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湿H_2S环境中L360MCS钢焊接热影响区的应力导向氢致开裂行为

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金属学报 2010年第5期46卷 547-553页

作者：周成双郑树启陈长风中国石油大学(北京)机电工程学院北京102249

利用裂纹面分离及SEM和EDS研究了L360MCS钢焊接热影响区(HAZ)在湿H_2S环境中的应力导向氢致开裂(SOHIC)行为.结果表明:应力导向氢致开裂裂纹由轴向和纵向两种裂纹组成,先形成轴向裂纹,后形成纵向裂纹,两种裂纹均独立形核.裂纹带有明显... 详细信息

利用裂纹面分离及SEM和EDS研究了L360MCS钢焊接热影响区(HAZ)在湿H_2S环境中的应力导向氢致开裂(SOHIC)行为.结果表明:应力导向氢致开裂裂纹由轴向和纵向两种裂纹组成,先形成轴向裂纹,后形成纵向裂纹,两种裂纹均独立形核.裂纹带有明显的阶梯状氢致开裂特征,裂纹面呈现准解理型断口形貌.拉应力在裂纹形核和扩展方面起主要作用,拉应力不仅增加了拉伸区的过饱和氢浓度,而且直接推动纵向裂纹的扩展.轴向裂纹在MnS和CaS夹杂以及析出相处形核,以氢压为主要的裂纹扩展动力.而纵向裂纹则主要在析出相处萌生,裂纹扩展受拉应力和氢压双重控制,拉应力为主导.

关键词：管线钢热影响区(HAZ) 应力导向氢致开裂(SOHIC) H_2S 拉应力

元素S对镍基合金G3在高温高压H_2S/CO_2气氛中腐蚀行为的影响

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中国有色金属学报 2012年第8期22卷 2214-2222页

作者：钱进森陈长风李晟伊郑树启翁永基中国石油大学(北京)理学院北京102249

利用美国Cortest公司高温高压反应釜模拟H2S/CO2及元素S共存环境,在流动高矿化度饱和H2S/CO2介质中进行试验,然后利用SEM、EDS及XPS等表面分析技术,探讨元素S对镍基合金G3高温高压H2S/CO2腐蚀行为的影响。结果表明:在元素S含量为0、1及1... 详细信息

利用美国Cortest公司高温高压反应釜模拟H2S/CO2及元素S共存环境,在流动高矿化度饱和H2S/CO2介质中进行试验,然后利用SEM、EDS及XPS等表面分析技术,探讨元素S对镍基合金G3高温高压H2S/CO2腐蚀行为的影响。结果表明:在元素S含量为0、1及10 g/L时,镍基合金G3的平均腐蚀速率变化不大,钝化膜厚度约为11 nm,其结构呈双极性,外层以Cr、Ni的氢氧化物、氧化物为主,内层以Cr、Ni的氧化物为主;当元素S含量增大到100 g/L时,腐蚀速率急剧增大,钝化膜厚度也迅速增大到约90 nm,且结构转变为外层以Cr、Ni的硫化物为主,内层以Cr、Ni的氧化物为主;钝化膜结构的转变可能是导致镍基合金G3耐蚀性能降低的最主要原因。

关键词：镍基合金高温高压元素S H2S/CO2 XPS

A350LF2钢在湿H_2S环境中的力学性能损伤

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材料热处理学报 2010年第11期31卷 99-103页

作者：齐亚猛郑树启陈长风中国石油大学(北京)机电工程学院北京102249

研究了腐蚀时间、溶液温度、pH值对A350LF2钢在湿H2S环境中力学性能的影响。结果表明:H2S腐蚀后,A350LF2钢的力学性能变化不但与腐蚀环境密切相关,还与腐蚀后力学性能的测试周期密切相关。材料的抗拉强度、屈服强度等性能随环境条件变... 详细信息

研究了腐蚀时间、溶液温度、pH值对A350LF2钢在湿H2S环境中力学性能的影响。结果表明:H2S腐蚀后,A350LF2钢的力学性能变化不但与腐蚀环境密切相关,还与腐蚀后力学性能的测试周期密切相关。材料的抗拉强度、屈服强度等性能随环境条件变化呈现不同的变化规律,并且发现腐蚀后立刻进行的性能测试表明,力学性能损伤比较严重;而腐蚀后放置一段时间后的力学性能测试结果表明,损伤的力学性能不同程度得到恢复,甚至达到腐蚀前材料的力学性能。结合扩散氢测试结果分析认为,A350LF2钢力学损伤程度与钢中氢含量密切相关。

关键词：碳钢氢致损伤力学性能 H2S

合金元素偏聚夹杂对针状铁素体管线钢焊接热影响区氢鼓泡的影响

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焊接学报 2010年第6期31卷 5-8页

作者：周成双郑树启陈长风陈松中国石油大学(北京)机电工程学院北京102249 中原石油勘探局工程建设总公司河南濮阳457001

L360MCS针状铁素体管线钢焊接接头经HIC试验后热影响区产生大量的氢鼓泡.剥开氢鼓泡的上半部分,露出氢鼓泡的断口形貌.用扫描电镜和EDS分析氢鼓泡的上下两部分.结果表明,在绝大多数氢鼓泡的形核区存在偏聚的颗粒状Ca,Al元素夹杂物.分析... 详细信息

L360MCS针状铁素体管线钢焊接接头经HIC试验后热影响区产生大量的氢鼓泡.剥开氢鼓泡的上半部分,露出氢鼓泡的断口形貌.用扫描电镜和EDS分析氢鼓泡的上下两部分.结果表明,在绝大多数氢鼓泡的形核区存在偏聚的颗粒状Ca,Al元素夹杂物.分析认为H原子进入基体后,夹杂物周围的内应力和空位浓度升高是形成氢鼓泡裂纹形核空腔的主要原因,活性H原子在空腔内复合成H2分子导致空腔中活性H原子浓度低于基体中氢原子浓度是氢高压形成的重要原因.

关键词：夹杂热影响区 L360MCS 氢鼓泡

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双极性半导体钝化膜空间电荷电容分析(Ⅱ)

物理化学学报 2009年第3期25卷 1213-1218页

作者：陈长风姜瑞景钱进森郑树启中国石油大学(北京)机电学院材料科学与工程系北京102249

将双极性半导体钝化膜空间电荷电容等效为钝化膜/溶液界面处电容和内层钝化膜/外层钝化膜界面处的np结电容的串联,根据前期研究建立的半导体富集态、耗尽态以及反型态空间电荷电容的统一计算公式,给出了双极性钝化膜Mott-Schottky(M-S)... 详细信息

将双极性半导体钝化膜空间电荷电容等效为钝化膜/溶液界面处电容和内层钝化膜/外层钝化膜界面处的np结电容的串联,根据前期研究建立的半导体富集态、耗尽态以及反型态空间电荷电容的统一计算公式,给出了双极性钝化膜Mott-Schottky(M-S)曲线的非线性拟合方法.并将这一方法应用于镍基合金G3高温高压H2S/CO2腐蚀后的钝化膜半导体特征研究.M-S曲线非线性拟合结果显示,温度升高外层p型半导体钝化膜多数载流子浓度明显增高,而内层n型半导体钝化膜的多数载流子浓度基本未变.通过非线性拟合,证明本文所给出的M-S曲线非线性拟合方法能够同时给出钝化膜内外层多个半导体性质参数,为揭示钝化膜形成及破坏机制提供更多信息.结合X射线光电子能谱(XPS)分析,讨论了钝化膜结构变化机制及np结在抑制腐蚀过程中的作用.

关键词：双极性钝化膜 Mott-Schottky曲线非线性拟合

氢在Cr_2O_3中扩散机制的第一性原理研究

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中国科学：技术科学 2011年第1期41卷 25-31页

作者：陈长风于浩波郑树启中国石油大学(北京)材料科学与工程系北京102249

采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,对H原子在Cr2O3晶格中占据不同位置时的体系能量进行计算,结果表明H原子在Cr2O3晶格中的最稳定位置位于无原子占据的氧八面体间隙中心的两侧.通过对比H原子在八面体间隙不同位置处所导致的Cr... 详细信息

采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,对H原子在Cr2O3晶格中占据不同位置时的体系能量进行计算,结果表明H原子在Cr2O3晶格中的最稳定位置位于无原子占据的氧八面体间隙中心的两侧.通过对比H原子在八面体间隙不同位置处所导致的Cr2O3晶格畸变以及Cr2O3_H体系的态密度的变化,分析了产生上述现象的原因.通过寻找H原子在Cr2O3晶格中迁移路径和过渡态,得到H原子的扩散激活能为0.73eV.并利用分子动力学计算得到H原子在Cr2O3晶格中的有效跃迁频率,结合扩散激活能数据获得H原子在Cr2O3晶体中的扩散系数.

关键词： Cr2O3 H原子第一性原理扩散系数

镍基合金管材高温高压H_2S/CO_2环境中局部腐蚀研究

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稀有金属材料与工程 2010年第3期39卷 427-432页

作者：陈长风姜瑞景张国安郑树启戈磊中国石油大学北京102249

冷加工强化的耐蚀合金管材成功用于酸性天然气气田已有多年的历史,但是,局部活化的点蚀坑以及蚀坑中的应力集中是冷加工强化的耐蚀合金应力腐蚀开裂的重要机制。在高温高压釜中模拟了镍基合金028在高温高压H2S/CO2环境下的腐蚀行为。结... 详细信息

冷加工强化的耐蚀合金管材成功用于酸性天然气气田已有多年的历史,但是,局部活化的点蚀坑以及蚀坑中的应力集中是冷加工强化的耐蚀合金应力腐蚀开裂的重要机制。在高温高压釜中模拟了镍基合金028在高温高压H2S/CO2环境下的腐蚀行为。结果发现,镍基合金028在高温高压H2S/CO2环境中的均匀腐蚀很轻微,但试样表面有点蚀现象发生,有析出物的试样点蚀更为显著。XPS结果显示,腐蚀后,硫元素只在镍基合金表面钝化膜的表层富集,钝化膜以氢氧化物及氧化物为主,对基体有保护作用。对点蚀坑截面的EDS分析结果表明,硫元素在点蚀坑内部富集,从而导致点蚀坑内局部酸化,加速点蚀坑的扩大。

关键词：镍基合金酸性环境高温高压点蚀钝化膜

漏电导致阴极保护绝缘接头内腐蚀失效的有限元分析

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腐蚀科学与防护技术 2010年第5期22卷 452-454页

作者：陈立强董海涛陈长风郑树启中国石油大学(北京)机电工程学院材料科学与工程系北京102249

对漏电导致阴极保护绝缘接头内腐蚀失效问题,建立了绝缘接头有限元计算模型,开展了绝缘接头漏电电流密度大小与分布数值计算,并讨论了管道绝缘接头两侧电位差,输送介质电阻率和绝缘接头内涂层缺陷对绝缘接头漏电电流密度大小与分布的影... 详细信息

对漏电导致阴极保护绝缘接头内腐蚀失效问题,建立了绝缘接头有限元计算模型,开展了绝缘接头漏电电流密度大小与分布数值计算,并讨论了管道绝缘接头两侧电位差,输送介质电阻率和绝缘接头内涂层缺陷对绝缘接头漏电电流密度大小与分布的影响规律.模拟计算结果与油田现场失效绝缘接头内腐蚀现象一致,并给出了相应的防护建议.

关键词：阴极保护绝缘接头泄漏电流腐蚀失效涂层缺陷有限元法

高温高压H_2S/CO_2环境中镍基合金825的腐蚀行为

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腐蚀与防护 2009年第10期30卷 708-710,716页

作者：戈磊陈长风郑树启蔡晓文中国石油大学(北京)材料科学与工程系北京102249

针对高含硫油气田开发过程中所面临的材料腐蚀问题,采用高温高压哈氏合金反应釜,对镍基合金825在高含量H2S/CO2环境中的腐蚀行为进行了研究,利用SEM、EDS、电化学等手段分析了腐蚀试样的微观形貌和结构特征,探讨了腐蚀机理。结果表明,... 详细信息

针对高含硫油气田开发过程中所面临的材料腐蚀问题,采用高温高压哈氏合金反应釜,对镍基合金825在高含量H2S/CO2环境中的腐蚀行为进行了研究,利用SEM、EDS、电化学等手段分析了腐蚀试样的微观形貌和结构特征,探讨了腐蚀机理。结果表明,在高温高压H2S/CO2环境中825合金腐蚀很轻微,其最大腐蚀速率仅为0.068mm/a,应力腐蚀试样表面没有出现裂纹,但有点蚀,点蚀在晶界处形核,表明镍基合金的晶面为其薄弱环节,容易遭到破坏。

关键词：镍基合金825 H2S/CO2 高温高压腐蚀速率