AH32耐蚀钢显微组织对其腐蚀行为的影响.实验结果表明:模拟货油舱底板腐蚀实验中,AH32耐蚀钢的轧制面因珠光体所占面积分数小而腐蚀速率较低,其横截面则因珠光体面积分数大而造成腐蚀速度较快,而且二者的腐蚀速度均随浸泡时间的延长而加速.此外,轧制面表面有均匀腐蚀和因夹杂物溶解所形成的蚀坑,而横截面的腐蚀则沿条带状珠光体组织而有选择的进行.样品的珠光体区域在浸泡后有碳富集,这是造成腐蚀随浸泡时间延长而加速的原因.

AH32长尺试样在模拟海洋潮差区腐蚀行为的电偶电流研究

利用自制的模拟实验装置模拟实海潮差,监测了在模拟潮差区内AH32长尺试样的电偶电流和电极电位变化情况。结果表明,由于供氧差异形成的宏电池作用,AH32长尺试样在潮差区和全浸区内的电极电位分布不均衡,引发了内部的电偶电流,其实质为阴、阳极反应产生的净电流。在潮差区内,AH32长尺试样不同部位的电偶电流随潮位运动发生周期性变化;当潮位最高时,所有部位的电偶电流均处于极大值状态,且中间潮位部位的电偶电流最大,由此所引起的阳极电流也最大。根据电偶电流的变化计算出的干燥、润湿和浸没状态的时间分布表明,AH32长尺试样在潮位区不同部位的腐蚀量取决于润湿和浸没时间在该部位的分配。各部位在浸没态时存在宏电池作用,产生电偶电流。而在润湿态下,由于薄液膜的溶液电阻很大,导致宏电池驱动电位几乎等于在薄液膜上的电压降,因此宏电池作用极弱,且不产生电偶电流。润湿时间和润湿电量的关系显示,潮位运动中AH32长尺试样的最大润湿时间出现在平均中潮位以上的部位,表明因润湿引起的该部位的腐蚀失重最大。结合由浸没态引起的平均中潮位腐蚀失重最大的结果可以确定,在潮水涨落过程中AH32长尺试样的最大腐蚀失重量应出现在平均中潮位偏上的部位,这与腐蚀速率的测量结果一致。

静水压力对金属腐蚀热力学及动力学的影响

以热力学和动力学为基础,分析了静水压力对电极反应中材料的活度、环境中离子的活度、气体的溶解度、活度或逸度的影响,讨论了静水压力对海水环境中的pH值及化学平衡的作用,给出了静水压力与电极反应平衡电极电位和交换电流密度的关系式,并建立了静水压力影响活性金属腐蚀行为的理论模型。研究表明,静水压力可提高材料、环境中离子及溶解气体的活度,且这与其偏摩尔体积密切相关;静水压力对异相材料的活度差异具有放大效应,异相材料的偏摩尔体积相差越大,活度的差异越明显。升高静水压力可降低金属Fe和Al阳极溶解反应的平衡电极电位,同时降低其交换电流密度;升高静水压力可提高吸氧反应的平衡电极电位,降低其交换电流密度;升高静水压力可降低析氢反应的平衡电极电位,增大其交换电流密度。

静水压力对超纯Fe腐蚀行为的影响

采用失重测试、动电位极化和电化学噪声研究了静水压力对超纯Fe在3.5%NaCl中腐蚀行为的影响。利用离散小波分析方法去除噪声信号的直流漂移,然后进行散粒噪声和随机分析;利用Hilbert-Huang变换对噪声信号进行时频分析;用SEM观察腐蚀试样的表面形貌。失重测试和动电位极化的研究结果表明,增大静水压力提高了超纯Fe在3.5%NaCl中的腐蚀速率。电化学噪声分析结果表明,在整个浸泡期间,增大静水压力促进了点蚀的发展,提高了局部腐蚀的倾向。在浸泡初期,超纯Fe以发生局部腐蚀(如点蚀形核、亚稳态点蚀、点蚀)的模式为主,增大静水压力对点蚀形核过程有一定的抑制作用,降低了点蚀孕育速率,但对亚稳态点蚀和稳态点蚀的发展过程有促进作用,提高了点蚀生长概率;随着浸泡时间的延长,其逐渐转为以均匀腐蚀的模式为主,增大静水压力仍然促进亚稳态点蚀和稳态点蚀的发展,提高点蚀生长概率,但是却相对地抑制了均匀腐蚀过程。

静水压力对超纯Al/超纯Fe电偶中超纯Al腐蚀行为的影响

采用动电位极化和电化学噪声方法在3.5%NaCl中研究了静水压力对超纯Al/超纯Fe电偶中超纯Al腐蚀行为的影响。利用离散小波变换去除噪声信号的直流漂移,然后进行散粒噪声和随机分析;利用HilbertHuang变换对噪声信号做时频分析;用SEM观察腐蚀试样的表面形貌;用有限元方法模拟压力分布。结果表明,不同静水压力下超纯Al在3.5%NaCl溶液中皆自钝化,与超纯Fe偶合后发生点蚀。随静水压力的升高,超纯Al/超纯Fe的电偶电位逐渐降低,电偶电流逐渐增大。静水压力越高,经电偶腐蚀后超纯Al表面形成的点蚀坑尺寸越小且分布更加均匀。静水压力的提高加速了电偶腐蚀中超纯Al的点蚀孕育速率,但抑制了点蚀生长概率,降低了局部腐蚀倾向。静水压力为常压时,点蚀可沿水平、竖直方向扩展;在静水压力存在的条件下,点蚀更易于沿水平方向扩展。