海洋平台用高强钢强度及其耐蚀性现状及发展趋势

通过对国内外海洋平台用高强钢的种类、性能、生产标准、腐蚀及腐蚀开裂问题等方面的介绍,分析国内外海洋平台用高强钢及耐腐蚀性的现状及发展趋势,认为未来海洋平台用高强钢将向高强度、大厚度、可焊接性好及耐腐蚀方向发展,为高强钢在我国海洋领域的应用及其耐腐蚀性的发展提供参考。     

舰艇用高强钢强度及其耐蚀性现状及发展趋势

通过对国内外海军舰艇用高强钢的种类、性能、腐蚀问题和焊接等方面的介绍,分析了国内外海军舰艇用高强钢耐腐蚀性的现状及发展趋势,认为未来海军舰艇用高强钢将向高强度、大规格、低磁性及耐腐蚀方向发展。     

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。     

3种13Cr110钢高温高压CO2腐蚀行为对比研究

为了对比评价3种13Cr钢耐CO2腐蚀性能,在模拟CO2腐蚀环境中,采用高温高压釜对3种钢的CO2腐蚀行为进行了试验研究。结果表明,3种钢的CO2腐蚀速率以B13Cr110S、B13Cr110、HP13Cr110的顺序增大,B13Cr110S钢的腐蚀速率随温度升高变化不大,而B13Cr110和HP13Cr110钢则随温度升高而增加;B13Cr110S钢的C02腐蚀产物膜薄而致密,在较高温度下B13Cr110和HP13Cr110钢形成的腐蚀膜易干裂,但3种钢在该试验介质中均发生了均匀腐蚀;3种钢的腐蚀膜组成各不相同,但均含有Fe和Cr元素的氢氧化物及其失水后的氧化物。     

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.     

喷丸强化对超高强度钢耐腐蚀性能的影响

目的提高舰载机结构疲劳关键部位的主体材料超高强度钢的耐蚀性能。方法基于实测的环境数据编制加速腐蚀试验环境谱,针对喷丸和未喷丸超高强度钢试验件在实验室条件下开展加速腐蚀试验,从宏观/微观形貌、质量损失、腐蚀速率和表面粗糙度等方面表征腐蚀行为,分析讨论喷丸强化对超高强度钢耐腐蚀性能的影响。结果超高强度钢腐蚀初期为局部点蚀,然后转变为全面均匀腐蚀。喷丸强化延缓了腐蚀形态转变的时机,喷丸试验件腐蚀速率约为未喷丸试验件的75%,加速腐蚀当量为3 a,未喷丸和喷丸试验件表面平均粗糙度分别为5.67mm和4.16mm,前者为后者的1.36倍。结论通过质量损失率、腐蚀速率和表面粗糙度的对比分析知,喷丸强化明显提高了超高强度钢的耐腐蚀性能。     

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。     

钢在自然环境中的大气腐蚀研究进展

回顾了近年来钢在自然环境中的大气暴露腐蚀试验和腐蚀行为预测的研究。重点介绍了钢的腐蚀失重规律、环境因素和钢的化学成分对钢的大气腐蚀影响以及锈层分析的研究;此外,还介绍了幂函数预测模型、灰色模型和神经网络预测模型的研究进展。     

安徽省内电网设备常用钢材大气腐蚀试验研究

目的针对在安徽省内H1、R1及T28三个站点自然环境下暴露1年后的Q235、40Cr及镀锌钢,开展腐蚀速率、腐蚀产物及腐蚀层形貌的研究,探讨其大气腐蚀机理。方法采用称量法计算腐蚀质量损失,通过光学及电子显微镜法观察腐蚀层表面及截面形貌,用电子能谱仪测试微区成分,用X-射线衍射法测试腐蚀层的物相构成。结果 Q235、40Cr的大气腐蚀产物为Fe OOH、Fe3O4、Fe(OH)3及FeSO4,镀锌钢则为Zn O及Zn SO4。Q235、40Cr腐蚀层表面分布着绒球状的α-FeOOH及片状的γ-FeOOH,镀锌钢大气腐蚀层致密,但T28站点镀锌钢表面形成点状的腐蚀坑,腐蚀防护能力降低。结论同一站点三种钢腐蚀速率大小次序为40CrQ235镀锌钢,站点R1钢的腐蚀速率最大,站点T28的腐蚀速率最小。     

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。     

海洋环境耐蚀结构钢研究进展

以海洋装备主体材料钢铁作为研究对象,概述了结构钢在海洋环境下的腐蚀与防护研究进展。叙述了结构钢在海洋环境不同区域的各种因素影响下的腐蚀行为和机理。阐述了耐蚀结构钢材料的研究现状和国内外海洋环境用典型耐蚀低合金钢,目前主要通过微合金化技术和组织调控技术提高合金钢材料的耐蚀性。对比国外相关研究,我国耐蚀结构钢开发相对滞后,除了利用微合金化技术、组织调控技术这2种方法提高结构钢材料的耐蚀性外,采用传统腐蚀研究方法结合基于机器学习技术的新型腐蚀研究方法,挖掘海洋环境因素、材料成分和组织结构因素对结构钢腐蚀速率的影响规律,对加强结构钢腐蚀机理研究、加快新型耐蚀结构钢的开发、延长海洋装备的服役寿命具有重要意义。     

不同离子注入工艺对45CrMoVE结构钢性能影响研究

目的 通过分析不同元素离子注入对结构钢耐腐蚀能力及力学性能的影响,筛选出最佳注入元素,以改善45CrMoVE结构钢的表面组成,提高其耐腐蚀性能。方法 基于前期研究工艺,开展Mo、Co、Ta、Ti等离子注入技术研究。将注入离子后的结构钢试样放入NaCl溶液中,分析不同元素离子注入对结构钢腐蚀电位的影响,结合盐雾腐蚀试验,研究不同离子注入对结构钢耐腐蚀性能的影响,同时结合X射线衍射技术和力学性能测试,对结构钢试样表面层的物相进行分析,研究离子注入对结构钢力学性能的影响。结果 氯化钠溶液在注入Mo离子后的自然腐蚀电位最高、最正,当基体材料中注入的Mo剂量为3×10¹⁷atoms/cm²时,腐蚀电位接近0.5 V,腐蚀电流最小。注入Mo离子后,试片的耐盐雾腐蚀性能最好。Mo离子与结构钢中的C原子相结合,在结构钢表面层形成较多的MoC和Mo2C等碳化物,提高了结构钢的耐腐蚀性能。离子注入层厚度尺寸小,注入离子后基本不改变基体材料的表面形貌和宏观力学性能。结论 离子注入能够有效改善结构钢的耐腐蚀性能,对于45CrMoVE结构钢试样,当注入3×10¹⁷atoms/cm²剂量的Mo离子、注入能量为130 keV时,离子注入对45CrMoVE结构钢耐腐蚀能力的改善效果最佳。     

锈层对船体钢耐腐蚀性能影响研究

选择5种不同类型的船体钢,在3%(质量分数)NaCl溶液中浸泡1 a,用金相显微镜观察内、外锈层形貌特征和腐蚀形貌,分析锈层下钢的腐蚀特征;记录自腐蚀电位(OCP)的变化,评价锈层对腐蚀倾向性的影响;利用电子探针(EMPA)分析锈层的形貌和内锈层元素分布;通过计算质量损失得到钢的平均腐蚀速率。结果表明,外锈层对钢腐蚀的影响较小;内锈层的缺陷与钢腐蚀形貌中的腐蚀坑对应;当钢中的Ni和Cr元素含量较高时,由于Cr元素在其内锈层和基体交界面富集,其平均腐蚀速率最小。     

腐蚀疲劳交替环境下0Cr16Ni5Mo1不锈钢的损伤行为研究

目的 研究腐蚀疲劳交替环境下0Cr16Ni5Mo1不锈钢的损伤行为。方法 通过开展0Cr16Ni5Mo1不锈钢在不同腐蚀疲劳交替次数下的试验,分析腐蚀疲劳交替频率对疲劳寿命、表面形貌等的影响规律,明确其腐蚀疲劳交替损伤机理。结果 腐蚀时间一定时,0Cr16Ni5Mo1不锈钢试验件的疲劳寿命随着腐蚀疲劳交替频率的增加而增加。交替频次较低时,疲劳断裂部位主要发生在试验件表面或侧面的腐蚀损伤处;交替频次较高时,疲劳断裂部位开始内部缺陷处出现。试验件表面附着的腐蚀产物随着交替周期的进行而减少,但随着交替次数的增加,基体截面深处出现腐蚀产物。结论 0Cr16Ni5Mo1不锈钢试验件的疲劳寿命随交替次数的增加呈现指数函数规律的增长趋势。腐蚀-疲劳交替作用下,0Cr16Ni5Mo1不锈钢的表面腐蚀损伤形式主要为点蚀,裂纹主要萌生于试件表面的缺陷处,腐蚀加速了裂纹萌生的进程。交替次数的增加促进了表面和缺陷处钝化膜的生成,以及腐蚀产物在缺陷内部的堆积,从而使试验件寿命增大。     

一种新型油井管材机械及防腐性能研究

目的 重点评价一种新型油井管钢材00Cr9材质的拉伸强度、冲击韧性、硬度及螺纹连接等力学性能和防腐性能,为该新材质的使用条件提供理论依据.方法 力学性能方面,根据GB/T 228—2002《金属材料室温拉伸试验方法 》对00Cr9-110钢级的材料试样(2个)进行抗拉强度、屈服强度标准测试,参考API SPEC 5CT...     

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...     

典型舰船用金属材料腐蚀与防护研究进展

针对舰船用金属材料在复杂海洋环境下存在的腐蚀问题,概述了舰船用金属材料腐蚀与防护的相关研究进展。介绍了合金钢、铜合金、钛合金和铝合金这些典型舰船用金属材料的常用类型和使用场所,阐述了舰船用金属材料所处不同海洋区带内的腐蚀环境特征,以及点蚀、缝隙腐蚀、电偶腐蚀、微生物腐蚀和应力腐蚀开裂等舰船用金属材料常发生的腐蚀类型。综述了目前对舰船用金属材料腐蚀防护采取的措施,重点关注了表面涂镀层和改性技术的研究进展。最后,提出了舰船用金属材料腐蚀防护未来的研究方向,需从加强腐蚀机理研究、建立腐蚀数据库和发展新型表面腐蚀防护技术3方面入手。     

钢筋混凝土实际海洋环境下的腐蚀

目的研究钢筋混凝土在实际海洋环境中的腐蚀行为。方法记录浸泡在青岛水域1 a时间内钢筋混凝土表面生物的附着情况,并通过XRD等测试手段分析海洋环境中的污损生物对混凝土基体表面组分腐蚀行为的影响。通过测试氯离子含量,监测钢筋在实际海洋环境下的临界氯离子含量,同时通过动电位极化,比较钢筋在海水中腐蚀1 a的点蚀电位和极化电阻等电化学参数,通过SEM观察钢筋表面腐蚀形貌,监测钢筋的腐蚀情况。结果海洋污损生物导致重金属元素在混凝土表层富集,钢筋混凝土在实际海洋环境下的临界氯离子含量为0.375%,钢筋混凝土在实际海洋环境下180 d钝化状态消失,产生局部腐蚀。结论海水中的生物主要是对混凝土表层的物质产生了影响,但并未对钢筋的腐蚀产生影响。导致钢筋产生腐蚀的主要因素在于氯离子的渗透。