發(fā)布時(shí)間：2017-09-05 06:06

  本文關(guān)鍵詞：X80管線鋼在NACE溶液中的腐蝕電化學(xué)行為研究

  更多相關(guān)文章： X80 NACE溶液 陣列電極 模擬焊接接頭 面積比 醋酸

【摘要】：油氣輸送管道的焊接接頭因成分和組織不均勻、應(yīng)力集中等因素而容易導(dǎo)致局部腐蝕,是管道輸送安全的最薄弱環(huán)節(jié)之一,其腐蝕控制也一直是人們關(guān)注的焦點(diǎn)。管線鋼焊接接頭作為一個(gè)由母材、焊接熱影響區(qū)和焊縫金屬組成的宏觀的短路原電池,它在管線內(nèi)部工藝環(huán)境中的腐蝕演化過程及其機(jī)理尚未厘清;傳統(tǒng)的電化學(xué)測試方法由于僅能分別獲取母材、熱影響區(qū)或者焊縫金屬的統(tǒng)計(jì)平均的電化學(xué)信息,在表征焊接接頭這一非均勻結(jié)構(gòu)的高度局域化的腐蝕過程時(shí)存在一定局限性。為解決上述問題,本文首先利用傳統(tǒng)的電化學(xué)測試方法研究了X80管線鋼焊接接頭的各組成部分(母材、熱影響區(qū)、焊縫金屬)在NACE溶液中的電化學(xué)腐蝕行為,以及浸泡時(shí)間和液層厚度變化帶來的影響;然后,利用陣列電極方法模擬了焊接接頭試樣,結(jié)合課題組開發(fā)的多通道電偶腐蝕測試系統(tǒng),研究了焊接接頭的多體電偶腐蝕行為,以及母材/熱影響區(qū)/焊縫金屬的面積比和醋酸濃度對腐蝕過程的影響。主要結(jié)果如下:1、孤立的母材、熱影響區(qū)和焊縫金屬電極在NACE溶液中的腐蝕電化學(xué)行為類似,均表現(xiàn)為金屬在電解質(zhì)溶液里的活性溶解,不過,解析得到的動力學(xué)數(shù)據(jù)存在一定差異;隨浸泡時(shí)間的延長,電極表面逐漸形成腐蝕產(chǎn)物膜,一定程度上抑制了電極反應(yīng)的進(jìn)一步進(jìn)行,但該腐蝕產(chǎn)物膜結(jié)構(gòu)比較疏松,對電極的防護(hù)效果有限,受到這種疏松產(chǎn)物膜以及溶液中氯離子的影響,電極表面最終發(fā)生了嚴(yán)重的局部腐蝕。2、孤立的母材、熱影響區(qū)和焊縫金屬樣品在液層厚度不同的NACE溶液中腐蝕特征也基本一致,仍然表現(xiàn)為活性溶解。對于水線處的電極樣品,由于液面上的薄膜阻礙了氣體向液相的擴(kuò)散、溶解,從而抑制了該處陰極反應(yīng)過程,導(dǎo)致其自腐蝕電位遠(yuǎn)遠(yuǎn)負(fù)于其它液層厚度的電極,電流密度也最低;然而,受樣品表面的腐蝕產(chǎn)物膜以及溶液中氯離子的影響,水線處電極發(fā)生嚴(yán)重的局部腐蝕。其它較厚液層處的電極樣品在實(shí)驗(yàn)時(shí)間內(nèi)僅表現(xiàn)出陽極活化性溶解特征,無腐蝕產(chǎn)物膜生成。3、當(dāng)陣列電極模擬的焊接接頭全浸在NACE溶液中時(shí),其中的焊縫金屬始終做短路電池的主陽極,熱影響區(qū)始終做主陰極,母材則隨著與熱影響區(qū)之間距離的不斷增大,表現(xiàn)為極性交替變化、電流大小不一;考慮到電偶腐蝕的加速情況,在鄰近熱影響區(qū)的母材區(qū)很可能會出現(xiàn)一些腐蝕較嚴(yán)重的活性點(diǎn),成為影響焊接接頭安全的潛在威脅。4、保持模擬焊接接頭中母材和熱影響區(qū)的面積比為10:2,逐漸減小焊縫金屬面積比例時(shí),主陽極和主陰極的電流強(qiáng)度以及電位差均明顯增大,而遠(yuǎn)離熱影響區(qū)的母材則基本表現(xiàn)為自腐蝕狀態(tài),即,電偶腐蝕的強(qiáng)度增大,而作用范圍縮小,電偶腐蝕高度局域化。5、當(dāng)NACE溶液的醋酸含量由0逐漸增加到1.0 mass%時(shí),主陽極和主陰極的極化程度增強(qiáng),電流絕對值明顯增大,電偶腐蝕的強(qiáng)度增加,陰極保護(hù)的范圍縮小,表明少量的醋酸可以強(qiáng)化焊接接頭的電偶腐蝕。本文的研究結(jié)果有助于深化我們對管道焊接接頭局部腐蝕過程的認(rèn)識和理解,也可以為管線鋼的現(xiàn)場焊接工藝和腐蝕控制提供一定的科學(xué)依據(jù)和參考。
【關(guān)鍵詞】：X80 NACE溶液 陣列電極 模擬焊接接頭 面積比 醋酸
【學(xué)位授予單位】：中國石油大學(xué)(華東)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG407;TG174.3
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第一章 緒論10-26
• 1.1 前言10
• 1.2 管線鋼及焊接技術(shù)的發(fā)展10-14
• 1.2.1 管線鋼的發(fā)展10-12
• 1.2.2 管線鋼焊接工藝12-13
• 1.2.3 X80管線鋼的焊接性13-14
• 1.3 管線鋼的腐蝕研究現(xiàn)狀14-23
• 1.3.1 管線鋼內(nèi)腐蝕研究進(jìn)展14-20
• 1.3.2 管線鋼外腐蝕研究現(xiàn)狀20
• 1.3.3 管線鋼焊接接頭腐蝕研究現(xiàn)狀20-23
• 1.4 水線腐蝕研究現(xiàn)狀23
• 1.5 絲束電極技術(shù)研究進(jìn)展23-25
• 1.6 課題的研究意義及主要內(nèi)容25-26
• 1.6.1 課題的研究意義25
• 1.6.2 主要研究內(nèi)容25-26
• 第二章 材料與實(shí)驗(yàn)方法26-32
• 2.1 實(shí)驗(yàn)溶液26
• 2.2 實(shí)驗(yàn)電極26-29
• 2.2.1 電極材料26-27
• 2.2.2 電極材料加工27-28
• 2.2.3 電極制備28-29
• 2.3 實(shí)驗(yàn)裝置與設(shè)備29-30
• 2.3.1 實(shí)驗(yàn)裝置29-30
• 2.3.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備30
• 2.4 金相分析30-32
• 第三章 焊接接頭各部分在NACE溶液中的腐蝕行為32-51
• 3.1 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容32
• 3.2 浸泡時(shí)間對焊接接頭各部分腐蝕特性的影響32-41
• 3.2.1 浸泡時(shí)間對焊接接頭各部分開路電位的影響32-33
• 3.2.2 浸泡時(shí)間對母材金屬電極腐蝕行為影響33-36
• 3.2.3 浸泡時(shí)間對熱影響區(qū)金屬電極腐蝕行為影響36-39
• 3.2.4 浸泡時(shí)間對焊縫金屬電極腐蝕行為影響39-41
• 3.3 液層厚度對焊接接頭各部分腐蝕行為影響41-50
• 3.3.1 液層厚度變化對焊接接頭各部分開路電位的影響42-43
• 3.3.2 液層厚度變化對母材金屬電極腐蝕行為的影響43-46
• 3.3.3 液層厚度變化對熱影響區(qū)金屬電極腐蝕行為的影響46-48
• 3.3.4 液層厚度變化對焊縫金屬電極腐蝕行為的影響48-50
• 3.4 本章小結(jié)50-51
• 第四章 模擬焊接接頭在NACE溶液中的腐蝕行為51-64
• 4.1 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容51
• 4.2 面積比對模擬焊接接頭腐蝕的影響51-59
• 4.2.1 面積比為 10:2:1 模擬焊接接頭腐蝕行為51-54
• 4.2.2 焊縫金屬面積增加對腐蝕行為的影響54-59
• 4.3 醋酸濃度對模擬焊接接頭腐蝕行為的影響59-63
• 4.3.1 醋酸濃度對模擬焊接接頭電流分布的影響59-61
• 4.3.2 醋酸濃度對模擬焊接接頭電位分布的影響61-63
• 4.4 本章小結(jié)63-64
• 第五章 結(jié)論與展望64-66
• 5.1 結(jié)論64-65
• 5.2 展望65-66
• 參考文獻(xiàn)66-72
• 攻讀碩士學(xué)位期間取得的學(xué)術(shù)成果72-73
• 致謝73

【相似文獻(xiàn)】

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