Q420qENH钢及其焊接接头在模拟含PM_(2.5)的工业大气介质中干湿循环腐蚀行为研究

目的 研究桥梁耐候钢板材及其焊接接头在模拟含PM_(2.5)的西北工业大气环境中腐蚀行为的区别。方法 采用NaHSO_(3)+SiO_(2)的腐蚀介质进行干湿交替加速腐蚀实验,并采用腐蚀动力学、X射线衍射、扫描电镜+能谱、电化学测试等方法,分析了Q420qENH钢板材、焊缝及热影响区试样的腐蚀趋势、腐蚀类型及锈层的保护性,以及SiO_(2)对腐蚀的影响。结果 Q420qENH板材试样初期腐蚀速率大于焊接试样,中后期2种试样腐蚀速率逐渐下降并趋于一致。3种试样腐蚀类型均为不均匀的全面腐蚀,外锈层均疏松易脱落,但焊缝、热影响区内锈层比板材致密且与钢基体结合紧密,锈层中Cu、Ni元素含量明显高于板材试样。3种试样腐蚀30d的自腐蚀电流密度由大到小的顺序为板材>焊缝>热影响区,自腐蚀电位由大到小的顺序为热影响区>焊缝>板材,焊缝及热影响区试样的锈层电阻分别为板材试样的1.28倍、1.68倍。结论 PM_(2.5)中的主要成分SiO_(2)易在缺陷处沉积,成为腐蚀产物的形核基底,促进了腐蚀产物的非均匀形核,不利于锈层的致密性。热影响区和焊缝形成锈层的保护性、耐蚀性能优于板材试样。

强腐蚀环境下输电杆塔塔材腐蚀及寿命预测研究进展

随着我国特高压输电工程进一步发展,强腐蚀地区输电杆塔的腐蚀问题越来越凸显,探究输电杆塔塔材在强腐蚀环境下的腐蚀行为和腐蚀机理对于保障整个输电网的安全运行至关重要。本文结合输电杆塔服役环境和腐蚀失效情况,总结了主要大气污染物腐蚀影响机制,着重梳理了不同输电杆塔塔材在海洋大气、工业大气以及海洋-工业大气环境下腐蚀行为的差异性及不同腐蚀环境对同一塔材腐蚀影响情况,对比讨论了大气腐蚀相关性分析方法及寿命预测方法的优缺点,并对今后输电杆塔大气腐蚀研究工作的发展方向进行了展望。

550NH耐候钢在3种典型大气环境中的初期腐蚀行为

针对广西壮族自治区不同区域的气候特征,选择城市、工业、海岸3种典型大气环境开展了耐候钢的初期腐蚀行为研究。分别采用大气暴露腐蚀试验和电化学测量试验对550 MPa强度级别的550NH耐候钢的耐腐蚀性进行评估。结果表明,550NH耐候钢在城市大气、工业、海岸3种环境中的腐蚀速率依次增加。550NH耐候钢在3地腐蚀6个月后的腐蚀产物主要为Fe_(3)O_(4)、α-FeOOH、γ-FeOOH。腐蚀产物层致密且无贯穿性裂纹主要归因于550NH耐候钢中Cu和Cr元素对裂纹和孔洞的修复作用。550NH在模拟海洋环境和模拟工业环境中的电化学阻抗谱随着腐蚀时间的延长逐渐由1个容抗弧转变为2个容抗弧组成。

四川某页岩气管线环焊缝的失效原因

四川某在役页岩气集气管线T接处发现多处焊缝裂纹。采用宏观形貌、微观组织、力学性能以及断口分析等方法对失效管件进行了系统分析,讨论了硫化物应力开裂、氢致延迟裂纹和应力腐蚀开裂的可能性并运用慢应变速率试验验证焊缝在含杀菌缓蚀剂环境中的应力腐蚀敏感性。结果显示:由于不同程度的焊接余高超标、焊瘤等缺陷和不等厚焊接,受腐蚀介质影响,该管线环焊缝开裂的主要原因是应力腐蚀,同时部分焊缝存在氢致延迟开裂现象。

超超临界锅炉烟气环境中S31042、S31035、C-HRA-5奥氏体耐热钢热腐蚀行为研究

为研究超超临界锅炉过热器候选材料在高温烟气环境下的腐蚀行为,开展了3种奥氏体耐热钢S31042、S31035、C-HRA-5暴露于实验室模拟燃煤锅炉烟气中的热腐蚀试验。试验包括650、675、700、725℃4个温度,试样表面有无涂覆、涂覆真实煤灰、涂覆腐蚀性模拟煤灰3种工况,试验时长为500 h。通过试验研究获得了3种材料的腐蚀动力学曲线,采用XRD、SEM和EDS对材料的腐蚀行为进行了分析,并对比了3种材料的耐腐蚀性能。结果表明:在无涂覆和涂覆真实煤灰工况下,3种材料均表现出优秀的抗氧化和腐蚀能力;在涂覆腐蚀性模拟煤灰工况下,材料腐蚀加剧,腐蚀产物分层;不同表面工况下温度的影响有所不同;S31042材料的耐腐蚀性能最强,S31035和C-HRA-5材料相当。

小压下冷轧对热轧带钢氧化铁皮氢气还原动力学的影响

为了弄清小压下冷轧对热轧带钢氧化铁皮氢气还原动力学行为的影响,对热轧带钢分别进行了压下率分别为5%和10%的单道次冷轧实验。同时利用热重分析仪对经过5%冷轧和未冷轧氧化铁皮试样进行还原动力学实验,还原气氛为30%(体积分数)H 2-N 2混合气氛,还原温度为500~800℃。结果表明:经过5%和10%的小压下冷轧后,氧化铁皮表面出现大量裂纹。5%压下后氧化铁皮只开裂未剥落,10%压下后氧化铁皮已出现粉状脱落。在还原动力学实验中,在500~600℃下,经过5%压下后的氧化铁皮在还原过程中的诱导期变短,在700~800℃,诱导期变化不大。氢气还原氧化铁皮的控制性步骤可以分为:氢原子和氧原子在氧化铁皮层中的扩散、气-固的界面反应以及新相的形核和长大。在500℃时,5%冷轧和未冷轧氧化铁皮还原反应控制性步骤均为新相的形核和长大。在800℃时,两种样品还原反应控制性步骤变为气-固的界面反应。

塔河油田H_(2)S-CO_(2)-O_(2)共存体系下伴生气管道选材和内涂层评价

研究伴生气管道常用3种管材在H_(2)S-CO_(2)-O_(2)3种气体共存体系下的腐蚀行为,可为塔河油田伴生气管道的腐蚀防控提供指导依据。基于塔河油田典型腐蚀工况,以20钢、L245NS钢和3Cr钢为研究对象,利用高温高压釜试验对3种钢材典型H_(2)S-CO_(2)-O_(2)共存工况下的腐蚀速率和腐蚀产物进行研究,得到20钢腐蚀速率最大,L245NS钢腐蚀速率次之,3Cr钢腐蚀速率最小,3种管材的腐蚀产物主要是Fe、FeS、FeCO_(3)和Fe_(2)O_(3)。对塔河油田4种典型内防腐涂层进行腐蚀前后增重法和附着力测试研究涂层的耐蚀行为,涂层2的抗腐蚀性能和附着力效果最好。考虑性价比,最后选用“L245NS+涂层2”作为塔河油田伴生气管线的防腐措施。

同区域户外暴晒环境与棚下环境304不锈钢腐蚀规律对比研究

在海洋大气环境同区域户外暴晒和棚下两种典型环境下同步开展了304不锈钢腐蚀试验,通过宏观检查分析、腐蚀深度检测分析、微观形貌观察及能谱分析、电化学测试分析等手段,分周期研究了304不锈钢在户外暴晒环境和棚下环境的腐蚀行为,分析两种环境304不锈钢1年周期的腐蚀机理和腐蚀规律。研究结果表明:同区域户外暴晒环境与棚下环境304不锈钢腐蚀行为不完全一致,有着不同的腐蚀速率和腐蚀规律,棚下环境不锈钢表面润湿时间比较长,很快形成电化学微孔腐蚀条件,腐蚀速度比室外暴露环境快得多。研究成果对不锈钢在户外暴晒和棚下两种典型服役环境下的使用及防护有重要借鉴意义。

天然气管线钢X80在pH4.5 H_(2)S/CO_(2)共存环境的腐蚀失效机理

针对天然气管道的内腐蚀问题,利用高温高压反应釜模拟了低pH值及H_(2)S/CO_(2)共存环境,结合SEM、EDS以及XRD技术探讨了H_(2)S分压、实验温度以及外加应力对X80管线钢的腐蚀速率与腐蚀机理的影响。结果表明,纯CO_(2)腐蚀远较H_(2)S/CO_(2)共存时严重;含H_(2)S条件下,腐蚀产物膜中非晶态Cr(OH)_(3)能提升FeS膜的稳定性,起到表面保护和降低腐蚀速率作用。H_(2)S/CO_(2)共存时,X80管材发生H_(2)S腐蚀反应为主的均匀腐蚀,腐蚀速率随H_(2)S分压增大而升高;腐蚀速率随着环境温度的增加先增后减,在设定的实验条件下,最高的腐蚀速率发生在100℃附近;外加应力对腐蚀速率影响显著,腐蚀速率随应力增加快速升高。

环保缓蚀剂在金属管材中的应用研究进展

金属腐蚀问题一直是工业领域中难以彻底解决的问题,而传统缓蚀剂的毒副作用又会对环境和健康造成巨大隐患,这就为环保缓蚀剂的发展带来了新的机遇。本文综述了金属管材腐蚀的类型和成因、腐蚀防治措施、环保缓蚀剂作用机理及其在金属管材中的应用现状,对比了植物提取物缓蚀剂、生物聚合物缓蚀剂、离子液体缓蚀剂等环保缓蚀剂的技术优势和短板,总结了不同类型环保缓蚀剂的作用效果及适用条件,并对环保缓蚀剂未来的发展方向进行了展望。

海洋环境对直升机基础产品腐蚀行为影响研究

目的 研究螺栓、卡箍等直升机基础产品在海洋大气环境下腐蚀和力学性能随时间的变化规律,采用结构模拟连接件,验证直升机防护体系对基础产品的防护效果。方法 通过将螺栓、卡箍和连接件在外场暴露不同时间,在此期间定期对试验件表面状态和力学性能进行测试,分析海洋环境对直升机基础差的影响和机上防护方法的可靠性。结果 经过2a腐蚀后,螺栓表面发生了明显的腐蚀,但是腐蚀深度不大,抗拉强度维持在18.3 MPa,剪切强度从27.99 MPa下降到26.52 MPa。卡箍发生了腐蚀,橡胶材料老化严重,推出力降低80%,基本丧失锁紧性能。有涂层保护的典型连接件,表面厚度为66 mm,色差为0.3,光泽度变化1%,各项参数与未暴露时相比变化不大。结论 在海洋大气环境下,螺栓、卡箍等在未采取防护措施的情况下不建议使用,机上采用的防护措施有效,可对基体起到很好的保护作用。

镀锌层在室内模拟大气环境中腐蚀行为及寿命评估

针对电力金具镀锌层在大气环境中腐蚀及寿命评估问题,通过KY-YW40室内腐蚀试验箱分别模拟工业、海洋腐蚀环境,采用SEM、EDS、XRD等测试技术表征其腐蚀特性,采用灰色关联方法计算青岛市和重庆市江津区两地室内外腐蚀行为的相关性。结果表明:在0~96 h阶段,工业大气环境中镀锌层的腐蚀深度和腐蚀速率的变化明显高于海洋大气环境。在96~120 h阶段,海洋大气环境的腐蚀速率接近工业大气环境,镀锌层在工业大气环境中锈层稀疏多孔,锈层主要成分为Zn_(4)SO_(4)(OH)_(6);而在海洋大气环境中,锈层由稀疏转变成致密,Cl-易穿蚀锌层,造成铁基体腐蚀,锈层主要成分有Zn_(5)(OH)_(8)Cl_(2)H_(2)O和Fe(OH)_(2)。分别得到江津工业、青岛海洋大气环境室内外腐蚀时间相关模型:T_(0)=23.55T和T_(0)=19.63T,室内腐蚀试验与室外暴露试验关联度大于0.6,有良好相关性,可以有效评估工业、海洋大气环境下的腐蚀特性和寿命。

典型耐候钢在江津大气环境中暴晒1 a的腐蚀行为

目的研究3种典型耐候钢在江津大气环境中暴晒1 a的初期腐蚀行为。方法采用户外大气挂片、腐蚀质量损失、SEM、XRD、电化学等方法,研究Q355NH、Q460FRW、Q690的腐蚀速率、锈层形貌、锈层物相和锈层电阻,并与Q345碳钢进行对比。结果耐候钢和碳钢在大气暴晒初期的腐蚀规律是一致的,Q355NH、Q460FRW、Q690和Q345碳钢的腐蚀速率分别为0.0509、0.0536、0.0478、0.055 mm/a,Q690的腐蚀速率最小,约为碳钢的87%。耐候钢和碳钢的锈层都主要由α-FeOOH、γ-FeOOH和Fe_(2)O_(3)组成,耐候钢的锈层更致密,裂纹更少。Q355NH、Q460FRW、Q690的锈层电阻值分别为821.3、1005、1080Ω·cm^(2),碳钢为101.68Ω·cm^(2),耐候钢的锈层电阻值约为碳钢的10倍。Cr和Cu元素在耐候钢的锈层中富集明显。结论耐候钢的腐蚀速率低于碳钢,3种耐候钢的耐蚀性顺序为Q690>Q355NH>Q460FRW。Cr和Cu元素在锈层中富集,使耐候钢的锈层更致密,锈层电阻值更大,对钢基体的保护性更好。

基于多层线性模型的铝合金大气腐蚀规律研究

目的针对不同地区铝合金大气腐蚀差异性和样本数据利用不充分的问题,构建精度更高的铝合金大气腐蚀模型,研究铝合金在不同环境中的大气腐蚀规律。方法基于多层线性模型,构建具备层次结构的腐蚀率模型。以某型号铝合金腐蚀数据为研究对象,逐步建立零模型、随机系数回归模型、完整模型探究大气腐蚀规律,并进行预测评估。结果通过交叉验证进行模型评估,多层线性模型(MSE=0.0013)优于幂函数回归(MSE=0.0055),远优于线性回归(MSE=0.0316),模型预测精度提升。多层线性模型能有效分解总方差,增强了模型的可解释性。结论多层线性模型有效结合铝合金腐蚀数据区域差异性特征,能表征大气腐蚀规律,具有一定的实用价值。

排气系统用不锈钢在汽车尾气环境下的高温氧化行为

通过循环氧化实验研究了不同时间和温度对合成尾气气氛中444铁素体不锈钢氧化效率和氧化铁皮形貌的影响。结果表明,444铁素体不锈钢在合成尾气环境中950℃下氧化总质量的变化幅度比较小,950℃下氧化100 h后单位面积上的增重与1050℃下的增重相比降低85.7%左右。氧化温度在950℃及1050℃时金属表面氧化铁皮大致可以分为两层。表层氧化产物主要由Fe-Cr尖晶石和Mn-Cr尖晶石组成,内层以Cr_(2)O_(3)为主。氧化铁皮与基体金属界面处存在硅元素氧化物富集层,以及靠近氧化铁皮的基体中出现富硅和钛的内氧化物。当在1050℃下氧化反应进行70 h后,试样表面出现瘤状氧化物,其外层主要为铁氧化物,内层主要为铁铬氧化物。1050℃下不锈钢氧化过程中氧化铁皮和基体界面上可见三种突出物,突出物与硅富集层长大相关。

Ni18Co9Mo5在湿热海洋和亚湿热酸雨大气环境下的性能变化规律研究

目的研究Ni18Co9Mo5在湿热海洋环境(永兴)和亚湿热酸雨环境(重庆)下的腐蚀行为和力学性能规律。方法通过金属粉末注塑成形方法制备Ni18Co9Mo5样品,采用力学试验机、X射线衍射分析仪、扫描电子显微镜、能谱分析仪、金相显微镜对Ni18Co9Mo5在永兴和重庆典型大气环境下暴露试验18个月的性能变化规律进行研究。结果Ni18Co9Mo5样品的耐蚀性较差,在海洋环境和亚湿热酸雨下暴露2个月即出现明显的腐蚀现象,在平均相对湿度达到临界湿度(80%)基础上,腐蚀介质SO_(2)(亚湿热酸雨环境)和Cl^(-)(海洋环境)对Ni18Co9Mo5金属材料的早期腐蚀具有加剧作用。Ni18Co9Mo5在永兴试验18个月后,腐蚀产物较为疏松,且样品内外腐蚀区域均存在明显裂纹,其抗拉强度和冲击能量分别下降43%和60%左右;在重庆试验18个月后,其抗拉强度下降15%,冲击能量整体变化不明显。湿热海洋环境中侵蚀性强的Cl^(-)导致Ni18Co9Mo5发生点蚀,甚至裂纹萌生及扩展,加剧了样品基体的腐蚀,有效承载面积减小及裂纹导致力学性能明显下降。结论Ni18Co9Mo5在湿热海洋环境下的腐蚀程度和力学性能下降比亚湿热酸雨环境更为严重。

环境介质及充氢时间对40CrNi2Si2MoVA钢应力腐蚀行为的影响

采用双悬臂(DCB)试样和恒载荷拉伸应力腐蚀试验,研究环境介质及充氢时间对40CrNi2Si2MoVA超高强度钢应力腐蚀行为的影响作用。结果表明:40CrNi2Si2MoVA钢DCB试样在不同溶液介质中产生的应力腐蚀裂纹易在预制裂纹尖端出现分叉,且在生长过程中与预制裂纹轴线方向的夹角不断增大,最后趋近垂直于预制裂纹;Cl−比SO_(4)^(2−)对40CrNi2Si2MoVA钢应力腐蚀的影响更大,能更加明显地加速裂纹的萌生扩展;随充氢时间的增加,40CrNi2Si2MoVA钢断裂时间缩短,材料的塑性降低、脆性增加,断裂逐渐由韧性断裂转变为脆性断裂。

基于综合智能模型的碳钢大气腐蚀重要变量提取和依赖关系挖掘

针对碳钢在大气腐蚀过程中影响变量多且作用机制复杂的问题,提出一种基于综合智能模型的重要变量挖掘框架,利用该框架可以挖掘影响碳钢早期大气腐蚀的重要环境变量及其对腐蚀电偶电流产生的影响.本文通过大气腐蚀监测仪(ACM)收集了我国5个试验站点的大气腐蚀数据,首先,构建了随机森林(RF)、梯度提升回归树(GBRT)和BP神经网络(BPNN)三种机器学习模型;其次,利用多模型集成重要变量选择算法(MEIVS)量化环境变量的重要性并提取影响碳钢早期大气腐蚀的重要环境变量;最后,绘制了环境变量与腐蚀电偶电流的局部依赖曲线(PDP).仿真结果显示,MEIVS算法挖掘出的重要环境变量更符合大气腐蚀的先验规律;PDP与MEIVS算法的结论具有很好的一致性,重要环境变量对应的PDP的变化幅度大,且PDP的变化趋势能够反映环境变量对腐蚀电偶电流的影响.

海洋大气环境中Q370qENH耐候钢的应力腐蚀演化

采用周期性干湿交替盐雾加速腐蚀试验来模拟海洋性大气腐蚀环境,研究了应力作用下Q370qENH耐候钢的腐蚀速率、锈层发育与物相组成、锈坑形貌以及损伤拉伸性能.结果表明:相较于无应力腐蚀,应力腐蚀显著提升了Q370qENH表面的腐蚀活性,加快了Q370qENH的腐蚀,同时在一定程度上延缓了稳定性锈层的生成,并进一步削减了Q370qENH的强度;无论是否存在应力,Q370qENH在盐雾环境中最后均未生成较为稳定的锈层保护层;在高氯海洋性大气腐蚀环境中,Q370qENH并未表现出优越的抗腐蚀性能,不建议免涂装使用;Q370qENH腐蚀后的各项性能仍处于较高水平.

钢筋石笼筋材在干湿循环盐环境中的腐蚀行为研究

为了探究钢筋石笼筋材在干湿循环盐环境中的抗腐蚀性能,采用干湿循环加速腐蚀试验,研究了HPB300普通钢、NH400耐候钢及NS142、NS3362种耐蚀钢在干湿循环盐雾[5%(质量分数)NaCl溶液]腐蚀环境下的失效行为。通过腐蚀失重法、XRD、SEM和电化学测试等方法研究了4种钢在干湿循环盐溶液介质中的腐蚀速率变化规律、物相、形貌结构及其电化学特性,对比分析了4种钢在模拟加速环境中的耐蚀性能及力学性能变化。结果表明:在5%NaCl溶液腐蚀介质中加速循环105周期后,HPB300钢和NH400钢的腐蚀速率显著高于NS142和NS336,且自腐蚀电位更负;经加速腐蚀试验后,HPB300钢的抗拉强度已经无法满足钢筋石笼筋材的应用要求,但NH400、NS142、NS336的抗拉强度仍满足服役条件。因此,NS142及NS3362种耐蚀钢更适合应用于盐雾腐蚀环境下钢筋石笼的筋材。