库尔勒土壤模拟液中木质素磺酸钙对纯铜接地材料的缓蚀及吸附行为研究

为了探究库尔勒土壤模拟液中添加木质素磺酸钙,对纯铜接地材料的缓蚀效率及其在纯铜接地材料表面的吸附行为,采用动电位极化曲线和电化学阻抗谱研究了库尔勒土壤模拟液中木质素磺酸钙(CLS)对纯铜接地材料腐蚀行为的影响。结果表明,当CLS浓度在(2.27~9.08)×10^(-4) mol/L范围增加时对Cu的缓蚀效率逐渐增大,表明添加CLS可有效抑制Cu的腐蚀反应过程,该土壤模拟溶液体系中CLS属于一种阳极缓蚀剂。Mott-schottky曲线分析结果表明,土壤模拟液中Cu表面形成的膜具有P型半导体膜性质,且CLS浓度在(2.27~9.08)×10^(-4) mol/L范围增加时NA浓度降低,Cu表面形成的半导体保护膜具有更佳的保护性。采用3种等温吸附曲线的拟合结果表明,CLS缓蚀剂分子在Cu表面的吸附更倾向Langmuir模型,在2.27×10^(-4)~9.08×10^(-4) mol/L的浓度范围内CLS在Cu表面的ΔGm值介于-37.00~-20.00 kJ/mol之间,表明CLS在Cu表面是由物理吸附和化学吸附共同控制的混合吸附过程。

SO4^2-对X80管线钢在库尔勒土壤模拟溶液中腐蚀行为的影响

采用动电位极化和交流阻抗技术研究在库尔勒土壤模拟溶液中SO42-质量分数对X80管线钢腐蚀行为的影响,并利用金相显微镜观察不同SO42-质量分数下的腐蚀形貌。结果表明:X80管线钢在SO42-不同质量分数的库尔勒土壤模拟溶液中,其极化曲线呈现典型的活化溶解特征;随着SO42-质量分数的增加,X80钢的腐蚀速率呈现先增大、后减小的趋势;当SO42-质量分数为5%时,极化电阻Rp出现临界值,此时X80管线钢的腐蚀最严重;当SO42质量分数为10%时,金属腐蚀反应严重受阻,其表面腐蚀现象不明显,只有几个小的腐蚀坑存在;溶液中的Cl吸附在X80钢表面会导致金属发生腐蚀自催化过程;而SO42-优先于Cl吸附在金属表面上,能够抑制Cl-对X80管线钢的腐蚀行为。

X70钢在库尔勒土壤中短期腐蚀行为研究

利用在 16℃、32℃、4 5℃下埋设试样的方法 ,通过腐蚀形貌宏观观察 ,SEM、EDS、XRD等手段以及失重法和电化学方法对X70钢在库尔勒水饱和土壤中腐蚀行为进行了研究 结果发现 ,腐蚀速率在埋设 32d内一直没有达到稳定 ,并随温度的升高而增加 ,在 4 5℃下埋设 6 4d后发生极严重的均匀腐蚀和点蚀 在 16℃和 32℃下阴极反应为氧的去极化 ,而在 4 5℃还发生了硫酸盐还原反应 研究还发现在普通温度盐渍土中 。

X80管线钢及其焊缝在库尔勒土壤环境中腐蚀行为

采用动电位极化、交流阻抗技术、失重法研究了X80管线钢及焊缝在库尔勒土壤模拟溶液中腐蚀行为,并结合X射线衍射仪(XRD)和金相显微镜(OM)对腐蚀产物及形貌进行表征。结果表明:随着浸泡时间的增加,金属腐蚀电位逐渐上升,电极表面的腐蚀产物层越来越厚,母材的腐蚀速率呈逐渐降低的趋势,而焊缝的腐蚀速率呈现减小后增大的趋势。金属电极表面内层的腐蚀产物膜Fe3O4对基体起到了一定的保护作用,减缓了X80钢及焊缝的腐蚀速率。当浸泡后期(30 d)时,焊缝的产物膜因大量脱落而出现裂纹,有利于溶液中Cl-等腐蚀性离子的侵入,加速局部腐蚀的进行。相同浸泡时间下,焊缝的腐蚀程度高于母材,这是由于焊接过程使焊缝组织结构产生了不均匀性,导致焊缝晶界处的晶格畸变能和活性偏高,耐腐蚀性能差。

库尔勒土壤中溶解氧含量对X80钢及其焊缝腐蚀行为的影响

目前,有关实际土壤中环境因素对埋地X80管线钢电化学腐蚀行为的研究较少。制备了库尔勒土壤模拟溶液,利用动电位极化曲线、交流阻抗谱(EIS)研究了模拟液中溶解氧(DO)含量对X80管线钢及其焊缝腐蚀行为的影响,采用金相显微镜观察材料的组织形貌。结果表明:随着土壤中溶解氧含量的降低,X80钢及其焊缝的腐蚀电流密度均明显减小,腐蚀产物膜的致密性逐渐提高,试样的腐蚀速率显著下降;相同溶解氧含量下,X80钢焊缝处的腐蚀程度明显高于母材。

X80管线钢在库尔勒土壤模拟溶液中的腐蚀行为

采用失重法、电化学测试、SEM及XRD分析等方法研究了X80管线钢在库尔勒土壤模拟溶液中的腐蚀行为。结果表明:在库尔勒土壤模拟溶液中,X80管线钢发生了严重的腐蚀;随着腐蚀时间的延长(腐蚀90 d),X80管线钢的平均腐蚀速率有所下降,而瞬时腐蚀速率先减小后增大,腐蚀趋势逐渐增加;腐蚀产物主要由FeOOH(表层)和Fe3O4(内层)组成。

温度和溶解氧对X80管线钢在库尔勒土壤模拟溶液中腐蚀行为的影响

采用浸泡失重、动电位极化和电化学阻抗等方法研究了温度和溶解氧对X80管线钢在库尔勒土壤模拟溶液中腐蚀行为的影响,通过扫描电镜和X射线衍射仪测试了腐蚀产物的形貌和组成,通过溶解氧测试仪和电导率仪分别测试了不同条件下溶液中氧的含量和电导率。结果表明:温度和溶解氧不能改变X80管线钢表面腐蚀产物膜的组成,但温度由25℃升高到35℃,溶液中溶解氧的含量变化不明显,电导率明显上升,离子运动速度增大,腐蚀速率因而增大;当采用氮气除氧以后,溶解氧含量下降幅度远大于溶液电导率的下降幅度,腐蚀反应速率明显减小,溶解氧成为影响X80管线钢腐蚀速率的主要因素。

X100管线钢在库尔勒土壤模拟溶液中的腐蚀行为

采用电化学测试、扫描电镜观察、能谱分析等方法，研究了X100管线钢在库尔勒土壤模拟溶液中浸泡6，10，30，50d后的腐蚀行为。结果表明：随着X100管线钢在库尔勒土壤模拟溶液中浸泡时间的延长，腐蚀速率先增大后减小，腐蚀趋势逐渐增大；浸泡10~30d内以全面腐蚀为主，超过30d以后逐渐转为以点蚀为主；腐蚀产物主要为铁的氧化物及微量硫化物，土壤中的氯离子是引起点蚀的主要因素。

X80管线钢在库尔勒土壤模拟溶液中的电化学腐蚀行为

X80管线钢在油气输送中广泛使用,而对其在土壤溶液的腐蚀情况研究尚不够系统、深入。为此,采用电化学测试、扫描电镜观察、表面能谱分析及X射线衍射等方法,研究了原始态与退火处理态的X80管线钢在库尔勒土壤模拟溶液中的电化学腐蚀行为与机理,分析了热处理和腐蚀时间等因素对X80钢极化曲线的影响。结果表明,退火态X80钢的耐蚀性低于原始态,这主要与X80钢的组织因热处理而发生改变有关;随浸泡时间的延长,两种状态X80钢总的腐蚀倾向均增加,但原始态时的腐蚀速率呈增大-减小-增大趋势,退火态时的腐蚀速率则呈增大趋势;腐蚀产物主要由FeOOH(表层)和Fe3O4(内层)组成,而腐蚀产物膜的完整性和致密性影响了X80钢表面的腐蚀行为与过程,使管线钢表面的局部腐蚀破坏程度增加。研究还发现C l-对X80钢的腐蚀起主导作用。

库尔勒土壤中阴离子对X80管线钢腐蚀行为的影响

采用浸泡、极化曲线和电化学阻抗谱等方法研究了库尔勒土壤模拟溶液中HCO3-,Cl-及SO42-等阴离子对X80钢腐蚀行为的影响。结果表明,在HCO3-溶液中分别加入Cl-,SO42-后,X80钢的腐蚀速率明显增大,且Cl-比SO42-对X80钢腐蚀速率的促进作用更强;在HCO3-溶液中同时加入Cl-和SO42-后,两种离子对腐蚀速率的促进作用大于Cl-或SO42-单独时的作用,但低于两者单独添加时促进作用的加和。

交流干扰下X100管线钢及其热影响区在库尔勒土壤模拟液中的腐蚀行为

通过Gleeble热模拟实验机模拟了X100管线钢的粗晶热影响区(CGHAZ)及再热临界粗晶热影响区(ICCGHAZ)微观组织.采用电化学测试、浸泡实验及表面分析技术研究了交流干扰下X100管线钢母材、CGHAZ及ICCGHAZ在库尔勒土壤溶液中的腐蚀行为.结果表明:交流干扰下X100管线钢母材、CGHAZ及ICCGHAZ都表现为活性溶解,平均腐蚀速率随交流电流密度的增大而增加.交流干扰造成的极化电位振荡幅值及微观组织对X100管线钢母材、CGHAZ及ICCGHAZ的平均腐蚀速率和腐蚀形貌有着重要影响.在5 mA·cm^(-2)交流电流密度干扰下,母材的腐蚀电位最负、平均腐蚀速率最大,ICCGHAZ的腐蚀电位最正、平均腐蚀速率最小,CGHAZ的腐蚀电位及平均腐蚀速率都居中;在20 mA·cm^(-2)及50 mA·cm^(-2)交流电流密度干扰下,ICCGHAZ腐蚀电位最负、平均腐蚀速率最大,母材的腐蚀电位最正、平均腐蚀速率最小,CGHAZ的腐蚀电位及平均腐蚀速率都仍居中.在20 mA·cm^(-2)交流电流密度交流干扰下,X100管线钢发生局部腐蚀,CGHAZ、ICCGHAZ发生明显的晶界腐蚀,GCHAZ晶界腐蚀形貌呈缝隙状、ICCGHAZ晶界腐蚀形貌为连续孔洞.

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。

库尔勒土壤模拟溶液中SRB+IOB对X100管线钢腐蚀行为的影响

采用失重法和表面分析技术研究了库尔勒土壤模拟溶液中SRB+IOB对X100管线钢腐蚀行为的影响。结果表明:X100管线钢在无菌环境下浸泡5d和17d后的腐蚀属于高度腐蚀,浸泡40d后的腐蚀属于中度腐蚀,腐蚀速率随浸泡时间的增加,不断减小,腐蚀产物主要为Fe2O3。有菌(SRB+IOB)环境下的腐蚀均属于中度腐蚀,腐蚀速率随浸泡时间的增加先减小,后增大,但变化幅度不大,腐蚀产物主要为FeS和Fe2O3。浸泡5~17d过程中,微生物膜与腐蚀产物结合生成的复合膜会在短时间内发生急剧抑制腐蚀性阴离子的传递,起到减缓腐蚀的作用。

X100管线钢在库尔勒土壤模拟溶液中应力腐蚀开裂行为的研究

采用慢应变速率拉伸(SSRT)试验和SEM研究了SRB+IOB对X100管线钢在库尔勒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的存在导致X100管线钢SCC敏感性降低。

X80管线钢在库尔勒土壤中的腐蚀行为研究

采用电化学阻抗谱(EIS)及动电位扫描技术研究了温度和pH值对X80管线钢在库尔勒土壤中的腐蚀行为,并利用金相显微镜观察了不同温度及pH值下的腐蚀形貌。结果表明:X80管线钢在库尔勒土壤环境中会形成一层保护性较好的钝化膜,且随着温度的升高,钝化膜稳态电流增大;而膜电阻及扩散电阻则随介质pH值的增强而减小,X80钢的腐蚀速率随之减小。

不同组织X70钢在库尔勒含饱和水土壤中的短期腐蚀行为

将X70钢加热到1200℃保温10min后进行水冷、空冷、炉冷得到不同的组织,并与原始组织相比较,研究了不同组织X70钢在库尔勒含饱和水土壤中的短期腐蚀行为,用扫描电镜对腐蚀形貌进行了观察,通过交流阻抗对腐蚀不同周期试样表面的腐蚀产物进行了测试。试验结果表明,腐蚀30天以后,不同热处理后X70钢试样的腐蚀速率比供货态试样的要高一些,X70钢的耐蚀性因热处理而降低,这主要与X70钢组织因热处理发生变化以及各试样表面生成腐蚀产物的致密程度有关。

库尔勒土壤模拟溶液的模拟性和加速性研究

通过实验室埋片、浸泡、动电位极化和电化学阻抗等方法对X80钢在库尔勒水饱和土壤和模拟溶液的腐蚀行为进行了研究。结果表明,X80钢在模拟溶液中的腐蚀速率约是水饱和土壤中的4倍,这与动电位极化结果相似。同时,X80钢在模拟溶液和土壤中腐蚀的阳极反应和阴极反应都为活化控制,腐蚀过程的变化趋势一致,表明模拟溶液能够较好地反映出库尔勒土壤的腐蚀特性,并具有加速性。

X70钢在库尔勒土壤环境中的腐蚀特征

通过实验室和现场条件下的埋片实验,并结合微观形貌分析和电化学极化技术,研究了X70钢在库尔勒土壤环境中的腐蚀行为。研究表明,X70钢在库尔勒土壤环境中能够生成较稳定的腐蚀产物膜,其局部腐蚀区域(新鲜金属表面)的腐蚀电流密度大大高于非局部腐蚀区的,表明X70钢在库尔勒土壤环境中容易发生局部腐蚀。这些局部腐蚀的特点是宏观上为不均匀腐蚀或大的点蚀,微观上发生明显的晶界腐蚀。

交流电流对X100管线钢在库尔勒土壤模拟液中腐蚀行为的影响

采用浸泡实验、表面分析及电化学测试技术研究了交流电流密度(0~500 A/m2)对X100管线钢在库尔勒土壤溶液中腐蚀行为的影响。结果表明:X100钢的平均腐蚀速率随着交流电流密度的增加而增大。交流电流密度不大于100 A/m2时,腐蚀形貌为均匀腐蚀,更大交流电流密度下腐蚀形貌为局部腐蚀。交流电干扰下的X100钢的腐蚀产物分为两层,表层为以FeOOH为主的疏松黄色产物,底层为以Fe3O4为主的存在大量裂纹的黑色产物,对金属基体缺乏保护性。在交流干扰开始瞬间,X100钢在模拟液中的腐蚀电位负偏移且交流电密度越大偏移量越大,但电流密度大于200/m2的腐蚀电位随之又明显正偏移后再趋于稳定。动电位极化曲线显示,交流干扰下X100钢在测试溶液中为活动溶解,腐蚀电流密度随着交流电流密度增大而增大。

X80钢在库尔勒和高pH值土壤模拟溶液中的腐蚀行为

通过浸泡质量损失法、动电位极化和交流阻抗等方法研究了X80管线钢在库尔勒和高pH值(0.5mol/L Na2CO3+1 mol/L NaHCO3)土壤模拟溶液中的腐蚀行为,并对宏观腐蚀形貌进行了观察,采用X-射线衍射仪测试了腐蚀产物膜的组成。结果表明,X80管线钢在高pH值土壤模拟溶液中腐蚀很轻微,而在库尔勒土壤模拟溶液中则发生了严重的腐蚀,其腐蚀速率约是高pH值土壤模拟溶液中的3倍。这主要是因为X80管线钢在库尔勒土壤模拟溶液中表现出活性溶解状态,形成的腐蚀产物膜疏松、易脱落,保护性很差;在高pH值土壤模拟溶液中则很容易钝化,形成的碳酸亚铁腐蚀产物膜具有一定的阻隔效应,产生了明显的保护作用,腐蚀速率因此很低。