稀土管线钢耐腐蚀性能的研究

论文摘要

随着管线钢生产工艺技术的发展,X80管线钢已成为目前国内外优先使用的高级别管线钢产品。我国幅员辽阔,巨大的气候差异和复杂的地质条件对管线钢的耐腐蚀性能提出了更高的要求。稀土是我国的特色资源,稀土在钢中的作用可归纳为：净化钢液、变质夹杂和微合金化。利用我国丰富的稀土资源研制开发高附加值钢铁产品,具有显著的经济效益和重要的战略意义。文献查阅发现,具有我国资源特色的稀土耐候钢产品（如09CuPTiRE钢、B450NbRE钢）和稀土重轨钢（如BNbRE钢和BVRE钢）已实现批量生产,而关于稀土管线钢的研制开发尚未见成功报道。本文以X80管线钢为研究对象,通过腐蚀失重实验和电化学实验,结合锈层物相分析和成分分析,系统研究了稀土管线钢在库尔勒（碱性）和鹰潭（酸性）土壤模拟溶液中的耐腐蚀性能,深入探讨了稀土、钼、铌含量对管线钢耐土壤腐蚀性能的影响作用机理,研究成果对于稀土管线钢的研制开发具有理论指导意义。在本实验条件下,得到以下主要结论：（1）稀土可以明显改善管线钢的耐土壤腐蚀性能,在本实验条件下,当稀土含量为0.018%时,管线钢在库尔勒和鹰潭土壤模拟溶液中的腐蚀速率均低于未加入稀土的管线钢,分别为3.883g·（dm2·a）-1和5.474g·（dm2·a）-1。（2）铌含量的增加有利于改善稀土管线钢的耐土壤腐蚀性能,可以在一定程度上降低稀土管线钢在库尔勒和鹰潭土壤模拟溶液中的腐蚀速率。在本实验条件下,钼含量的变化对稀土管线钢的耐腐蚀性能无明显的影响作用。（3）在库尔勒土壤溶液中,加入稀土可加速初期管线钢基体表面的腐蚀反应,在基体表面产生锈层之后,稀土通过减小管线钢的自腐蚀电流,增大自腐蚀电位和腐蚀反应阻力,有效改善管线钢在库尔勒土壤中的耐腐蚀性能。在鹰潭土壤溶液中,无论表面是否存在锈层,加入稀土可以减小管线钢的自腐蚀电流,增大腐蚀反应阻力,从而有效改善管线钢在鹰潭土壤中的耐腐蚀性能。（4）铌含量的增加可以加速初期稀土管线钢基体表面的腐蚀反应,在基体表面产生锈层之后,铌含量的增加可以减小稀土管线钢的自腐蚀电流,提高自腐蚀电位和腐蚀反应阻力,从而改善稀土管线钢在库尔勒和鹰潭土壤中的耐腐蚀性能。（5）稀土管线钢在库尔勒和鹰潭土壤模拟溶液中浸泡腐蚀45天后表面的腐蚀产物分为两层：外锈层为红棕色的Fe203和γ-FeOOH;内锈层为与基体结合比较紧密的黑色腐蚀产物Fe304。稀土和铌通过提高管线钢锈层的致密度、连续性和附着能力,改善了管线钢的耐腐蚀性能。（6）与库尔勒土壤溶液相比较,稀土管线钢在鹰潭土壤模拟溶液中的容抗弧半径明显减小,这说明稀土管线钢在库尔勒土壤中的耐腐蚀性能优于鹰潭土壤。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 管线钢的发展概况
• 1.2 本课题的研究背景
• 1.3 本课题的研究内容
• 第2章 文献综述
• 2.1 钢铁材料在土壤中腐蚀行为的研究现状分析
• 2.1.1 钢铁材料土壤腐蚀概述
• 2.1.2 钢铁材料土壤腐蚀影响因素分析
• 2.1.3 土壤腐蚀电化学的研究现状分析
• 2.2 合金元素在管线钢中的作用分析
• 2.3 管线钢锈层的研究现状分析
• 第3章 试样制备与实验方法
• 3.1 技术路线
• 3.2 试样制备
• 3.2.1 成分设计
• 3.2.2 冶炼工艺
• 3.2.3 锻造工艺
• 3.2.4 轧制工艺
• 3.2.5 成分分析
• 3.3 实验方法
• 3.3.1 土壤模拟溶液加速腐蚀实验
• 3.3.2 电化学实验测定
• 3.3.3 锈层物相与形貌分析
• 第4章 稀土对管线钢耐腐蚀性能的影响
• 4.1 不同稀土含量条件下管线钢的腐蚀失重实验研究
• 4.2 不同稀土含量条件下管线钢的电化学实验研究
• 4.3 不同稀土含量条件下管线钢的锈层分析
• 4.4 本章小结
• 第5章 钼、铌对稀土管线钢腐蚀性能的影响
• 5.1 不同钼、铌含量条件下稀土管线钢的腐蚀失重实验研究
• 5.1.1 钼含量对稀土管线钢腐蚀失重的影响
• 5.1.2 铌含量对稀土管线钢腐蚀失重的影响
• 5.2 不同钼、铌含量条件下稀土管线钢的电化学实验研究
• 5.2.1 钼含量对稀土管线钢腐蚀电化学的影响
• 5.2.2 铌含量对稀土管线钢腐蚀电化学的影响
• 5.3 不同铌含量条件下稀土管线钢的锈层分析
• 5.4 本章小结
• 第6章 结论
• 参考文献
• 致谢