海洋大气环境下架空管道腐蚀失重预测

为提高海洋大气环境下油气管道腐蚀失重预测精度,提出了一种基于IWOA-DGM(1, 1,λ)的架空管道腐蚀失重预测模型。首先用佳点集理论优化鲸鱼优化算法(Whale Optimization Algorithm, WOA)初始种群的布局以增强寻优能力,并用非线性自适应权重和改进黄金正弦算法避免WOA模型的随机性,以提高收敛速度。然后利用指数变换、变权弱化缓冲算子和新陈代谢改进离散灰色模型(Discrete Grey Model, DGM(1, 1)),指数变换可以提高原始数据的光滑度,变权弱化缓冲算子可以抵消冲击扰动的干扰,加入新陈代谢可以实现动态的中长期预测。再用改进鲸鱼优化算法(Improve Whale Optimization Algorithm, IWOA)对改进DGM(1,1,λ)模型中的参数λ进行寻优,最后建立改进鲸鱼优化算法的优化离散灰色预测模型(IWOA-DGM(1, 1,λ)),并用该模型对西沙Q235碳钢管道腐蚀失重情况进行预测。结果表明,改进模型的灰色绝对关联度、平均绝对百分比误差和拟合度分别为98.99%、2.43%和98.73%,各项评价指标均优于其他对比模型,且预测精度得到了极大的提高,证明该模型有较好的鲁棒性。

基于PSO-LSSVM的输电杆塔腐蚀失重回归拟合研究和分析

为提高输电杆塔的运行年限,在研究贵州地区输电杆塔的腐蚀失重规律和特点的过程中,本文以贵州具有典型气候特点的大气污染地区(贵阳和六盘水)的输电杆塔为研究对象,概述了输电杆塔的腐蚀机理和类型,通过多个挂片点测量收集了选定的污染源附近输电杆塔腐蚀失重数据和对应的距离数据,利用搭建的PSO-ISSVM(改进的最小二乘支持向量机)模型,对所得数据进行回归拟合,分别得到挂片点放置后的六个月时和十二个月时榆电杆塔腐蚀失重情况随着离污染源距离增加的变化趋势,进而结合实际情况进行对比分析,得出输电杆塔腐蚀失重的相应特点与规律,即其腐蚀失重的整体趋势是随着离主污染源的距离的增加而减少,并据此给出相应改进措施和建议,如在镀锌层上增加防腐涂料等,从而达到提高输电杆塔的运行年限的目的。

CO_(2)分压对S135钢在CO_(2)/H_(2)S共存体系中腐蚀行为的影响

为了给井下油气管材的选择和腐蚀预测模型的建立提供理论依据,利用高温高压反应釜进行S135钢在CO_(2)/H_(2)S共存体系中的腐蚀模拟试验,采用失重法、恒载荷法、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱(EDS)、三维轮廓扫描仪等手段研究了CO_(2)分压对S135钢在温度100℃、CO_(2)/H_(2)S共存体系中腐蚀行为的影响及规律。结果表明,随CO_(2)分压升高,S135钢的腐蚀速率增大,屈服强度损伤加剧,CO_(2)分压为5,10,15,20 MPa时,其屈服强度(σs)损伤率分别为1.4%、3.6%、4.5%和15.9%;抗拉强度(σb)损伤率分别为1.2%、3.4%、5.2%和15.4%。S135钢在低CO_(2)分压下发生全面腐蚀,随CO_(2)分压增大发展为以全面腐蚀为主,辅以局部腐蚀。应力腐蚀裂纹在萌生阶段以局部阳极溶解作用(点蚀)为主,随CO_(2)分压增大应力腐蚀裂纹更易生长,应力腐蚀敏感性增加,加剧了基体的腐蚀进程。

高强铝合金在大气环境中剥蚀和腐蚀失重的腐蚀因素灰色关联分析

通过在我国6个典型大气试验站长期现场暴露试验获得了2024和7075高强铝合金的剥蚀深度和腐蚀失重数据,并利用灰色关联分析方法,研究了环境因素对高强铝合金剥蚀和腐蚀失重的影响程度.结果表明,影响高强铝合金剥蚀和腐蚀失重的主要因素并不相同.影响2024和7075剥蚀最主要的污染物因素均为海盐粒子、HCl和H_2S,而最主要的气象因素均为80%RH以上时数、70%RH以上时数和平均RH等.影响2024和7075型材腐蚀失重的最主要污染物因素为SO_2、海盐粒子和HCl,而气象因素是80%RH以上时数.

X70管线钢在酸性和近中性模拟海水溶液中的腐蚀行为

为对比X70管线钢在酸性(pH=3)和近中性(pH=7.7)模拟海水溶液中的腐蚀机制,采用极化曲线,通过电化学阻抗谱(EIS)和腐蚀失重实验对X70管线钢在不同模拟海水溶液中的腐蚀行为进行了研究。结果表明,X70管线钢在酸性溶液中浸泡168 h后腐蚀失重约为近中性模拟海水溶液中的16倍,大部分表面发生均匀腐蚀,局部形成以夹杂物为中心的腐蚀圆环,随着浸泡时间的延长,容抗弧半径和低频区阻抗值|Z|均呈增大趋势,先发生吸附而后出现微弱的扩散,电荷转移电阻Rct值增大,腐蚀速率减小;近中性模拟海水中形成较厚的腐蚀产物膜,氯离子聚集破坏形成小点蚀坑,局部聚集形成大的点蚀,电荷转移电阻减小,腐蚀速率增大,而后趋于稳定;X70管线钢在模拟海水溶液中处于活性溶解状态,与酸性海水溶液相比,管线钢在近中性模拟溶液中自腐蚀电位Ecorr正移137 mV,自腐蚀电流密度icorr为酸性海水溶液中的0.047倍。因此,X70管线钢在酸性模拟海水溶液中的腐蚀规律可为其应用于海底管线的腐蚀控制提供理论支撑,对其安全服役具有十分重要的意义。

稀土元素对低合金钢耐腐蚀性能影响的研究现状

近年来稀土在钢中的应用越来越受到重视。文中在稀土钢研究成果的基础上,分析了稀土元素对低合金钢耐腐蚀性的作用机理:稀土通过置换氧化铝和MnS等夹杂物,使其变质形成稀土夹杂物,尺寸为2~5μm。通过添加适量稀土元素(w(RE)/w(S)=1.4~4.0),含稀土的低合金钢中近87%的夹杂物尺寸小于2.5μm,可降低钢基体的点蚀源和敏感性。同时,稀土促进低合金钢锈层中合金元素富集并产生大量致密的α-FeOOH,从而降低腐蚀速率。稀土元素的加入,腐蚀电位正移,阻碍电荷传输,降低了自腐蚀电流密度及电化学腐蚀速率,提高了稀土微合金钢的耐腐蚀性能。

L415/N08825复合管硫化物应力腐蚀开裂及失重腐蚀研究

为了研究复合管的耐蚀性能,对L415/N08825复合管母材及焊缝在H_2S/CO_2环境中,进行了抗硫化物应力腐蚀开裂(SSCC)试验和不同压力下的高温高压失重腐蚀试验研究。720 h硫化物应力腐蚀开裂(SSCC)试验结果显示,3个试样均未发生断裂,在10倍放大镜下观察所有试样表面均未发现裂纹;不同压力失重腐蚀试验结果显示,L415/N08825复合管复层母材和焊缝试样的平均腐蚀速率较小,试样表面均未观察到明显的腐蚀痕迹。研究结果表明,试验用L415/N08825复合管母材与焊缝耐蚀性良好。

西南某成品油X60钢管道内壁的模拟腐蚀行为分析

为了探索成品油管道内壁在汽/柴油中的腐蚀行为,将X60钢试样在模拟西南某成品油管线服役环境下浸泡7 d,采用腐蚀失重试验、扫描电镜(SEM)、3D形貌表征、应力应变分析、开路电位等方法就机械杂质、含水率、管道缺陷对X60管线钢内腐蚀行为的影响进行了实验室研究。结果表明:机械杂质沉积时管道内的腐蚀速率影响是无机械杂质沉积条件下的7倍左右,机械杂质沉积存在的环境比成品油介质对管道的腐蚀造成的危害更大;随着含水率(0~1%)的升高,腐蚀速率加快,点蚀数量增加,管道内腐蚀主要为电化学腐蚀并伴随有Cl^(-)造成的点蚀,母材在含自来水1%的汽油中最大腐蚀速率为0.047 mm/a;缺陷的存在会提高管线钢的腐蚀速率,平滑凹陷主要表现为应力腐蚀,凹陷深度为9%时,凹陷中心局部腐蚀严重,含水率1%时的腐蚀速率为0.0752 mm/a;焊接接头主要表现为电偶腐蚀,以局部腐蚀和点蚀为主,热影响区的腐蚀倾向严重,含水率1%时的腐蚀速率为0.08035 mm/a。

阳离子对P110钢高温高压CO_2腐蚀反应过程的影响

运用腐蚀失重、腐蚀表面成分分析和电化学测量技术 ,研究了在高温高压条件下阳离子对P110油管钢CO2腐蚀行为的影响 .结果表明 :随着试验时间的延长 ,阳离子的存在使得电极反应速率降低较慢 ,它不仅通过在金属表面成膜影响腐蚀反应的阳极过程 ,而且同时改变了腐蚀反应的阴极过程 ;在反应初始阶段EIS具有 2个时间常数 ,电极反应由活化控制 ,随着腐蚀的进行 ,腐蚀产物膜越来越厚 ,越来越致密 ,EIS的低频端出现Warburg阻抗与容抗的叠加 ,自腐蚀电位下的电极反应属于混合控制 ;溶液中是否含有Ca2 + 、Mg2 + 离子 ,在P110钢腐蚀成膜过程中EIS存在一定的差别 。

流速对L360管线钢在H_2S/CO_2环境中腐蚀行为的影响

目的为选取合适的流速来输送油气,降低流速对管线钢腐蚀造成的危害。方法以L360管线钢为实验用钢,流速(0、3、5 m/s)为变量,利用高压釜研究L360钢在含Cl-的H_2S/CO_2酸性环境中的腐蚀行为,采用极化曲线及交流阻抗研究L360钢的腐蚀电化学行为,利用SEM、EDS分析腐蚀后试样的微观形貌、结构特征以及腐蚀产物成分。结果失重法测定L360钢的腐蚀速率时,在实验条件完全相同的情况下,流速为5 m/s时的腐蚀速率(0.4824 mm/a)大于0 m/s时的腐蚀速率(0.3696 mm/a)。电化学测试中,3种状态对应的实验条件完全相同,可以发现流速为3 m/s时钢被腐蚀的难易程度位于0 m/s和5 m/s之间。随着流速的增加,试样表面腐蚀产物膜的破裂程度加剧。腐蚀产物以Fe的硫化物为主,流速为0 m/s时,有少量Fe CO3和Fe C3生成,流速为3 m/s时形成了四方硫铁和硫复铁矿晶体。随着流速从0 m/s增加到5 m/s,试样的腐蚀电位负移,腐蚀电流密度增大,在5 m/s时的腐蚀电位最负,此时自腐蚀电流密度最大,容抗弧半径最小,最易被腐蚀。结论结合腐蚀失重实验和电化学实验,发现流速在0~5 m/s范围内,流速越小,对L360管线钢造成的腐蚀作用越小,在不影响油气正常输送的情况下,尽可能选取小的流速,以保证管线钢的安全使用,提高管线钢的使用寿命。

铁细菌对J55钢腐蚀行为的影响

陕北某油田的钻井废液中富集铁细菌,用Stoke培养基和CGY培养基对其进行筛选、分离与纯化,得到1株铁细菌纯菌株。采用腐蚀失重法、电化学测试法和扫描电镜(SEM)研究铁细菌对J55钢的腐蚀行为。结果表明:筛选的铁细菌具有典型的普鲁士蓝阳性反应。失重分析表明铁细菌对J55钢腐蚀速率的影响先减小后增大,极化曲线和电化学阻抗谱结果表明,试样的自腐蚀电流密度先减小后增大,交流阻抗先增大后减小。扫描电镜结果显示,电极表面形成了致密的腐蚀产物膜。

Q235钢在广东省输电杆塔现场的大气腐蚀行为

基于广东省输电线路分布情况,在城市、工业、海洋和乡村4种环境中选取有代表性的10条杆塔线路,通过1年的现场暴露实验研究了杆塔用Q235钢的大气腐蚀行为,在6、12个月时各取样一次;利用失重法测量各挂片的单位面积腐蚀失重,研究了不同环境中的腐蚀失重规律,并采用X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对腐蚀产物结构和微观形貌进行表征.结果表明:广东省大气腐蚀等级主要为C3,其次为C2,属于中度腐蚀;不同特征的环境对大气腐蚀的影响从重到轻依次为重工业、海洋+轻工业复合、海洋和特大城市、中小型城市及乡村;在12个月的试验周期内,Q235钢前6个月的腐蚀速率明显高于后6个月;腐蚀产物主要为花瓣网状和细针状结构的α-FeOOH和γ-FeOOH,在海洋环境中还出现少量β-FeOOH.

NaCl污染土对Q235钢腐蚀的试验研究

通过室内模拟试验,对不同含量的NaCl污染土进行基本物理性质、电阻率和氧化还原电位的测定,对比分析了NaCl污染土的含气率、电阻率、氧化还原电位与Q235钢质量损失率之间的变化关系。结果表明:随着NaCl含量的增大,土体的含气率、电阻率和氧化还原电位减小,Q235钢的腐蚀失重率随着含气率、电阻率和氧化还原电位的减小而增大。利用多元线性回归分析方法建立了Q235钢在污染土中的腐蚀失重率与含气率、电阻率、氧化还原电位的关系模型,该模型对工程中NaCl污染土中钢材的腐蚀机理与防护具有一定参考价值。

A_3钢在硫酸溶液中的电化学腐蚀行为特征

研究了A3钢在硫酸溶液中的腐蚀行为和腐蚀速率,并利用电化学测试仪对A3钢腐蚀过程的电化学特征进行了研究。实验结果表明:随着硫酸浓度的增大以及在硫酸溶液中浸泡时间的延长,A3钢的腐蚀失重速率逐渐变小;极化曲线测试与腐蚀失重试验结果相吻合;阻抗曲线研究发现,在浓度较高的30%酸液中表面双电层或腐蚀产物膜的电容值较大,反映此时试样表面较容易发生钝化;扫描电镜观察表明:经硫酸溶液腐蚀后,在A3钢样品表面产生了许多腐蚀产物,能谱分析证实主要产物为Fe2O3化合物。

pH值对X90管线钢在模拟酸性土壤溶液中腐蚀行为的影响

目前,对X90等第三代管线钢在土壤中的腐蚀研究较少。采用动电位极化曲线、交流阻抗谱和腐蚀失重等研究了不同pH值下,X90管线钢在模拟酸性土壤溶液中的腐蚀行为。结果表明:pH值的变化不影响X90钢的阴阳极反应机理;当pH≤4时,交流阻抗谱低频区出现感抗弧,此过程存在吸附或点蚀形核,当pH≥4时,交流阻抗谱出现Warburg扩散阻抗,传质扩散为反应主要控制步骤;随着溶液pH值降低,腐蚀电流密度增大,溶液中总铁含量增加,试样表面腐蚀程度加剧,均表明X90管线钢的腐蚀速率增大。

硫化氢介质条件下换热器管束钢的腐蚀行为

采用腐蚀失重及慢应变速率拉伸试验(SSRT)方法,对20钢和08Cr2AlMo钢在饱和H2S水溶液中的腐蚀行为进行了研究。结果表明,08Cr2AlMo钢在饱和H2S水溶液中的耐腐蚀能力优于20钢,但存在比较明显的点蚀倾向;在饱和H2S水溶液中两种钢都具有硫化氢应力腐蚀开裂(SSCC)敏感性,应力腐蚀开裂大多发生在塑性变形区,应力水平要求比较高,20钢的断口属于韧脆混合型断口,08Cr2AlMo钢断口则属于典型的准解理脆性断口。

20号钢在水造粒硫磺颗粒成型过程中的腐蚀特征

采用试片悬挂转动的方法模拟水造粒硫磺成型过程，通过腐蚀失重、扫描电镜观察、能谱分析和XRD分析，研究了温度和位置因素对20号钢在水造粒硫磺颗粒成型过程中的腐蚀特征。结果表明，20号钢在水造粒硫磺颗粒成型过程中腐蚀很严重，腐蚀速率介于1．1114～5．9623mm／a之间，远远超过了含硫气田腐蚀控制标准0．075mm／a。试片表面至少形成两层腐蚀产物膜，主要为氧化铁和硫化亚铁，高温和冲刷会加快腐蚀速率。建议现场硫磺成型过程中尽量避免使用20号钢，并定期进行检测。

模拟压水堆(PWR)二回路条件下添加分散剂对结构材料腐蚀行为的影响

采用高温高压腐蚀试验研究了分散剂聚丙烯酸(PAA)对设备材料A508III和A106Gr.B在模拟压水堆二回路水溶液中腐蚀行为的影响。利用扫描电镜、俄歇光电子能谱表征了腐蚀后氧化膜的微观形貌及成分。结果表明:随PAA含量的增多,A508III和A106Gr.B试样的腐蚀失重逐渐增大,浸泡液中铁含量也随PAA含量的递增呈升高趋势;2 000h腐蚀试验后,与无PAA工况相比,A508III和A106Gr.B试样的腐蚀速率分别下降21.58%和8%;在分散剂作用下,A508III试样氧化膜表面颗粒物结晶度下降,氧化膜更薄;PAA分散剂与A106Gr.B试样有较好的相容性且对A508III试样有一定的缓蚀作用。

热压烧结Fe_3Si-10%Cu复合材料在稀H_2SO_4中的腐蚀行为

采用机械合金化制粉/热压烧结制备了Fe3Si-10%Cu复合材料,研究了其在0.4,0.6和0.8 mol·L-1的稀H2SO4中的浸泡腐蚀行为.结果表明,Fe3Si-10%Cu复合材料在稀H2SO4中表现出腐蚀失重,且随H2SO4浓度增加材料的腐蚀速率降低;复合材料中Fe3Si和Cu两相在H2SO4溶液中形成了一个腐蚀电池,其中Fe3Si相为阳极,发生腐蚀,Cu为阴极,得到保护;电化学腐蚀测试表明,Fe3Si-10%Cu复合材料在0.4,0.6和0.8mol·L-1的H2SO4溶液中自腐蚀电位相当,且在0.4 mol·L-1溶液中具有最低的自腐蚀电流和维钝电流.在0.6和0.8 mol·L-1的H2SO4溶液中,阳极反应产物以SiO2形态附着在Fe3Si-10%Cu材料表面导致腐蚀速率下降.

几种典型管路材料在流动海水中的冲刷腐蚀行为

为验证舰船中几种不同常用海水管路的耐冲刷腐蚀性能,测试了907钢、316L不锈钢、B10铜镍合金、TA2钛合金4种管路材料在不同海水流速下的耐冲刷腐蚀特性。通过腐蚀失重、电位测量、动电位极化手段分析了4种管路在1,3,5 m/s下的耐蚀性。结果表明:TA2在1,3,5 m/s流速海水冲刷下均未产生腐蚀失重,B10、316L、907的腐蚀速率随流速的增大而增加。TA2冲刷试验稳定电位随冲刷速度的加快有一定正移的趋势,且电位始终最正,B10、316L、907的电位随流速的增加无明显变化。从腐蚀角度出发,TA2材质耐腐蚀性能良好,是理想的耐海水冲刷管路材料。