阴极极化对高强钢焊接件应力腐蚀敏感性的影响

目的研究不同极化电位下高强钢焊接件在海水中的应力腐蚀敏感性。方法采用慢应变速率试验(SSRT)和电化学阻抗技术来判定不同极化电位条件下高强钢焊接件在海洋环境中应力腐蚀敏感性的大小,利用扫描电镜和三维视频测试技术观察试样断裂处的颈缩情况和断裂方式。结果在E corr~-0.9 V电位区间内,高强钢焊接件在海水中没有明显的应力腐蚀敏感性;在-1.1~-1.2 V电位区间内,焊接件断口出现脆性断裂特征,力学性能下降明显,具有很强的应力腐蚀敏感性。结论阴极极化对高强钢焊接件在海水中的应力腐蚀敏感性影响显著。     

温度与应力耦合作用下高强钢海水腐蚀行为研究

目的 保证船舶设备安全,明确船用Ni-Cr-Mo-V高强钢在不同海水温度中的服役状态变化。方法 在实验室模拟环境中,通过四点弯曲装置向Ni-Cr-Mo-V高强钢施加不同应力,并结合电化学测试、腐蚀形貌和产物分析,研究温度与应力耦合对Ni-Cr-Mo-V高强钢在不同温度海水环境中腐蚀行为的影响及规律。结果 温度升高会加快Ni-Cr-Mo-V高强钢腐蚀产物的生成,但是在较高温度海水中,会使高强钢由点蚀转变为均匀腐蚀,因此较高温度海水中对高强钢施加外加应力未发现点蚀坑加深。较高温度海水相对于低温海水条件下,高强钢腐蚀产物层中的Cr、Ni含量增加,低温海水中施加应力致使腐蚀产物层中的Cr、Ni含量降低,而较高温度海水中施加应力对腐蚀产物成分的影响不大。温度对Ni-Cr-Mo-V高强钢的腐蚀作用明显强于外加应力对其的腐蚀作用。结论 在不同温度海水中,较高的温度使得Ni-Cr-Mo-V高强钢的耐蚀性能降低,但是相对于低温海水中,较高温度海水条件下施加应力对Ni-Cr-Mo-V高强钢腐蚀的影响较小,因此对于高强钢在海水中的腐蚀,温度对高强钢的影响明显大于应力的影响。     

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。     

铜合金在模拟深海低温条件下的电偶腐蚀行为研究

目的研究管路铜合金在模拟深海低温条件下的电偶腐蚀行为。方法对舰船常用的管路材料B10合金与管路泵阀材料镍铝青铜偶接后的电偶电位和电偶电流进行监测,对其电偶腐蚀速率和系数进行计算,评价电偶腐蚀敏感性。最后,结合动电位极化曲线的测量探讨温度对偶对阴阳极铜合金腐蚀行为的影响。结果 B10合金为偶合阴极,受到保护,而镍铝青铜为偶合阳极,加速腐蚀。在深海低温条件下,偶对的电偶腐蚀效应和腐蚀速率均较低,表现出轻度电偶腐蚀敏感性。结论温度的降低一方面会减缓B10合金Cu2O钝化膜中Ni的占位,降低膜层电位,同时减缓镍铝青铜的脱Al腐蚀,从而缩小了两者自腐蚀电位的差异,降低电偶腐蚀效应;另一方面,温度的降低会减缓阳离子向溶液本体中的迁移,造成腐蚀产物在电极表面的积累,抑制阳极溶解过程,也会大幅降低氧的扩散速率,造成阴极反应阻力的增大,降低电偶腐蚀速率。     

高强铝合金应力腐蚀开裂研究进展

综述了应力腐蚀理论的研究现状,其中氢致开裂理论和阳极溶解理论可较好解释高强铝合金的应力腐蚀开裂行为。结合应力腐蚀发生的三个必要条件,讨论了冶金因素、环境因素、应力因素对高强铝合金应力腐蚀敏感性的影响机制与作用结果。同时,介绍了国内外高强铝合金实验室模拟加速与自然环境应力腐蚀试验方法的研究进展、存在的不足及未来研究重点。     

海工高强钢在海水中应力腐蚀研究进展

从高强钢材料的合金成分、金相组织、加工工艺、残余应力以及海水温度、Cl^－浓度、pH值等环境条件和腐蚀程度等方面总结了高强钢应力腐蚀的影响因素。结合高强钢的使用环境和力学特点,简述了高强钢的应力腐蚀开裂机理,包括氢致开裂理论、阳极溶解理论、腐蚀产物楔入理论、应力吸附破裂理论等。针对高强钢在海洋环境中的应力腐蚀问题,分别从组织成分优化、表面处理和阴极保护等方面论述了应力腐蚀防护方法。最后,展望了应力腐蚀机理与防护的发展方向。     

船用铝合金在海洋环境中的腐蚀研究

介绍了Al-Cu,Al-Mg,Al-Si系等3种主要的船用铝合金在海洋环境中的应用和腐蚀研究现状,对三种铝合金的性质以及在船舶及船用设备领域中的具体应用进行了概述,对船用铝合金在不同海域海洋大气、表层海水、深海海洋环境下的腐蚀状况以及在模拟海水条件下的腐蚀研究进展进行了归纳。已有研究表明,海洋环境下船用铝合金的腐蚀形式主要为点蚀和应力腐蚀,其腐蚀程度和敏感性随海水深度的增加而增大,相同海洋环境下Al-Mg系铝合金具有较好的耐腐蚀性能。最后综合实际生产和应用现状,对船用铝合金的发展趋势及其在海洋环境下的腐蚀研究工作的进一步开展做了展望。     

铍青铜弹簧片应力腐蚀断裂研究

目的研究传感器微动开关弹簧片应力腐蚀的机理,找到断裂原因。方法对弹簧片进行断口形貌观察、能谱成分分析,并进行产品模拟腐蚀实验。结果传感器内部意外进入雨水,在工作温度下形成湿热环境,开关盒中的游离氨在此环境下释放出来,在开关盒内部形成潮湿氨气氛,铍青铜弹簧片工作时凹面一侧承受静拉应力作用,从而在潮湿氨和拉应力共同作用下发生应力腐蚀开裂。结论通过采用无氨酚醛塑料制备开关盒,弹簧片的应力腐蚀得到了有效预防。     

管线钢应力腐蚀开裂的影响因素

介绍了管线钢应力腐蚀开裂(SCC)的类型、条件及特点.就环境因素、力学因素和材料因素对管线钢应力腐蚀开裂的影响进行了详细分析.在环境因素方面,近中性和高pH值分别导致了不同类型的SCC,H2S和CO2-3-HCO3-浓度升高促进管线钢SCC的发生,低温和外加过电位增加SCC的敏感性;力学方面,载荷类型及应变速率比实际应力对管线钢SCC的影响更重要;材料因素方面,化学成分、热处理工艺决定了显微组织,进而影响管线钢发生SCC敏感性.     

海水中阴极极化对X80钢应力腐蚀及氢脆敏感性的影响

目的研究不同p H值海水中阴极极化对X80管线钢应力腐蚀及氢脆的抑制作用。方法采用慢应变速率拉伸试验、电化学测试、微观组织观察等分析方法。结果 X80钢在天然海水中的析氢电位约为-940m V(vs.SCE,下同),海水p H为3.5时析氢电位发生正移。其应力腐蚀敏感性与极化电位有很大关系,随着极化电位负移,X80钢的氢脆敏感性增加。天然海水中当极化电位负于-950 m V时,断口出现准解理断裂特征形貌。在-1050 m V极化电位下,钢材进入氢脆断裂区发生脆性断裂。海水p H为3.5时,-900 m V钢材有发生氢脆的危险。结论与天然海水相比,X80钢在p H为3.5的酸性海水中具有较高的应力腐蚀敏感性,两种海水介质中X80钢的应力腐蚀敏感性均随极化电位负移而增加。     

某系列飞机中央翼第三墙外置机匣接耳应力腐蚀裂纹的成因与预防

目的分析某系列飞机中央翼第三墙外置机匣接耳应力腐蚀裂纹的成因,并进行有针对性的预防。方法对发生裂纹的接耳进行端口检测,并对应力腐蚀条件和腐蚀环境进行分析。结果7B04铝合金在Cl-、超过应力腐蚀门槛值的应力和锻件夹杂的共同作用下,在表面氧化膜破裂的酸性环境下发生应力腐蚀。结论应当改进飞机修理过程中的工艺方法,并对接耳设计进行适当的修改。     

热盐腐蚀环境对TC11钛合金高温寿命影响规律试验研究

目的 针对发动机钛合金部件在热盐环境与工作载荷下的寿命衰减问题，开展TC11钛合金热盐腐蚀疲劳与应力腐蚀试验，研究腐蚀环境下TC11的高温寿命衰减规律与失效机理。方法 利用喷盐法制备TC11钛合金试验件，研究不同温度与应力水平对TC11腐蚀疲劳以及应力腐蚀的影响规律。利用SEM等观测手段，开展腐蚀疲劳以及应力腐蚀试样断口与表面的形貌分析，分析腐蚀环境下的失效机理。结果 热盐腐蚀环境导致TC11的寿命显著降低，对比450 ℃下无腐蚀寿命，腐蚀疲劳寿命下降了2个数量级，应力腐蚀寿命下降到不足1%，且分散性较大。观察腐蚀疲劳和应力腐蚀的试样可以发现，表面有明显的腐蚀坑，腐蚀坑底发现裂纹。结论 热盐环境下，TC11腐蚀疲劳寿命和应力腐蚀寿命都会明显下降。由于腐蚀导致钛合金试样表面产生许多腐蚀坑，在腐蚀坑局部形成近似缺口，缺口部位的应力集中是导致腐蚀疲劳寿命衰减的重要因素。腐蚀疲劳的寿命低于Kt=1的无腐蚀疲劳寿命，但是要大于Kt=3的无腐蚀疲劳寿命。     

腐蚀时间和温度对LY12CZ铝合金疲劳强度的影响

在实验室环境下对LY12CZ铝合金试验件进行溶液浸泡预腐蚀试验,产生腐蚀坑,使用KH-7700显微镜获得了不同腐蚀时间和腐蚀温度条件下的损伤数据,然后进行疲劳加载试验,建立了不同腐蚀时间和腐蚀温度与疲劳寿命之间的关系。试验结果表明,腐蚀时间和温度对铝合金的预腐蚀损伤及相应的疲劳寿命有着显著影响。     

温度和氯离子浓度对30CrMnSiNiA腐蚀速率的影响研究

目的研究温度和氯离子浓度对金属腐蚀速率的影响。方法通过失重法研究对比30CrMnSiNiA结构钢在不同氯离子浓度和温度下的腐蚀速率。结果 30CrMnSiNiA钢的腐蚀速率都经历了一个增大-减小-趋于稳定的过程,说明腐蚀机理并未发生改变。在温度较低和氯离子浓度较低的条件下,升高温度和氯离子浓度将会提高腐蚀速率;当温度和氯离子浓度很高时,继续升高温度和氯离子浓度将会降低溶液中溶解氧的含量,使腐蚀速率降低,溶解氧的极限扩展速率将会成为限制腐蚀速率的关键因素。结论不同温度和氯离子浓度下金属腐蚀规律相同,温度和氯离子浓度在一定范围内促进了金属的腐蚀速率。当超过转化点后,提高温度和氯离子浓度会降低腐蚀速率。     

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。     

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。     

注空气驱油过程中N80钢的腐蚀规律研究

目的 探明空气驱工艺条件下套管钢的腐蚀规律,为空气驱工况条件下套管钢的腐蚀防护提供数据支撑.方法 采用高温高压失重挂片法评价N80碳钢的腐蚀速度,利用扫描电镜、能谱分析等手段考察金属表面腐蚀产物膜的形态与组成,研究氧分压、温度以及腐蚀时间对注空气驱油过程中N80钢的腐蚀影响.结果 随着氧分压的增加,N80钢的腐蚀速率总...     

考虑环空压力的生产套管CO2腐蚀速率预测

目的 预测考虑环空压力条件下不同产量、温度变化碳钢套管的腐蚀速率.方法 利用优化的经典半经验模型对碳钢套管的腐蚀速率进行预测.明确海洋环境碳钢套管CO2腐蚀的机理,找出海水中生产套管发生腐蚀的主要影响因素及腐蚀机理,通过CO2溶解度模型优化腐蚀速率预测模型,考虑温度、环空压力、产量等变化对腐蚀的影响规律,预测生产套管的腐蚀速率.结果 计算了产量变化后环空的压力分布,产量越大,环空压力相对越大,但产量增大到一定值后,环空压力的增加不再明显.产量会影响环空的温度分布,而温度的变化又关系着热膨胀压力,影响套管的腐蚀速率.通过高温高压室内腐蚀实验验证了腐蚀预测模型的可靠性,对比实验结果 ,模型的预测误差在10％以内,满足现场腐蚀预测需要.结论 产量、温度、CO2溶解度、环空压力等因素均对腐蚀有较大影响,考虑环空压力变化条件下生产套管总体的腐蚀速率远超NACE标准中度腐蚀的0.125 mm/a,需要采取一定的缓蚀措施.     

应力腐蚀环境下压力容器大开孔的计算方法分析

分析了目前常用的3种压力容器大开孔计算方法原理,包括压力面积法、GB/T150. 3-2011的分析法及ASME2013版第Ⅷ卷第一册强制性附录1-7的方法,从机理上解释了压力面积法不宜用于应力腐蚀条件下的原因。通过对应力计算方法和结果的对比分析,指出了ASME方法计算等效应力时存在误差的原因,认为GB/T150. 3-2011中的分析法更适合用于应力腐蚀环境下的大开孔补强计算,并指出了应力腐蚀环境下使用GB/T150分析法计算大开孔补强时,在确定限制等效薄膜应力所用安全系数时应该注意的问题。     

滨海发射场低温管路法兰连接螺栓环境腐蚀断裂失效机理

针对滨海发射场用于低温管路法兰连接的高强度螺栓的环境腐蚀断裂问题进行失效机理分析.结合螺栓所处"高温、高湿、高盐雾"环境及低温高压工况,讨论分析了盐雾腐蚀、应力作用、微观形貌、化学成分及硬度等影响因素.结果表明,螺栓显微硬度均值(108HRB)超标,材质中C、S、Cr含量异常,螺栓实际受力达到许用应力的60％以上,微观组织裂纹均为典型的应力腐蚀裂纹.在海南"三高"海洋腐蚀环境影响下,耐腐蚀性能较差的螺栓在热应力作用下萌生裂纹,产生应力腐蚀,在热应力和拉应力的作用下进行扩展,发生应力腐蚀开裂,螺栓延迟脆性断裂导致失效.最后,针对螺栓应力腐蚀机理,提出了相应的改进措施.