漏磁场对鹰潭土壤模拟液中管线钢交流腐蚀行为的影响

目的 探究管体磁化产生的磁场对油气管道交流杂散电流腐蚀行为的影响。方法 采用自行设计试验装置模拟管道真实漏磁场,以开路电位、高频电位测量、动电位极化、电化学阻抗谱、表面分析技术及失重法,研究了鹰潭土壤模拟液中磁化和未磁化的X52管线钢试样交流腐蚀行为的差异。结果 磁化管体的磁场使交流腐蚀电位先负移后正移,交流幅值电位增大,极化电流增加,反应界面电容减小,法拉第电阻增大,交流平均腐蚀速率增大,对腐蚀产物形貌有一定影响,但对腐蚀形貌基本无影响。磁场作用机理分析表明,磁场产生的洛伦磁力驱动反应界面附近腐蚀介质运动而增加反应粒子的扩散速率及减小界面扩散层厚度,从而增大交流腐蚀速率。磁场梯度力在一定程度上抑制了阳极反应,促进了阴极反应。结论 漏磁场使管线钢交流杂散电流腐蚀速率大幅提升,但是不改变其均匀腐蚀的形貌,应提高开展过漏磁内检测的油气管道交流杂散电流评价标准。

SRB对X100钢在鹰潭土壤模拟溶液中腐蚀行为的影响

采用失重法、线性极化曲线和阻抗谱电化学技术,结合扫描电子显微镜和能谱分析仪研究了X100钢在有/无SRB的鹰潭土壤模拟溶液中的腐蚀行为。结果表明:X100钢在无菌与有菌时的腐蚀速率随时间延长均为:减小→增大→减小,腐蚀速率有菌时小于无菌,SRB的存在减缓了X100钢的腐蚀;腐蚀速率的控制主要由腐蚀产物膜的均匀性与致密性决定,无菌介质中,腐蚀产物膜不致密、不均匀,保护性较差,在有菌介质中,钢表面形成致密均匀的结合膜,致密的膜对传质有一定的阻碍作用,从而减轻了X100钢的腐蚀;无菌时腐蚀产物主要为Fe2O3,Fe3O4,α-FeO(OH),有菌时腐蚀产物为Fe3O4,FeS。

锈层对X80管线钢在鹰潭土壤模拟溶液中腐蚀行为的影响

将X80钢在鹰潭土壤模拟溶液中浸泡一周使其表面生成锈层,采用扫描电镜观察了锈层的微观形貌,采用极化曲线和电化学阻抗谱研究X80裸钢和带锈X80钢在模拟溶液中的电化学行为。SEM观察表明,锈层较均匀地覆盖在试样表面,但疏松多孔易脱落。电化学试验分析表明,与X80裸钢相比,带锈X80钢在模拟溶液中的自腐蚀电流密度增大,电极反应时电荷转移电阻明显减小。这主要是因为缺陷较多的锈层增大了X80钢腐蚀时电极反应的真实面积,因而短期形成的锈层对X80钢并未起到保护作用,反而促进了腐蚀的发生。

氯化铈对X80钢在鹰潭土壤模拟溶液中腐蚀行为的影响

采用浸泡试验、电化学阻抗、动电位极化曲线等方法研究了CeCl3对X80管线钢在鹰潭土壤模拟溶液中腐蚀行为的影响规律,对腐蚀宏观形貌进行了观察,采用X射线衍射分析X80钢表面的腐蚀产物。结果表明,当添加0.5～2.0g/L CeCl3时,降低了X80钢在该条件下的腐蚀速率,当CeCl3加量为1g/L时,腐蚀速率降至最低,这是因为当溶液中的Ce3+与阴极反应产生的OH-结合成Ce(OH)3和CeO2,这些表面产物隔离了X80钢与腐蚀介质的直接接触,增大了腐蚀反应阻力,从而使腐蚀速率下降。

X80管线钢焊缝在鹰潭土壤模拟溶液中的腐蚀行为

X80管线钢应用前景广阔,对其焊缝处的耐蚀性研究结论还不一致。通过失重法测试X80管线钢母材和焊缝在鹰潭酸性土壤模拟溶液中的腐蚀速率,用开路电位、动电位极化和交流阻抗等电化学法比较两者的腐蚀行为,借助金相显微镜、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)观察分析二者的显微组织、夹杂物数量及组成。结果表明:与X80管线钢母材相比,焊缝在鹰潭土壤模拟溶液中有更大的腐蚀速率和自腐蚀电流密度,更负的开路电位和更小的电荷转移电阻,其抗腐蚀性低于母材,这主要与X80焊缝中存在更多夹杂物和更粗大的显微组织有关。

鹰潭土壤模拟溶液中SRB+IOB对X100管线钢SCC行为的影响

采用慢应变速率拉伸(SSRT)试验和扫描电镜(SEM)断口分析等手段,研究了鹰潭土壤模拟溶液中SRB+IOB(硫酸盐还原菌+铁氧化菌)对X100管线钢应力腐蚀开裂(SCC)行为的影响。研究结果表明:X100管线钢母材和焊缝试样在无菌和有菌环境下宏观断口均为斜断口,断裂面与拉伸轴方向大致呈45°角,无菌环境下的断口颈缩程度均明显小于有菌环境;在无菌环境下,母材和焊缝断口均为韧性+脆性混合型断口,呈现准解理形貌特征,具有较高的SCC敏感性;在有菌环境下,母材和焊缝断口均为韧性断口,呈现韧窝形貌特征,具有较低的SCC敏感性。同时发现,无菌环境下X100管线钢母材断口侧面的SCC裂纹明显多于有菌环境,也就是说,SRB+IOB的存在抑制了X100管线钢的脆变,使其SCC敏感性降低。

热处理对X80钢在鹰潭土壤模拟溶液中腐蚀行为的影响

将空冷、水淬方式热处理的X80钢与供货状态(原始组织)X80钢相比较,研究了不同组织X80钢在鹰潭土壤模拟溶液中的短期腐蚀行为。通过均匀腐蚀全浸试验和动电位交流阻抗谱对不同腐蚀周期试样表面腐蚀产物膜进行测试,利用体视显微镜和SEM对腐蚀形貌进行观察。结果表明:腐蚀28天后,经不同冷却方式处理的X80钢腐蚀速率高于供货态试样;三种组织的X80钢表面腐蚀产物膜的形成过程均表现为生长、破裂、再生长,腐蚀后期三者形成的产物膜均为内外两层,但它们的耐蚀性存在差异,这主要是由于其显微组织及表面腐蚀产物膜致密程度不同而导致的。

阴极极化下X80钢在鹰潭土壤模拟溶液中应力腐蚀行为研究

采用电化学阻抗和慢应变速率方法,结合扫描电子显微镜,研究了不同阴极极化电位下X80钢在鹰潭土壤模拟溶液中的应力腐蚀行为。结果表明:鹰潭土壤模拟溶液中,X80钢/溶液界面处电荷转移电阻随阴极极化程度增加先升后降。在自腐蚀电位条件下开裂机理为阳极溶解,当外加电位为-1000 m V(vs SCE),应力腐蚀敏感性最低,此电位为最佳保护电位;继续增大阴极极化程度,应力腐蚀敏感性增加,此时开裂机制为氢和应力协同作用下的氢致开裂。

pH值对X120钢在模拟鹰潭酸性土壤溶液中电化学行为的影响

采用电化学阻抗谱法和动电位极化法研究了不同pH值(3.5～6.5)和不同外加电位(-0.58～-1.20V)对X120钢在模拟鹰潭酸性土壤溶液中电化学行为的影响。结果表明,随着pH值的升高,自腐蚀电位整体呈下降趋势,在pH=5.5附近电位有反弹;高pH值溶液中电极反应电阻R_t普遍大于低pH值下的R_t,即pH越高电极腐蚀过程的阻力越大;在同一pH值下,随着外加电位的降低,R_t先增大后减小,在-0.75 V附近达到最大值;这是由于电极过程在阳极电位区受活化控制,在-0.75 V附近受活化和扩散共同控制,而阴极电位区重新受活化控制所致。另外,快慢速率扫描动电位极化曲线反映的pH值对阴阳极极化行为影响的规律与阻抗谱反映的规律一致。

X100管线钢鹰潭土壤模拟溶液中腐蚀行为的研究

采用失重法、线性极化曲线和阻抗谱电化学技术,结合SEM、EDS和XRD研究了SRB+IOB对X100管线钢在鹰潭土壤模拟溶液中腐蚀行为的影响。结果表明:X100管线钢在无菌环境下的腐蚀为中度腐蚀,腐蚀速率随浸泡时间的增加先减小,后缓慢增大,腐蚀产物主要为Fe2O3。有菌(SRB+IOB)环境下浸泡5 d后的腐蚀为严重腐蚀,浸泡17和40 d后的腐蚀为中度腐蚀,腐蚀速率随浸泡时间的增加不断减小,腐蚀产物主要为FeS和Fe2O3。X100管线钢在无菌环境下的腐蚀倾向为随浸泡时间的增加不断增大,在有菌(SRB+IOB)环境下为不断减小。腐蚀速率在无菌环境下为先迅速减小后缓慢增大,在有菌(SRB+IOB)环境下为不断迅速减小。SRB+IOB的存在加剧了X100管线钢的腐蚀。

不同组织X70钢在酸性土壤模拟溶液中的应力腐蚀敏感性

采用慢应变速率拉伸试验(SSRT)及断口观测研究了不同显微组织X70钢的应力腐蚀破裂(SCC)敏感性。结果表明:X70钢及其不同热处理后的劣化组织在鹰潭土壤模拟溶液中均具有明显的SCC敏感性;三种组织X70钢的SCC敏感性整体上表现为随外加电位的降低而增大,组织硬化和晶粒过大都能增加材料的SCC敏感性。

覆有短期腐蚀产物膜的X80钢的电化学行为

将X80钢放入酸性鹰潭土壤模拟溶液中浸泡30 d使其表面形成短期腐蚀产物膜,采用SEM,EDS和XRD对腐蚀产物膜的表面形貌、元素和物相组成进行测试与分析,通过极化曲线和电化学阻抗方法考察腐蚀产物膜对X80钢电化学腐蚀行为的影响。结果表明:与X80裸钢相比,腐蚀产物膜作用下的X80钢的自腐蚀电位更负,自腐蚀电流密度更大。这是因为产物膜主要由Fe3O4和β-FeOOH组成,短期形成的Fe3O4产物膜存在很多微小孔洞和微裂纹等缺陷,为溶液中侵蚀性Cl-的吸附和滞留提供了潜在场所,同时也增大了基体和腐蚀介质反应的有效面积;而产物膜中的β-FeOOH抗Cl-侵蚀作用很弱,且参与了阴极还原反应。这些因素的综合作用导致覆有短期腐蚀产物膜的X80钢在酸性土壤模拟溶液中表现出更大的腐蚀速率。