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《中国石油大学(华东)》 2013年
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X80管线钢及其焊缝在库尔勒土壤模拟溶液中腐蚀行为研究

谢飞  
【摘要】:X80级管线钢被认为是未来天然气输送管线的首选钢,具有广泛的应用前景。目前,西气东输二线工程主要采用X80级管线钢。然而自管线铺设以来,多次发生局部腐蚀及开裂现象,特别是焊接接头处腐蚀现象更为明显,严重威胁了埋地管线的安全运行。 本文采用失重法、极化扫描、交流阻抗技术研究了X80钢及焊缝在库尔勒环境中的电化学行为,利用X射线衍射仪(XRD)和金相显微镜对腐蚀产物及其形貌进行表征。结果表明:浸泡时间增加,母材的腐蚀速率逐渐降低,而焊缝的腐蚀速率先减小后增大。腐蚀产物膜对材料起到一定的保护作用。相同浸泡时间下,焊缝的腐蚀程度高于母材。 利用动电位极化和交流阻抗技术研究了SO42-浓度对X80管线钢及焊缝腐蚀行为的影响。结果表明:随着SO42-浓度的增加,X80钢及焊缝的腐蚀速率先增大后减小;当SO42-浓度为5%时,此时试样的腐蚀行为最为严重;当SO42-为10%时,金属腐蚀反应严重受阻,其表面腐蚀现象不明显,只有几个微小的腐蚀坑存在;SO42-优先于Cl-吸附在金属表面上,能够抑制Cl-对X80管线钢及焊缝的腐蚀行为。 通过正交试验法研究了温度、溶液pH值、溶解氧(DO)含量等环境因素对电化学行为的影响。结果表明:随着温度的升高,试样腐蚀速率先增大后减小。随着溶液pH值的增大,金属的腐蚀速率逐渐减小;当溶解氧含量的不断降低,材料的腐蚀速率逐渐减小。环境因素对X80钢及焊缝腐蚀影响的主次顺序为:溶解氧含量、pH值、温度。 采用电化学测量技术及慢应变速率拉伸试验(SSRT)研究了金属的应力腐蚀开裂(SCC)行为,并利用扫描电镜(SEM)对试样断口形貌进行表征。结果表明:当应变速率为5×10-6s-1时,母材的腐蚀情况最严重,而焊缝的腐蚀速率随应变速率增加而持续增大;在自腐蚀电位下,材料的SCC机制为阳极溶解;阴极保护电位下,SCC机制为阳极溶解和氢致开裂混合机制;当电位低于阴极保护电位时,SCC机制表现为氢致开裂。相同应变速率和电位下,焊缝的SCC敏感性均高于母材。 采用电化学充氢技术、动电位扫描技术和SSRT研究了原子氢对X80管线钢焊接接头SCC行为的影响。结果表明:随着充氢量的增大,试样腐蚀速率逐渐增大,氢促进了X80钢腐蚀的发展;电化学充氢后X80钢的SCC行为机制为氢脆机制。
【学位授予单位】:中国石油大学(华东)
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2013
【分类号】:TE973

【参考文献】
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