X120管线钢在HCO3-+Cl-溶液中点蚀行为研究

论文摘要

X120管线钢因其具有高强度、高韧性而在未来石油天然气管道输送事业中有着广大的应用前景。埋地管线钢在土壤环境中可能发生点蚀,为带来巨大能源和经济损失的应力腐蚀萌生提供了先决条件。本论文以NaHCO3+NaCl溶液作为基础腐蚀介质,研究了环境因素（Cl-浓度、pH、温度）交互作用与应力对X120管线钢点蚀行为的影响规律及机制,并分析了其亚稳态点蚀形核行为。主要结论如下:（1）不同腐蚀环境下X120管线钢的抗点蚀性能变化较大。通过均匀设计实验方法,根据动电位极化测试以及腐蚀形貌分析的结果可知,Cl-浓度、pH值、温度三因素对X120管线钢在NaHCO3+NaCl溶液中腐蚀及钝化行为影响都较大,在本论文所取实验参数范围内(Cl-浓度=00.02 mol·L-1,T=050℃,pH=8.511)三个环境因素对X120管线钢点蚀敏感性影响依次为:Cl-浓度>pH值>温度,且Cl-浓度与温度间存在交互作用,该交互作用对X120钢点蚀敏感性的影响程度介于Cl-浓度和pH值之间;在Cl-浓度为0、pH值为8.5、温度0℃的NaHCO3+NaCl溶液中X120管线钢的点蚀敏感性最小。（2）动电位阻抗谱以及Mott-Schottky曲线测试结果表明:当应力小于100 MPa时,X120管线钢在0.5 mol·L-1NaHCO3+0.02 mol·L-1 NaCl溶液中的点蚀敏感性随应力增大而减小,这主要是表面腐蚀产物的阻碍效应造成的;随应力从100 MPa增加到700 Mpa,点蚀敏感性增大,这是因为足够大的应力增加了材料的活性,破坏了表面钝化膜的结构,降低了钝化膜的保护作用。在应力作用下,X120管线钢的点蚀机制为膜破裂理论。（3）恒电位极化测试结果表明,随着外加电位从0.1 V变化至0.2 V,X120管线钢的亚稳态点蚀行为发生明显变化。腐蚀腐蚀介质为0.5 mol·L-1NaHCO3溶液时,X120管线钢分别于0.1 V和0.2 V条件下恒电位极化2 h后,试样表面钝化电流分别达到稳定值约0.55μA·cm-2和0.87μA·cm-2,而试样在0.5 mol·L-1NaHCO3+0.02 mol·L-1 NaCl溶液中恒电位极化的腐蚀电流由钝化电流和亚稳态点蚀电流两部分组成。外加电位由0.1 V增加至0.2 V时,腐蚀电流值由1.93μA·cm-2增加至3.87μA·cm-2,亚稳态点蚀寿命由15 s延长至25 s,亚稳态点蚀蚀孔半径平均值由0.685μm增大至1.08μm。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 文献综述
• 1.1 引言
• 1.2 X120 管线钢发展现状和应用前景
• 1.2.1 X120 管线钢成分和显微组织
• 1.2.2 X120 管线钢力学性能
• 1.2.3 国外X120 管线钢应用状况
• 1.2.4 国内X120 管线钢生产现状
• 1.3 点蚀的腐蚀形貌与特征
• 1.4 点蚀机理
• 1.4.1 蚀孔成核（发生）
• 1.4.2 蚀孔生长（发展）
• 1.5 点蚀常用的研究方法
• 1.5.1 化学浸泡法
• 1.5.2 电化学测试法
• 1.6 点蚀影响因素
• 1.6.1 材料因素
• 1.6.2 冶金因素
• 1.6.3 环境因素
• 1.6.4 应力
• 1.7 国内外管线钢点蚀研究现状
• 1.8 本论文的研究意义及主要研究内容
• 第2章 环境因素对X120 管线钢点蚀敏感性交互影响
• 2.1 引言
• 2.2 实验
• 2.2.1 实验材料
• 2.2.2 均匀设计实验
• 2.2.3 动电位极化曲线测试
• 2.2.4 腐蚀形貌观察
• 2.2.5 恒电位极化曲线测试
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 动电位极化曲线测试
• 2.3.2 腐蚀形貌观察
• 2.3.3 恒电位极化测试
• 2.3.4 均匀设计分析
• 2.4 本章小结
• 第3章 应力对X120 管线钢点蚀敏感性的影响
• 3.1 引言
• 3.2 实验
• 3.2.1 腐蚀试样与介质
• 3.2.2 实验装置
• 3.2.3 电化学测试
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 外加应力对X120 管线钢自腐蚀电位的影响
• 3.3.2 应力对点蚀电位的影响
• 3.3.3 应力对钝化膜结构的影响
• 3.3.4 应力对钝化膜半导体性能的影响
• 3.4 本章小结
• 第4章 X120 管线钢亚稳态点蚀形核研究
• 4.1 引言
• 4.2 实验
• 4.2.1 腐蚀介质与环境
• 4.2.2 恒电位极化
• -腐蚀介质中钝化电流变化'>4.3 无Cl^-腐蚀介质中钝化电流变化
• -腐蚀介质中亚稳态点蚀电流变化'>4.4 含Cl^-腐蚀介质中亚稳态点蚀电流变化
• 4.5 点蚀半径评估
• 4.6 本章小结
• 第5章 全文总结
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间已发表论文及申请专利
• 致谢