CMAS、CMAS+NaVO_(3)、CMAS+海盐作用下热障涂层的腐蚀行为与机理

环境沉积物(CaO-MgO-Al_(2)O_(3)-SiO_(2),CMAS)的高温腐蚀已成为航空发动机涡轮叶片热障涂层过早失效的重要原因之一。然而涡轮叶片工作环境复杂,熔盐、海盐常与CMAS耦合,一起对热障涂层造成多元复杂腐蚀,但目前关于CMAS与盐类的多元耦合腐蚀行为鲜有报道。针对Y2O_(3)部分稳定ZrO_(2)(YSZ)热障涂层在CMAS、CMAS+NaVO_(3)、CMAS+海盐作用下的腐蚀行为进行对比研究。通过XRD、SEM等方法对不同条件下腐蚀后的涂层进行表征,并分析热处理温度、腐蚀物种类对腐蚀行为的影响。结果表明:与CMAS相比,CMAS+NaVO_(3)、CMAS+海盐会在更低的温度下损伤涂层(1200℃)。当三种腐蚀物均能完全熔化时(1250℃),CMAS+NaVO_(3)、CMAS+海盐熔体则由于更大的流动性而大量渗入,腐蚀内部涂层。其中,CMAS+海盐熔体在涂层内的渗透性最强,1250℃热处理4 h后,渗透深度超过400μm。盐类的共存会改变CMAS的性质,增强熔体的渗透能力,增加涂层内部甚至底部失效的倾向。研究结果有助于理解盐类与CMAS耦合时混合熔体对热障涂层的破坏机理及潜在威胁。

钢在高温CO_(2)环境中氧化渗碳腐蚀机理及其涂层防护研究进展

钢材由于具有高强度和耐热性等优异性能而广泛应用于各种零构件,在服役过程中通常面临较为严重的腐蚀问题。CO_(2)腐蚀是钢材应用领域中较为常见的一种腐蚀失效方式。通常,CO_(2)对钢的腐蚀行为表现为其溶于水后产生的碳酸腐蚀,但在高温环境中,CO_(2)可直接使钢表面氧化,同时伴随渗碳现象发生,钢的力学性能与耐腐蚀性能均会因此大幅下降。然而,目前关于钢在高温CO_(2)环境中的腐蚀行为研究缺乏相关系统总结。综述有关高温CO_(2)环境下钢的腐蚀机理,总结高温CO_(2)环境中温度、压力以及环境中存在的其他杂质气体对腐蚀方式及机理的影响规律,归纳已有的高温CO_(2)氧化与渗碳腐蚀模型的发展状况,概述目前关于抗高温CO_(2)腐蚀的钢材涂层类型及其防护效果。研究表明,由于含Cr钢在高温CO_(2)环境中形成的Cr2O3层相较于Fe氧化物层更加致密,Cr元素的存在通常有利于钢的耐腐蚀性能。而环境中,温度与压力的升高以及杂质气体的存在往往会加重钢的CO_(2)腐蚀,但这些因素的影响规律会随着钢的种类及服役环境的变化而变化。目前关于钢的CO_(2)腐蚀模型主要为单一的高温氧化模型或者渗碳模型,可预测氧化物层厚度或渗碳深度,但无法准确预测同时发生氧化和渗碳行为的钢的腐蚀寿命。综述相关研究现状不仅能指出现有研究的不足及未来研究的展开方向,还可为高温环境中钢材抗CO_(2)腐蚀防护措施的选择及其长周期安全服务寿命评价提供全面理论依据。

TCP和T706对航空涡轮发动机润滑油腐蚀磨损性能的影响机理

针对航空涡轮发动机润滑油对涡轮发动机传动系统摩擦副表面造成腐蚀磨损的问题,基于航空涡轮发动机润滑油腐蚀磨损评价方法,利用四球试验机研究了航空涡轮发动机润滑油中添加剂三甲酚磷酸酯(TCP)和苯骈三氮唑(T706)的杂质氯、硫含量对摩擦副腐蚀磨损的影响,并揭示了其影响腐蚀的机理。结果表明:TCP和T706中的杂质氯都引起金属腐蚀磨损,T706中氯对腐蚀磨损的影响大于TCP中氯的影响,是产生腐蚀磨损的主要因素;T706中氯引起的腐蚀主要为电化学腐蚀,而非化学腐蚀;T706中的硫对金属表面腐蚀的影响较复杂,硫含量较低时,易发生浅表腐蚀,硫含量较高时易发生深度腐蚀,形成密集的腐蚀大坑;有机酸不是产生金属腐蚀的主要因素,引入酸捕捉剂对金属腐蚀无明显改善;尿素作为缓蚀剂,可极大改善T706中氯引起的金属腐蚀。

装备典型材料循环盐雾加速腐蚀行为与机理研究

目的研究装备典型材料在循环盐雾试验条件下的加速腐蚀行为与机理,建立快速分析和表征碳钢腐蚀性能的试验方法。方法通过实施模拟海洋大气环境腐蚀效应及作用特点的循环盐雾加速腐蚀试验,采用SEM、XRD及电化学测试等手段,表征和分析样品腐蚀质量损失、腐蚀形貌、腐蚀产物成分、腐蚀电压、腐蚀电流密度及阻抗等腐蚀性能随暴露时间的变化规律,归纳碳钢的加速腐蚀行为和电化学机理。结果碳钢样品腐蚀质量损失动力学符合幂函数规律,腐蚀速率整体呈现先升高、再降低的变化趋势。腐蚀产物为疏松外层与相对致密内层组成的准双层结构,整体呈现从疏松剥落到逐渐增厚致密的变化过程,成分以铁的氧化物和羟基氧化物为主。极化曲线拟合的腐蚀电流密度呈现先波动增加、后减小的变化趋势,腐蚀电位则围绕中枢值上下波动。电化学阻抗谱由2个容抗弧组成,后期容抗弧中低频区的直线表示出Warburg阻抗的典型特征。结论循环盐雾加速腐蚀试验能够较为全面地描述碳钢材料的加速腐蚀行为与机理,为进一步研究装备典型材料室内外腐蚀试验相关性提供条件。

套损井腐蚀机理分析及防治技术研究

油田套损井是由于套管腐蚀、机械损伤等原因导致的套管失效现象。通过深入分析油田套损井的腐蚀机理及其对油田生产的影响,探讨了相应的防治技术。研究发现,套管腐蚀主要包括均匀腐蚀、局部腐蚀和应力腐蚀,其形成机制复杂,受环境因素、材料因素和操作因素的多重影响。通过电化学检测和无损检测技术,可以有效评估腐蚀程度,制定针对性的防腐措施。同时,还介绍了材料选择、阴极保护技术和缓蚀剂应用等防治技术,并通过实际案例验证了其有效性。研究表明,科学合理的腐蚀防治技术能显著延长套管的使用寿命,确保油田的安全稳定生产。

含硫介质中油气管道用X80钢的腐蚀行为及机理

在动态非含硫腐蚀环境以及动态含硫腐蚀环境中对油气管道用X80钢进行腐蚀试验,对腐蚀产物的宏观形貌及微观形貌、腐蚀产物成分进行了分析,并采用电化学测试方法对X80钢的腐蚀过程及机理进行了研究。结果表明:在非含硫环境中X80钢的腐蚀产物与基体结合更加紧密,能够对基体起到一定保护作用;而在含硫环境中,X80钢表面生成的FeS沉淀结构疏松,为离子提供了快速通道,加速了钢的腐蚀。

大牛地气田集输管道低洼处腐蚀机理研究

为了研究大牛地气田集输管道低洼处腐蚀机理,通过模拟管道沿线积液分布,确定距起点1207 m的管道低洼处为重点监测点,在现场开展管段开挖与挂片安装工作。采用失重测试计算挂片腐蚀速率,结合扫描电镜(SEM)、能谱(EDS)、X射线衍射(XRD)等手段表征腐蚀产物微观结构和成分。结果表明:采气树处挂片均匀腐蚀速率为0.0035 mm/a,腐蚀程度轻微,无明显局部腐蚀倾向;低洼处挂片均匀腐蚀速率为0.0599 mm/a,局部腐蚀速率为0.1380 mm/a,孔蚀系数为2.3,局部腐蚀程度严重。低洼处管段试样表面腐蚀产物结构疏松,腐蚀产物主要由FeCO_(3)、FeS、Fe_(2)O_(3)组成,推测腐蚀主要由CO_(2)和H_(2)S 2种腐蚀性气体引起,积液中的Cl^(-)起到加速作用。

H_(2)S/CO_(2)的腐蚀机理及缓蚀体系的研究进展

在油田开采、集输、储运、油气水处理等环节,钢材的腐蚀问题普遍存在。为了将腐蚀风险降至最低,油气田常采用多种方法进行腐蚀防护,其中添加缓蚀剂的方法最为常用。本文综述了近年来在H_(2)S/CO_(2)腐蚀环境下,利用缓蚀剂来抑制金属表面腐蚀的研究进展,论述了CO_(2)、H_(2)S浓度、温度、pH等主控因素对腐蚀程度的影响,对各类主流缓蚀药剂如咪唑啉类缓蚀剂、聚合物类缓蚀剂、曼尼希碱缓蚀剂和有机胺类缓蚀剂的作用效果、原理及优缺点进行了归纳总结,对药剂的研究前景和发展方向进行了展望。

热基锌铝镁镀层钢切边初始腐蚀机理和保护性能研究

以低铝低镁型Zn1.5Al1.1Mg热基锌铝镁镀层板为研究对象,采用SEM、EDS、XRD等方式,明确了低铝低镁锌铝镁镀层板其切边的初始腐蚀机制,并通过SEM、XRD对浸泡实验和循环腐蚀实验后的试样其切边处的腐蚀产物种类和形貌进行分析,研究锌铝镁镀层对其切边处的保护性能。结果表明:锌铝镁镀层其切边是由纯Zn相、Zn-MgZn_(2)二元共晶、Zn-MgZn_(2)-Al三元共晶3种组织构成;含有MgZn_(2)相的三元共晶和二元共晶在锌铝镁切边的腐蚀初期通常作为腐蚀萌生点,进而扩展到整个镀层;在锌铝镁镀层切边的长期腐蚀过程中,Zn元素起到主要保护作用,游离的Zn^(2+)通过形成碱式碳酸锌[Zn_(5)(OH)_(6)(CO_(3))_(2)]和碱式氯化锌[Zn_(5)(OH)_8Cl_(2)·H_(2)O]在镀层切边处堆积,阻碍腐蚀介质的纵向扩展,当其转变为多孔氧化锌时,镀层保护失效,切边受到破坏。

陕北某气田集气站管线腐蚀机理研究

针对陕北某气田集气站腐蚀严重的问题,对集气站接收的天然气和采出水组成进行分析。通过失重法测定L245NS碳钢在集气站不同部位的平均腐蚀速率,并对腐蚀产物膜和点蚀坑进行表征。结果表明:接收的天然气中CO_(2)含量与H_(2)S含量分别为6.33%和354mg/m^(3),接收的采出水pH低,Cl^(-)和成垢阳离子含量高,接收的介质属于强腐蚀强结垢介质;进站管线、污水管线和出站管线的腐蚀产物膜均不完整,腐蚀程度分别为轻度、严重、轻度,腐蚀形态均为点蚀,主要以CO_(2)腐蚀为主。进站管线内的腐蚀结垢产物组成主要为BaSO_(4)和CaCO_(3),污水管线内的腐蚀结垢产物主要组成为单质S、FeCO_(3)和CaCO_(3)。造成点蚀的主要原因为腐蚀介质结垢严重,垢在管线表面分布不均匀及Cl^(-)和CO_(2)腐蚀。

稠油热采井浅层套管腐蚀机理研究

为了对浅层套管在地层水环境下的腐蚀产物组分进行化验分析并确认其腐蚀机理,开展了N80、P110、110H、130TT 4种材质在Cl^(-)质量浓度分别为5 000、20 000、40 000 mg·L^(-1)和温度分别为50、100、165、200、280℃条件下的全因子腐蚀实验。结果表明:随着温度升高腐蚀速率逐渐增加,相同温度下,Cl^(-)质量浓度从5 000 mg·L^(-1)增加到40 000 mg·L^(-1),腐蚀速率呈下降趋势,在高温时这种趋势更为显著。为了更好地比较Cl^(-)质量浓度对腐蚀速率的影响,开展了无Cl^(-)、无氧环境、无HCO_(3)^(-)环境下的腐蚀实验,可以看出无Cl^(-)存在时4种材料的腐蚀速率最小,在无氧环境下腐蚀速率远小于含氧环境的腐蚀速率。XRD组分分析测试显示,不同材质、温度、Cl^(-)环境下,腐蚀产物组成未发生明显改变,主要为Fe_(2)O_(3)和Fe_(3)O_(4),Cl^(-)会优先在试样表面吸附形成Fe^(2+),并且作为催化剂加速阳极溶解,阴极反应主要为吸氧反应,O_(2)的存在会导致腐蚀产物转变为Fe_(2)O_(3)和Fe_(3)O_(4),生成的腐蚀产物相对疏松,并且产物膜中存在裂纹,为离子扩散提供通道,导致腐蚀加剧。

某电厂锅炉水冷壁管及表面电弧喷涂NiCr涂层高温腐蚀行为机理分析

在低氮氧燃烧技术及深度调峰技术广泛应用的背景下,锅炉水冷壁管在服役过程中的高温腐蚀失效更为严重。对比研究了取自某电厂锅炉水冷壁管及高速电弧喷涂PS45涂层管的高温腐蚀行为特征,利用SEM、EDS、XRD等手段对腐蚀表面形貌特征、腐蚀产物组成及腐蚀截面特征进行了系统分析。结果表明:高速电弧喷涂PS45涂层可有效提高水冷壁管的抗高温腐蚀性能,其表面腐蚀层厚度较小;在高温服役过程中,PS45涂层因其高Cr、Ni元素而表现出更好的抗腐蚀性能,其表面腐蚀产物层较薄,但涂层粒子间的微观孔隙会导致高温腐蚀反应的侵入,甚至导致涂层/基材界面处水冷壁管的直接腐蚀。

硫回收装置余热锅炉铵盐结晶腐蚀机理研究

针对某公司硫回收装置余热锅炉在运行过程中出现了大范围的结晶现象、给装置带来了流道沉积堵塞和设备腐蚀泄漏等严重问题,重点研究结晶对设备的腐蚀机理。利用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)分别测定了结晶样品的微观结构、元素分布和物相组成。结果表明,结晶样品的微观结构呈现平滑致密和粗糙多孔两种形态,晶粒尺寸在20~50μm;所含元素种类主要有N,O,S,Fe,C,其中余热锅炉列管内结晶底面Fe含量达到了35%,说明沉积结晶对设备有较强的腐蚀作用;主要物相组成为NH_(4)HSO_(4),(NH4)_(2)SO_(4),(NH_(4))_(3)H(SO_(4))_(2)等铵盐;制硫尾气中含有的NH3是结晶形成的根本原因。此外,对不同区域的腐蚀过程进行了详细阐述,为该装置同类问题的研究和解决提供参考。

混凝土的腐蚀机理及其防护涂层的研究进展

混凝土因抗压性强、价格低廉、资源丰富等优点而成为现代建筑最主要的结构材料,然而,因腐蚀诱发的耐久性问题成为限制其应用和发展的瓶颈。从物理、化学、生物3个因素深入分析了混凝土的腐蚀机理;全面地总结了无机类、有机类、以及无机-有机复合型等典型混凝土涂层的应用现状及其优缺点;介绍了自修复涂层、自清洁涂层等新型涂层的研究进展;最后探讨了混凝土涂层未来的发展趋势,以期对混凝土防护涂层的开发提供新思路。

机加工过程中切削液对航空铝合金零件的腐蚀机理研究

机加工过程中航空铝合金零件的腐蚀是一个普遍而又难以解决的问题,这与切削液的长期浸泡有直接关系。文章通过浸泡实验模拟机加工过程中切削液对航空铝合金零件的腐蚀现象,再结合其他实验分析机加工过程中航空铝合金的腐蚀机理。航空铝合金腐蚀区域Al、Mg、Zn和Cu元素含量明显降低;腐蚀区域C和O元素大幅增加,而这些变化与现场液杂质相关。含量较高的Cl-对航空铝合金具有非常强的腐蚀性,含量较高的Ca2+、Mg2+、Na+可以间接加速航空铝合金零件的腐蚀。阳离子杂质一方面提高切削液电导率,加速航空铝合金的电化学腐蚀;另一方面消耗缓蚀剂含量,削弱缓蚀剂的保护作用。文章为机加工过程中航空铝合金零件的保护和切削液缓蚀剂的研究提供一定理论依据。

油气管道化学腐蚀机理分析及其防护措施

通过采用电化学阻抗谱、盐雾实验以及温度循环等分析方法,评价了环氧树脂、聚氨酯、锌基涂层以及新型复合材料涂层在模拟的盐水、酸性及碱性环境中的腐蚀行为。结果表明:在酸性环境中,管道材料的腐蚀速率最高,达到0.60 mm∙a^(-1),而碱性环境下最低,仅为0.20 mm∙a^(-1)。此外,阻抗分析揭示,酸性环境中的阻抗值从初始的1510Ω·cm^(-2)降至312Ω·cm^(-2),反映出腐蚀介质对防护层的破坏特别迅速和严重。新型复合材料涂层及阴极保护系统能显著提高腐蚀防护效能。阴极保护系统将腐蚀速率降至0.06 mm∙a^(-1),显示出较牺牲阳极保护(腐蚀速率为0.14 mm∙a^(-1))更为优异的防护效果。现场数据显示,采用新防腐技术的管道在实际应用中腐蚀速率显著降低。经过4年的运行后,使用新技术的设施腐蚀速率仅增加至0.6 mm∙a^(-1),而传统防腐措施的设施腐蚀速率增至2.0 mm∙a^(-1)。

大牛地气田某集输管道腐蚀机理研究

为明确大牛地气田某集输管道腐蚀问题,针对现场的腐蚀挂片与腐蚀管段采用腐蚀速率测试、微观形貌观察及腐蚀产物分析等方法,研究了该集输管道在H_(2)S/CO_(2)共存环境下的腐蚀机理,为制定相应腐蚀防护措施提供基础。研究表明:腐蚀挂片平均腐蚀速率为0.092 3 mm/a,高于行业标准要求的0.076 0 mm/a,局部腐蚀速率约为0.157 0 mm/a,孔蚀系数约为2.7,腐蚀管段试片蚀坑最大深度为88μm;腐蚀产物膜结构疏松,保护性能较差;腐蚀产物中C、O和S元素的含量远高于20碳钢的化学成分,腐蚀产物主要由FeCO_(3)、FeS、Fe_(2)O_(3)组成,说明集输管道所发生的腐蚀主要是由CO_(2)和H_(2)S遇潮湿环境后导致的。

某型船海水冷却系统蝶阀腐蚀机理分析及改进措施

为了确定某型船蝶阀严重腐蚀原因,对所在系统进行整体分析,总结归纳当前船舶海水冷却系统腐蚀机理及防腐措施。通过系统分析、宏观检查、化学成分检验、金相组织观察,以及扫描电镜观察,分析腐蚀原因,确定产生腐蚀的关键因素为该蝶阀阀盘在热处理过程中冷却速度控制不当,产生亚稳态组织,在海水冷却系统中发生脱成分腐蚀和氧化腐蚀。在后续船舶设计建造过程中,从管路及附件材质要求、海水设计流速、系统工艺设计、管子制造工艺,以及防海生物等方面,给出海水冷却系统防腐的改进措施和系统方案,实船应用效果良好。

矿井锚杆腐蚀研究综述:因素、机理及防腐技术

锚杆是巷道支护体系中最基本的组成部分,其力学特性易受矿井环境影响。为保障巷道支护安全,减缓锚杆腐蚀失效进程,有必要对矿井腐蚀环境下的锚杆腐蚀因素、腐蚀机理及防腐技术进行研究。采用典型调研、数据统计、理论分析等手段剖析了矿井腐蚀环境下锚杆腐蚀主要影响因素,阐述了锚杆电化学腐蚀机理、点蚀形核生长机理以及应力腐蚀开裂机理,介绍了原材料防腐技术、表面防腐技术和防腐支护体系特点,指出单因素分析向多因素分析、宏观研究向微观研究、理论型向实用型转变是锚杆防腐技术研究的重要发展方向。

流动加速腐蚀机理及其影响因素研究

油气田注水增产开发混注工艺中水质配伍性较差,注水井系统结垢严重,在整个注水井系统中流动会加速注入管道腐蚀,导致管道破裂风险增大。为提高注入管道使用寿命,对流动加速腐蚀机理进行了分析,探究了流体动力学、环境和材料三种因素对流动加速腐蚀的影响规律,提出了流动加速腐蚀的防护措施。