螺纹接头处拉应力作用下的缝隙腐蚀行为

目的 研究N80钢在高温高压中缝隙和应力耦合作用下的腐蚀行为,为油井管的选材和螺纹选型提供参考。方法 以油管螺纹接头为研究对象,在高温高压釜模拟地层环境,采用电化学方法和表面分析技术,研究N80钢在缝隙单因素作用下和缝隙-应力耦合作用下的腐蚀行为。结果 仅有缝隙作用24 h后,缝内存在大量腐蚀产物堆积,缝外几乎没有腐蚀产物。40 ℃时的凹槽深度为17.2 μm,而70 ℃时的凹槽深度则达到82.7 μm。在缝隙和应力耦合作用24 h后,在缝隙口处发现有腐蚀产物堆积,缝隙内腐蚀程度比缝隙外腐蚀程度更为严重。40 ℃时,弹性形变试样的缝隙口处凹槽深度约为35.3 μm,塑性形变的试样缝隙口处凹槽深度约为41.3 μm;而70 ℃时,发生弹性变形和塑性变形的试样缝隙口处凹槽深度则分别为143.7 μm和243.9 μm。结论 缝隙和应力耦合作用使缝隙口处凹槽的深度加深,且深度随着腐蚀时间和温度的增加而增大,塑性形变时凹槽深度最大。这表明应力的施加会加剧N80钢的缝隙腐蚀,导致形成更深的腐蚀凹槽,这反过来又会导致应力的进一步集中,应力腐蚀风险增加。因此,缝隙和应力对N80钢在高温高压地层水环境中的腐蚀具有协同作用。     

热带海洋大气环境下X70管线钢的缝隙腐蚀行为研究

目的研究X70管线钢在热带海洋大气实海环境下的缝隙腐蚀行为。方法在距离湛江东海岛海岸50m和200 m处分别搭建楔型缝隙模型,安装大气环境Cl-收集装置和自动气象监测站。结果距离海岸越近,风速越大,大气中Cl-沉降速率也越大,X70管线钢缝隙腐蚀越严重。X70管线钢在距离海岸50 m处发生缝隙腐蚀的最大缝宽约为0.96 mm,200 m处最大缝宽约为3.75 mm,50 m处缝隙腐蚀更严重。结论缝隙腐蚀区域形成了氧浓差电池,同时随着缝隙液中Cl-向缝隙内迁移,发生闭塞区电池自催化过程,在二者共同作用下,缝隙腐蚀区域较非缝隙腐蚀区域腐蚀更严重。     

6A01-T5铝合金/304不锈钢的缝隙腐蚀行为研究

目的 研究6A01-T5铝合金和304不锈钢异种金属间的缝隙腐蚀行为规律。方法 采用常温常压浸泡腐蚀方法,结合SEM、EDS、XRD和白光干涉检测,对6A01-T5铝合金/304不锈钢缝隙结构在碱性Na Cl溶液中的腐蚀行为进行研究。结果 6A01-T5铝合金/304不锈钢缝隙腐蚀表现为在缝口处产生沿缝口方向的凹陷渠,在缝内,以局部减薄和腐蚀坑为主,并随着腐蚀时间的延长,腐蚀程度逐渐加重。不同区域腐蚀产物的形貌和成分组成不尽相同,缝外暴露区的腐蚀产物表现为晶体颗粒状,主要成分为Ca CO3和Al(OH)3等铝的腐蚀产物。缝口附近沿缝口方向形成一层有明显界线的腐蚀产物覆盖层,缝隙内部的腐蚀产物相对较少,表现为尺寸相对较小的结块,主要成分为Al(OH)3等铝的腐蚀产物。结论 在6A01-T5铝合金与304不锈钢非电连接情况下,6A01-T5铝合金/304不锈钢缝隙内2种金属分别独立发生缝隙腐蚀,因2种金属在腐蚀过程中争夺O2,使得304不锈钢对6A01-T5铝合金的缝隙腐蚀起到抑制作用。     

飞机用7B04铝合金缝隙腐蚀试验及仿真研究

目的开展飞机用7B04铝合金缝隙腐蚀仿真研究,理解缝隙腐蚀机理,找出影响缝隙腐蚀的关键因素。方法分析缝隙腐蚀类型,开展缝隙腐蚀试验,建立缝隙腐蚀数学模型,选择合适的边界条件,利用有限元法进行仿真计算。结果缝隙内pH值分布计算结果与试验测量值一致,缝隙口与外部液体/大气连接时,缝隙内溶液分别呈酸性或碱性。缝隙口溶液电势较低,缝隙口附近的铝合金腐蚀较快,含Al腐蚀产物多集中在缝隙口附近。缝隙宽度在0.1~0.3 mm范围内变化不影响铝合金腐蚀速率;缝隙深度增加,缝隙口与底部溶液电势差增大,铝合金腐蚀面积增大,但铝合金最大腐蚀电流密度不变。电位升高,缝隙内铝合金的腐蚀加剧,电位提高10 m V,腐蚀24 h后缝隙内铝合金界面的腐蚀电流密度增加59倍,Al(OH)_2Cl的最大浓度为自然电位下的30倍。结论缝隙腐蚀主要受缝隙外部阴极还原反应影响,电位对铝合金缝隙腐蚀的影响最大,飞机结构中应避免高电位材料同铝合金直接接触。     

316L不锈钢在南海环境中的缝隙腐蚀行为研究

目的研究316L不锈钢在南海环境中的缝隙腐蚀行为。方法利用自主设计的实海实验装置,在南海170m水深的位置开展316L不锈钢缝隙腐蚀实验。利用光学显微镜观察试样的腐蚀形貌,利用扫描电子显微镜(SEM)观察腐蚀产物膜的微观形貌,结合能谱仪(EDS)分析腐蚀产物膜的微区成分,并利用荧光显微镜观察缝隙腐蚀试样表面微生物的附着情况。通过对比点蚀试样与缝隙腐蚀试样的腐蚀形貌,并观察缝隙腐蚀试样腐蚀形貌随腐蚀时间的变化,分析研究316L不锈钢在南海环境中的缝隙腐蚀行为。结果实海工况下浸泡120 h后,点蚀试样腐蚀轻微,机械划痕清晰可见,缝隙腐蚀试样表面有腐蚀产物生成,并出现明显的局部损伤。随着腐蚀时间的延长,缝隙腐蚀试样表面的局部损伤发展为浅表局部腐蚀,缝隙口堆积锈红色腐蚀产物,并形成闭塞电池。腐蚀408h后,在Cl~-的催化及微生物膜的加速作用下,缝隙口生成许多细小的点蚀坑,并聚集形成点蚀带,缝隙内部呈现波纹状腐蚀形貌,缝隙外部腐蚀相对轻微。荧光照片可见缝隙腐蚀试样表面有微生物附着。结论316L不锈钢在南海环境中具有较高的缝隙腐蚀敏感性。     

某气田井下管柱的失效原因分析及对策

目的 分析某气田井下管柱失效的根本原因,并提出有效的解决措施,以减少同类事故的再次发生。方法 采用宏观分析、拉伸性能、化学成分分析、金相分析、腐蚀产物分析、水质分析及结垢预测等方法,对可能造成某气田井下管柱腐蚀的原因进行深入分析。结果 失效件的拉伸性能、化学成分及金相显微组织均满足标准要求,排除因材质缺陷引起腐蚀。宏观分析表明,油管外螺纹与接箍内螺纹及镗孔处存在缝隙,且在缝隙处未预涂丝扣螺纹脂,因此在含有大量 Cl^?的腐蚀性环境中发生了缝隙腐蚀。此外,由于该地层水易结垢,当 Ca CO₃垢及砂样沉积在缝隙处时,再次构成缝隙腐蚀发生的条件,从而加速腐蚀的进行。结论 在下管柱作业中,在接箍与油管旋合处有必要预涂螺纹脂,防止服役环境中的腐蚀介质在缝隙处造成缝隙腐蚀而减少井下管柱的服役寿命。     

风电场塔筒螺栓腐蚀分析

目的 分析风电场塔筒螺栓的腐蚀现状.方法 采用化学成分分析、金相分析、冲击性能测试、拉伸性能测试、硬度测试等方法对螺栓进行分析.结果 使用前后螺栓螺母垫圈的成分均符合标准.对使用前后的螺栓进行冲击、拉伸、硬度性能测试均符合安全要求.使用前后,螺栓金相为1～4级,符合国家标准.晶粒度测试显示,使用前为7.5～8.0级,使用后为8级.通过螺栓截面成分分析,锈层内渗入的氯离子促进了腐蚀的发生.结论 在役的螺栓满足安全使用要求;在恶劣的自然环境的综合作用下,螺栓发生了电化学腐蚀和缝隙腐蚀;最后对螺栓的使用及维护提出建议.     

海水中铜试样溶出的铜离子对铝合金腐蚀的影响

目的研究在海水中暴露的铜试样溶出的铜离子对邻近铝合金腐蚀的影响。方法采用海水暴露试验方法。结果在青岛和厦门海水中获得了4种铝合金在铜试样邻近暴露1年的腐蚀结果。结论在海水中暴露的铜试样溶出的铜离子使邻近海水的铜离子浓度升高。对在试验期间没发生局部腐蚀的LF3M,180YS和LC4CS(BL),铜试样溶出的铜离子对其腐蚀没影响。对在试验期间发生点蚀和缝隙腐蚀的铝合金LD2CS,铜试样溶出的铜离子显著加速了它的腐蚀。     

天然海水中铜离子的添加对EH40钢腐蚀的影响

目的 研究天然海水中添加1.5、15 mmol/L铜离子对EH40钢腐蚀速率、腐蚀产物形貌及成分的影响规律,并揭示其作用机制.方法 采用天然海水实验室挂片的方式进行4周的腐蚀实验,定期对试样进行表征,并检测海水环境参数.结果 在海水中添加1.5、15 mmol/L铜离子后,EH40钢的腐蚀速率加快,同时表面腐蚀产物出现特殊分层现象,并包含铜单质层.结论 海水中添加1.5、15 mmol/L铜离子,对EH40钢腐蚀的促进作用主要通过三种机制,铜离子水解形成酸性腐蚀环境、铁和铜离子的置换反应消耗试样基体、Fe-Cu电偶腐蚀池加速阳极铁的溶解.     

热带滨海景观设施的腐蚀特征及其影响因素简析

目的 研究热带滨海地区景观设施的腐蚀特征及影响因素.方法 通过宏观调查和微区检查的方法,对比分析湛江、珠海和深圳3个典型的热带滨海城市景观设施腐蚀状况的差异,总结热带滨海景观设施的腐蚀特征.结果 缝隙腐蚀和焊缝腐蚀是热带滨海景观设施发生频次最高的腐蚀类型,其中出现缝隙腐蚀的频次平均为66.6％,出现焊缝腐蚀的频次平均为53.2％.随着离海岸距离的增大,景观设施腐蚀程度减小,其中景观设施在200 m发生大面积腐蚀的程度比100 m平均减轻22.1％.景观设施向海面发生严重腐蚀的比例比背海面高,其中景观设施向海面在100 m发生腐蚀比背海面严重,比200 m平均增高10.4％.结论 热带滨海地区景观设施的腐蚀差异与设施离海距离、设施朝向以及热带海洋大气环境要素(相对湿度和大气污染物浓度)密切相关.     

海洋环境金属材料腐蚀与防护仿真研究进展

总结了国内外海洋金属腐蚀与防护仿真文献,分析归纳了电偶腐蚀、点蚀和缝隙腐蚀仿真的研究现状,仿真结果的准确性和可靠性均得到了验证。然后从涂层、电化学保护(牺牲阳极、外加电流阴极保护)、缓蚀剂、表面处理和改性等方面简要叙述了海洋装备腐蚀保护的研究进展,详细介绍了海洋装备阴极保护仿真的研究进展。最后展望了数值仿真技术在海洋腐蚀与防护领域发展前景,提出了重点发展任务和发展方向。     

不同港口海域铝合金腐蚀行为研究

目的获得1060铝合金和5083铝合金在不同港口海域的腐蚀规律。方法采用实海试验方法获得材料表面的腐蚀形貌及腐蚀速率,并利用腐蚀图像处理技术分析海生物覆盖状态。结果不同海域铝合金试样表面附着海生物种类不同,青岛海域试样表面主要附着牡蛎,舟山海域试样主要附着藤壶和海藻,三亚海域主要附着藤壶和牡蛎。1060铝合金和5083铝合金在不同海域海水中以点蚀和缝隙腐蚀为主,海生物附着对铝合金腐蚀有明显影响,较严重的腐蚀点出现在牡蛎或藤壶下面及边缘。三海域中两种铝合金在舟山海域的腐蚀速率最大,三亚海域次之,青岛海域最小。不同海域铝合金试样表面海生物覆盖面积不同,三亚海域试样表面海生物覆盖面积百分比最大,青岛海域次之,舟山海域最小。结论由于海水环境不同,青岛、舟山及三亚海域铝合金试样表面海生物种类以及海生物覆盖面积明显不同,海生物的附着在一定程度上减缓了铝合金的腐蚀,另外也使得铝合金更易产生缝隙腐蚀和点蚀。     

高温耐磨粘结铜除铜工艺研究

目的获得经济且环境友好型化学溶解高温耐磨粘结铜的工艺。方法采用正交实验获得化学溶解除铜的最佳工艺参数,利用电化学手段测试铜及炮管基体在两种溶液体系最优配方中的E-t曲线和极化曲线,通过连续失重法分析铜在腐蚀溶液中的腐蚀溶解规律,并观察溶解后的表面形貌。结果化学溶解除铜工艺最优配方分别为过氧化氢-柠檬酸(H2O2(质量分数为0.8%)+C6H8O7(质量浓度为6 g/L)+温度θ为30℃+pH值为10)、溴酸钾-柠檬酸(KBrO3(质量浓度为30 g/L)+C6H8O7(质量浓度为30 g/L)+温度为30℃+pH值为10)。腐蚀溶解初始阶段,铜基体表面氧化膜逐渐溶解破坏,腐蚀电位变负,溶解速率加快,随后铜基体裸露,进入稳定溶解过程,反应速率逐渐趋于稳定。在溴酸钾-柠檬酸体系中铜的自腐蚀电流密度比过氧化氢-柠檬酸体系中高2个数量极,表现出更强的阳极活化能力和腐蚀溶解速度。结论铜在两种溶液体系中表现出快速稳定的溶解速度,炮管基体的腐蚀速率比铜小2~3个数量级,具有良好的耐蚀能力。     

氯化铵盐粒导致的铜初期大气腐蚀行为研究

目的研究在氯化铵存在条件下,铜的大气腐蚀行为。方法采用扫描电子显微镜(SEM)、能谱(EDS)、傅里叶红外光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)、滴定法和电化学等方法来确定铜的大气腐蚀过程和腐蚀产物。结果随着暴露时间的延长,铜的腐蚀质量损失变大,平均腐蚀速率变小。在氯化铵存在条件下,铜表面生成了Cu_2O、Cu_2(OH)_3Cl和Cu_2(OH)_2CO_3,其中Cu_2O为主要腐蚀产物,其质量占腐蚀产物总质量的97%以上。结论氯化铵的存在会对铜造成很强的腐蚀,随着暴露时间的延长,铜的腐蚀变得严重,但是暴露后期腐蚀速率将会减缓。     

不锈钢深海腐蚀研究

综述了不锈钢在深海条件下的点蚀、缝隙腐蚀、隧道腐蚀、应力腐蚀机理和影响因素及相应的腐蚀防护方法。用不锈钢在深海中发生腐蚀的实例说明了国内不锈钢深海应用存在的问题以及与国外深海腐蚀研究之间存在的差距。