钛合金和95~#钢的电偶腐蚀研究

目的研究3%(以质量分数计)NaCl溶液中钛合金与95#钢的面积比以及它们之间的偶对间距对95#钢的电偶腐蚀行为。方法测量不同阴阳极面积比和不同偶对间距的电偶电流密度、电偶电位曲以及钢的腐蚀速率。结果偶对间距从24 mm减少到12 mm,降低50%,而腐蚀速率约增加34~45倍。结论电偶腐蚀速率随阴阳极面积比的增大而升高,随着偶对间距的增大而降低。     

碳纤维复合材料-钢电偶腐蚀研究

目的 研究碳纤维复合材料与船体钢的电偶腐蚀行为.方法 采用T700碳纤维复合材料-10CrNiCu钢电偶对在3.5％NaCl溶液中的浸泡实验、电化学试验及实验后的腐蚀形貌分析,对比测定了电偶对中10CrNiCu钢的腐蚀速度,分析了电偶对的腐蚀行为.结果 碳纤维与10CrNiCu钢的开路电位差高达850 mV以上,当它们连接形成电偶对时,碳纤维对10CrNiCu钢有很强的电偶效应.当碳纤维的面积与钢的面积比为1:1时,可使10CrNiCu钢的腐蚀速度至少增大约1.5倍.结论 碳纤维单独在3.5％NaCl溶液中的电位基本是氧去极化的平衡电位,当碳纤维复合板与钢连接形成腐蚀电池时,显著促进了氧去极化反应,从而显著促进了钢的腐蚀.     

316L与X65在模拟流动地层水中电偶腐蚀行为

目的研究316L与X65在模拟流动地层水中电偶腐蚀行为,方法进行复合管材料X65和316L耦合在模拟流动地层水饱和CO2环境中的浸泡实验,通过电化学工作站测量电偶电流、电偶电位、开路电位及试样在不同温度和流速下极化曲线和交流阻抗图谱,另外通过电子扫描显微镜观察腐蚀形貌,对复合管电偶腐蚀行为进行分析。结果在模拟流速为0,0.2 m/s地层水中,X65耦合后的腐蚀速率分别为0.883,1.169 mm/a。结论 X65阳极反应极化程度较小,316L的阴极反应过程是整体反应速度的控制步骤。X65表面不仅发生阳极溶解,还伴随阴极反应。     

925镍基合金和110SS钢在高温高酸性环境中的电偶腐蚀行为

目的 探究镍基合金925和抗硫油管管材110SS在不同面积比下耦接后的电偶腐蚀行为和电偶腐蚀效应,模拟国内某油气田高温高酸性腐蚀环境。方法 采用浸泡腐蚀试验和电化学测试技术,评价电偶腐蚀的阴阳极过程对腐蚀进程的影响,并利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱仪(EDS)与X射线衍射仪(XRD)对腐蚀试样的表面形貌及腐蚀产物成分进行分析。结果 110SS的自腐蚀电位远远低于925,阴阳极分别以1:1、1:5、1:10、1:30四种面积比耦接后,均发生电偶腐蚀。耦接后110SS的腐蚀速率分别为:0.7564、0.7032、0.6457、0.6289 mm/a,均为极严重腐蚀。结论 电偶腐蚀速率和电偶腐蚀效应均随着阴阳极面积比的增大而增加。镍基合金与碳钢油管耦接主要对材料在腐蚀环境下的腐蚀进程有影响,而对腐蚀产物和腐蚀机理的影响不大。     

不锈钢与船体钢在海水中的电偶腐蚀行为研究

目的 研究不锈钢与船体钢在天然海水中的电偶腐蚀行为,为不锈钢的应用提供数据支撑。方法 利用电化学设备研究不锈钢与船体钢在天然海水中的自腐蚀和电偶腐蚀行为,并结合质量损失和腐蚀形貌研究阴阳极面积比对电偶腐蚀敏感性的影响。结果 2种金属的自腐蚀电位相差600 mV,电偶腐蚀倾向严重。当二者发生电偶腐蚀时,不锈钢作阴极,船体钢作阳极。随着不锈钢与船体钢阴阳极面积比的减小,船体钢的腐蚀速率和平均腐蚀深度减小,不锈钢的腐蚀形貌则不受面积比的影响。结论 在实际工程中,可通过增加阳极材料面积的方法来降低电偶腐蚀效应的影响。     

气液固多相流对法兰接缝处的腐蚀行为研究

目的揭示不同条件下法兰接缝处的腐蚀速率。方法基于流动动力学数值模拟软件,分析法兰接缝处的流场变化、不同因素的电化学腐蚀速率和冲刷腐蚀速率。结果在文中的研究条件下,随着接缝深度的增加,法兰接缝处的流速分布分为0～0.6 mm和0.6～5 mm两个阶段,在法兰接缝表面均存在明显的压力梯度层和温度梯度层。同时随着固体杂质质量流量的增大,法兰处腐蚀速率呈直线增大,当其质量流量大于4kg/s时,其腐蚀速率达到最大值;而含砂流体流速与腐蚀速率基本符合正态分布规律。结论对于气液固多相流条件下法兰处的腐蚀,主要是由于电化学腐蚀和冲刷腐蚀相互作用产生的,并且其冲刷腐蚀速率远远大于电化学腐蚀速率。     

不同海域Custom450高强度不锈钢的腐蚀规律研究

目的 研究Custom450钢在青岛、舟山、厦门及三亚等4个海域大气和飞溅环境中的自然腐蚀规律。方法 采用形貌分析、腐蚀速率、点腐蚀深度分析等方法对Custom450钢在上述4个海域大气和飞溅区的腐蚀规律进行研究。结果 Custom450钢在4个海域大气环境的年平均腐蚀速率相当,且未观察到有点蚀现象发生,舟山海域的年平均腐蚀速率最小,为0.001 41 mm/a,三亚海域的年平均腐蚀速率最大,为0.001 54 mm/a。4个海域飞溅区的年平均腐蚀速率范围为0.0021～0.0028mm/a,舟山海域的年平均腐蚀速率为0.002 1 mm/a,平均及最大点腐蚀深度分别为5.7μm和25.99μm,均低于其他3个海域。结论 Custom450钢在4个海域的大气环境暴露1 a后,未发现明显的腐蚀现象,表明该钢短期内在上述4个海域海洋大气环境中具有良好的耐蚀性。在飞溅环境中的腐蚀速率高于大气环境,且有明显的点腐蚀现象发生,钢中未溶的NbC相会促进点腐蚀现象的发生。     

海水管系中异种金属管道耦接腐蚀模拟研究

目的 研究船舶海水管系中常见异种金属管道之间的电偶腐蚀问题。方法 使用COMSOL Multiphysics软件,模拟研究紫铜(TP2Y)/#20钢、B10铜合金/921A钢、921A钢/锡青铜(XQT)耦接管道在3.5% NaCl溶液中管道内表面的电位、电流密度分布规律及耦接60 d后的电偶腐蚀状况。结果 异种金属管道耦接情况时,紫铜、B10铜以及锡青铜管道作为电偶腐蚀偶对中的阴极而受到保护,20号钢和921A钢管道为阳极,发生电偶腐蚀。当紫铜/20号钢管道耦接时,紫铜管道受保护长度距离耦接处约425 mm,而20号钢管道的电偶腐蚀长度距法兰耦接处约500 mm;当B10铜合金/921A 钢耦接时,B10铜合金管道受保护长度约500 mm,921A 钢管道受到电偶腐蚀的长度约780 mm;当921A 钢/锡青铜管道耦接时,锡青铜管道受保护长度约620 mm,而921A 钢管道电偶腐蚀长度约820 mm。模拟结果还表明,当耦接时间达60 d后,紫铜与20号钢管道耦接时,20号钢管道内壁靠近处的腐蚀深度最大约为5.57 μm;B10与921A钢管道耦接时,921A钢管道内壁的腐蚀深度达到8.31 μm;锡青铜与921A钢管道耦接时,921A钢管道内壁的腐蚀深度最大约为8.48 μm。结论 异种金属管道的电偶腐蚀与异种金属之间的电位差密切相关。同时,在电偶腐蚀过程中,还易造成管道电位宏观分布的不均匀性,最终可能形成宏观电位差导致的腐蚀问题。     

环烷酸腐蚀动态模拟实验研究

通过环烷酸动态腐蚀模拟装置,研究了动态高温条件下流速和酸值变化对腐蚀的影响.结果表明:含有Mo的316L、317L耐环烷酸冲刷腐蚀性能明显优于304L和16MnR,流速30 m/s,温度300 ℃,304L不锈钢存在发生腐蚀速率突变的临界酸值,酸值(以KOH计)在2.5 ～4.3 mg/g之间.在酸值8.3 mg/g,300℃条件下,16MnR发生腐蚀速率急剧变化的临界流速≤10 m/s,304L不锈钢的临界流速应在10 ～30 m/s之间.     

青岛海洋环境碳纤维复合材料与低合金钢电偶腐蚀研究

目的 探究碳纤维复合材料在舰船应用时与金属材料的电偶腐蚀问题。方法 针对一种典型舰船用碳纤维增强乙烯基树脂复合材料,在青岛海洋大气环境下开展0.5、1、1.5、2 a期的自然曝晒试验,进而采用电化学分析手段考察其与低合金钢的电偶腐蚀效应,结合老化机制探究碳纤维复合材料的老化行为对其与钢电偶腐蚀的影响。结果及结论 在青岛大气环境曝晒不同周期的复合材料试样,开路电位与低合金钢相差较大,存在较高的电偶腐蚀倾向。随曝晒时间的延长,复合材料表面微裂纹不断产生、扩展,导致电化学反应活性点增多,两者电偶电流密度随之增大。在青岛海洋大气环境下暴露2 a后,碳纤维增强乙烯基树脂复合材料与低合金钢的电偶电流为0.356 9 μA/cm²,两者的电偶腐蚀敏感性达到B级。     

海洋环境下7A52铝合金电偶腐蚀行为研究

通过电偶序测试,对3.5%（质量分数）NaCl水溶液中7A52的腐蚀倾向进行了预测;通过对不同金属耦合的电偶电流与电偶电压的测试,验证了阳极电偶腐蚀效应,得到了电偶腐蚀过程受阴极控制的结论;通过对7A52与5A06在不同面积比情况下偶合电偶电流的测试,发现电偶电流与面积比呈线性关系。     

7A52铝合金干湿交替情况下电偶腐蚀行为研究

目的研究海洋环境下7A52铝合金在干湿周浸使用过程中的电偶腐蚀现象。方法实验配制3.5%的Na Cl水溶液浸泡试样,实验周期为504 h,全浸试样作为对比试样,在实验周期内一直浸泡在Na Cl水溶液中。测试试样干湿周浸情况下7A52与5A06,38Cr Si之间的电偶电流及电偶电压,使用SEM分析腐蚀后的表面形貌。结果 7A52-5A06干湿周浸试样电偶电流变化不大,全浸试样电偶电流较初期变化较大,后期电偶电流的大小只有初期电偶电流大小的1/8左右,7A52-38Cr Si全浸试样与干湿交替情况下电偶电流基本相同。随着试验的进行,干湿交替及全浸情况下电偶电流的差异逐渐变大,电偶电流增大约为实验初期的10倍;全浸情况下试样表面腐蚀产物较致密,干湿周浸情况下腐蚀产物较为疏松。结论在3.5%的Na Cl水溶液干湿周浸情况下,7A52-5A06,7A52-38Cr Si的平均电偶腐蚀速度要大于全浸状态下的平均电偶腐蚀速度,干湿周浸情况下,7A52-5A06,7A52-38Cr Si腐蚀后试样表面形态具有较大差异,5A06在相同实验条件下的耐腐蚀性要好于7A52。     

硬膜缓蚀剂对钛合金紧固件电偶腐蚀的防护作用研究

目的 研究YTF-3硬膜缓蚀剂对由TC4螺栓、不锈钢螺母、7050铝合金及TC4钛合金夹层板组成的组件电偶腐蚀的影响作用。方法 利用硬膜缓蚀剂对钛合金紧固件和夹层板进行整体腐蚀防护处理,并通过盐雾加速腐蚀试验。将齿轮槽螺栓与无耳托板自锁螺母安装连接后,进行自然环境加速腐蚀试验,腐蚀后对螺栓螺母以及夹层板的腐蚀情况进行拍照检查,采用图像处理方式对腐蚀情况进行评价,并通过室温拉伸试验对钛合金螺栓腐蚀前后的力学性能情况进行对比分析。结果 经过腐蚀试验后,TC4螺栓和铝合金组件刷涂缓蚀剂区域比未刷涂缓蚀剂区域的平均腐蚀面积要小。不锈钢螺母与TC4钛合金组件刷涂缓蚀剂区域出现明显褶皱和破损现象。对比了试验前后钛合金螺栓的最大拉断载荷,发现降幅仅为0.5%。结论 铝合金夹层板会遭受电偶腐蚀,而YTF-3缓蚀剂可以有效隔绝腐蚀介质渗入固定间隙,大幅缓解电偶腐蚀,而钛合金螺栓在加速腐蚀试验中并未发生明显的腐蚀,并且力学性能无明显改变。     

含砂海水对40Cr钢加速冲刷腐蚀性能影响

目的研究40Cr钢在实际海水中的冲刷腐蚀性能。方法采用自制旋转冲刷实验装置,模拟实际海洋环境对40Cr钢进行实验。试验介质为含有质量分数为0.15%、0.3%、1%石英砂(300目左右)的青岛海域天然海水,冲刷流速分别为1、3、5 m/s。用交流阻抗谱和极化曲线测试检测其冲刷腐蚀性能,采用失重法测量冲刷腐蚀速率,并用扫描电镜观察其表面形貌,用XRD、EDS技术检测腐蚀产物成分。结果当流速一定,石英砂的质量分数为0.3%时,腐蚀速率最小,交流阻抗谱和极化曲线结合分析显示,此时最耐腐蚀,腐蚀产物成分为FeO(OH)。当含砂量一定时,随着流速的增加,试样腐蚀速率快速增加,耐蚀性逐渐下降,腐蚀产物主要成分为Fe O(OH)。结论流速对40Cr的冲刷腐蚀速率影响较大,而含砂量对冲刷腐蚀速率的影响较小。     

钢铁材料在黄河三门峡水库中的腐蚀行为

目的获取典型钢铁材料在黄河三门峡水库中长期暴露的腐蚀结果和腐蚀行为。方法采用暴露腐蚀试验,将1种碳钢、3种低合金钢和3种不锈钢材料在三门峡水库中暴露1,2,5,8 a,用金相显微镜测量各材料的点蚀深度,观察腐蚀形貌,并计算其腐蚀速率。结果在三门峡水库中暴露8 a,碳钢和低合金钢的腐蚀行为基本相同,4种钢暴露1 a的平均腐蚀速度接近,为0.047~0.050 mm/a,暴露1~8 a,Q235B的平均腐蚀速度为0.040 mm/a,X70,X80和D36钢的平均腐蚀速度与Q235B相差不大,分别为0.039,0.034,0.037 mm/a。暴露1 a后,0Cr13表面有蚀点,最大点蚀深度为0.010 mm,暴露8 a后,0Cr13试样的边角、钻孔处出现溃烂、穿孔。暴露8 a后,304和316L的最大点蚀深度均小于0.1 mm。结论 Q235B,X70,X80,D36在黄河三门峡水库中的腐蚀行为基本相同,它们在第1年的腐蚀速度较大,暴露1 a后腐蚀速度略有降低。0Cr13腐蚀严重,暴露8 a,发生腐蚀溃烂、穿孔现象。304和316L在三门峡水库中有很好的耐蚀性。     

渤海油田中深层低含H2S气井油套管选材研究

目的解决渤海油田中深层低含H2S井下环境的油套管安全选材问题。方法利用高压釜模拟气井的腐蚀环境,对不同材质的备选油套管钢在不同井深模拟工况条件下的腐蚀速率和应力腐蚀开裂行为进行研究,采用电子扫描显微镜(SEM)及其能谱仪(EDS)和X射线衍射分析仪(XRD),分析或检测腐蚀形貌、腐蚀产物的组成,综合考虑均匀腐蚀和开裂,提出该气田的油套管选材方案。结果碳钢在气田工况下均未发生应力腐蚀开裂,但腐蚀速率高,为0.242~0.6003 mm/a。S13Cr在气田工况下均未发生应力腐蚀开裂,中层开发井工况下的最大腐蚀速率为0.0399 mm/a,深层开发井工况为0.1633 mm/a。超级双相不锈钢2507、镍基合金2535在该气田工况下应力腐蚀开裂敏感性低,腐蚀速率分别为0.0122 mm/a及0.0083 mm/a。结论超级13Cr马氏体不锈钢(S13Cr)材质适用于地层温度低于180℃的中层开发井全井段使用,2507超级双相不锈钢及2535镍基合金材质适于温度高于180℃的深层开发井,为节约深层开发井的投资,可以考虑采取组合管柱防腐方案。