交流干扰下高强管线钢在格尔木模拟溶液中的腐蚀行为

摘要

随着经济的高速发展，石油天然气，电力以及交通运输业在我国的需求量越来越大，使得埋地管道与各种高压交流电线等设施极易造成空间上的交叉铺设，引发埋地管道的交流腐蚀问题。在我国，埋地管线钢使用较为广泛的是X80钢，其交流腐蚀研究较多。但随着管线钢级别需求的提升，X100钢的交流腐蚀问题引起较多学者的关注。长距离埋地管道的使用使得管线钢存在大量的焊接接头，此部位组织不均匀且极易发生腐蚀。管线钢焊接接头处的交流腐蚀研究极少有学者关注。基于此，本论文通过开路电位，动电位极化曲线，恒电位极化曲线以及电化学阻抗谱等电化学测试方法，浸泡实验和表面形貌分析技术探讨X100、X80钢的不同组织在格尔木模拟溶液中的交流腐蚀行为。本文的研究内容以及主要结论如下:　　(1)通过对X100钢进行热处理，模拟X100钢的焊接接头组织。对三种不同组织进行电化学测试以及浸泡实验，探究X100钢热轧组织、退火组织和正火组织的交流腐蚀行为。在无交流干扰的环境中，退火组织的耐蚀性最差，热轧组织居中，正火组织的耐绌性最好。随着环境温度的升高，三种组织的这种腐蚀行为规律更为明显。在交流干扰的作用下，电化学测试中阴极反应由氧的去极化转变为析氢反应，三种不同组织X100钢耐蚀性顺序为，退火组织腐蚀速度最快，热轧组织居中，正火组织腐蚀速度最慢。与无AC干扰下相比，交流干扰下三种不同组织X100钢的腐蚀更为严重。通过对其进行表面腐蚀形貌分析，发现点蚀大多发生在热轧组织的粒状贝氏体周围，退火组织中的珠光体上点蚀坑较多，且有较多的大腐蚀坑分布在铁素体与珠光体边界处。正火组织腐蚀较为轻微，其含有较多细长的针状M-A组织。不同组织X100管线钢因微观结构不同而导致其耐蚀性不同。　　(2)埋地管道所处的土壤环境对其交流腐蚀行为有着极大的影响。通过模拟格尔木地区不同pH值的碱性土壤环境，采用开路电位，极化曲线以及浸泡实验探究X100钢在不同pH值的格尔木模拟溶液中的交流腐蚀行为。在pH为7的溶液中.X100钢发生全面腐蚀。pH为9和11的溶液中，X100钢发生局部腐蚀。在交流电流密度为30A/m2的干扰下，样品均发生全面腐蚀。由于Cl-的侵蚀，溶液pH为7时的样品腐蚀坑大且深，腐蚀最严重。pH为9时，由于OH-与Cl-发生竞争吸附以及表面腐蚀产物的保护，使得腐蚀坑较浅，腐蚀较为轻微。当环境中OH-过量(pH=11)，其腐蚀程度比pH为9时严重。　　(3)通过对X80钢进行热处理改变组织品粒度的大小，探究金属组织品粒度对X80耐蚀性的影响。改变X80钢的退火时间，发现随退火时间的延长，组织中铁素体尺寸增大，珠光体逐渐减小消失。电化学数据表明，随着退火时间的延长，X80的腐蚀更难发生。无交流干扰时阴极以吸氧反应为主，当施加交流干扰后以析氢反应为主。在施加了交流干扰后，不同组织的腐蚀电位差别逐渐减小，在高交流密度下基本趋于一致。观察金属腐蚀后的表面形貌，发现腐蚀坑发生在珠光体与铁素体的晶界处。

目录

声明

摘要

第1章绪论

1．1管线钢的发展与现状

1．2管线钢交流腐蚀研究现状

1．2．1管线钢交流腐蚀概述

1．2．2交流腐蚀理论模型

1．2．3管线钢交流腐蚀的影响因素

1．2．4不同组织管线钢焊接组织的研究

1．3立题背景与研究意义

2．1研究内容

2．2研究方案

第3章交流干扰下不同组织X100钢在格尔木模拟溶液中腐蚀行为的研究

3．2．1实验材料

3．2．2电化学测试

3．2．3浸泡实验

3．3实验结果

3．3．1不同组织X100钢的金相分析

3．3．2不同温度下X100钢不同组织的电化学测试结果

3．3．3交流干扰下不同组织管线钢的电化学测试结果

3．3．4交流干扰下不同组织X100钢浸泡实验

3．3．5浸泡实验腐蚀后的SEM观察

3．4分析与讨论

3．5本章小结

第4章不同pH格尔木模拟溶液中X100钢的交流腐蚀行为与电化学行为

4．1引言

4．2实验方法

4．2．1实验材料

4．2．2电化学测试

4．2．3浸泡实验

4．3实验结果

4．3．1交流干扰下三种不同pH格尔木模拟溶液中X100钢电化学测试

4．3．2交流干扰下三种不同pH格尔木模拟溶液中X100钢的浸泡实验

4．4分析与讨论

4．5本章小结

第5章交流干扰下不同组织X80钢在格尔木模拟溶液中的腐蚀行为研究

5．1引言

5．2实验方法

5．3实验结果

5．3．1不同X80钢退火组织金相显微镜观察

5．3．2不同X80钢退火组织SEM微观结构观察

5．3．3不同X80钢退火组织的电化学测试结果

5．3．4交流干扰下的三种不同退火时间X80钢电化学测试

5．3．5交流干扰下X80钢不同退火组织浸泡实验

5．4分析与讨论

5．4．1不同晶粒度大小X80钢的耐蚀性比较

5．5本章小结

第6章结论

参考文献

攻读学位期间研究成果

致谢