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Microbial corrosion resistance of a novel Cu-bearing pipeline steel

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Journal of Materials Science & Technology 2018年第12期34卷 2480-2491页

作者： Xianbo Shi Wei yan Dake Xu maocheng yan Chunguang yang Yiyin Shan Ke yang Institute of Metal Research Chinese Academy of Sciences School of Materials Science and Engineering Northeastern University

Microbiologically influenced corrosion(MIC) is becoming a serious problem for buried pipelines. Developing environmentally friendly strategies for MIC control is increasingly urgent in oil/gas pipeline ***(Cu) in steels can not only provide aging precipitation strengthening, but also kill bacterium,offering a special biofunction to steels. Based on the chemical composition of traditional X80 pipeline steel, two Cu-bearing pipeline steels(1% Cu and 2% Cu) were fabricated in this study. The microstructure,mechanical properties and antibacterial property against sulphate-reducing bacteria(SRB) and Pseudomonas aeruginosa(P. aeruginosa) were studied. It was found that the novel pipeline steel alloyed by 1%Cu exhibited acicular ferrite microstructure with nano-sized Cu-rich precipitates distribution in the matrix, resulting in better mechanical properties than the traditional X80 steel, and showed good MIC resistance as well. The pitting corrosion resistance of 1% Cu steel in as-aged condition was significantly better than that of X80 steel. A possible antibacterial mechanism of the Cu-bearing pipeline steel was proposed.

关键词： Pipeline steel Cu alloying Cu-rich nano-precipitation Microbiologically influenced corrosion Pitting corrosion

Stress Corrosion Cracking of X80 Steel in the Presence of Sulfate-reducing Bacteria

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Journal of Materials Science & Technology 2015年第4期31卷 413-422页

作者： Tangqing Wu maocheng yan Dechun Zeng Jin Xu Cheng Sun Changkun Yu Wei Ke Environmental Corrosion Center Institute of Metal ResearchChinese Academy of Sciences School of Materials Science and Engineering Xiangtan University Key Laboratory of Materials Design and Preparation Technology of Hunan Province Xiangtan University Oil-Gas Storage and Transportation Company of Xinjiang Oilfield Branch

The systematic laboratory studies on the roles of sulfate-reducing bacteria(SRB) in the stress corrosion cracking(SCC) susceptibility of X80 steel subjected to cathodic potential have been conducted in a nearneutral pH soil solution by slow strain rate *** cathodic potential and SRB increase individually the SCC susceptibility of the steel in the soil *** positive role of the SRB activities in SCC susceptibility depends on the prolongation of pre-incubation time,and the SCC susceptibility of the steel increases under more negative ***’s more,the applied potentials and the presence of SRB work together in promoting the SCC susceptibility of the ***,the combined action becomes limited with decreasing cathodic *** relationships between the plasticity loss and the permeable hydrogen concentration were established for the steel in the soil solution,regardless of under open circuit potential or cathodic potentials,in both the sterile and SRB inoculated *** relationships are practically significant for the selection of safe cathodic protection(CP) potentials in the presence of SRB in soil environment.

关键词： Carbon steel Microbiologically influenced corrosio

环境溶液对管道钢应力腐蚀过程电化学行为的影响

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中国腐蚀与防护学报 2005年第1期25卷 34-38页

作者：闫茂成翁永基石油大学材料科学系北京102200

用快慢扫描极化测量等方法研究X70钢和 16Mn钢在Na2 CO3 /NaHCO3 溶液中电化学行为 .分析溶液中NaHCO3 浓度、pH、供氧状况及扫描速度等因素对极化曲线影响 ,并研究其钝化过程的各种电极反应 .结果表明 ,管道钢在高浓度Na2 CO3 /NaHCO3... 详细信息

用快慢扫描极化测量等方法研究X70钢和 16Mn钢在Na2 CO3 /NaHCO3 溶液中电化学行为 .分析溶液中NaHCO3 浓度、pH、供氧状况及扫描速度等因素对极化曲线影响 ,并研究其钝化过程的各种电极反应 .结果表明 ,管道钢在高浓度Na2 CO3 /NaHCO3 溶液中阳极极化曲线含两个阳极峰和中间过渡区 .较负的第一阳极峰电位和较大的峰电流有利SCC发生 ,而它们和较高HCO3 -浓度、适中pH范围 (室温下 6 .7～ 11)

关键词：管道钢 Na2CO3/NaHCO3溶液电化学测量电极反应应力腐蚀

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Cu含量对管线钢耐微生物腐蚀性能的影响

金属学报 2024年第1期60卷 43-56页

作者：曾云鹏严伟史显波闫茂成单以银杨柯中国科学技术大学材料科学与工程学院沈阳110016 中国科学院金属研究所师昌绪先进材料创新中心沈阳110016 中国科学院金属研究所中国科学院核用材料与安全评价重点实验室沈阳110016

含Cu耐微生物腐蚀管线钢的开发和应用是解决管道微生物腐蚀难题的有效措施。本工作利用电化学测试及SEM、激光共聚焦显微镜(CLSM)等分析技术,研究了不同Cu含量(0、0.7%、1.34%,质量分数)的X65级管线钢在无菌和接种硫酸盐还原菌(SRB)的... 详细信息

含Cu耐微生物腐蚀管线钢的开发和应用是解决管道微生物腐蚀难题的有效措施。本工作利用电化学测试及SEM、激光共聚焦显微镜(CLSM)等分析技术,研究了不同Cu含量(0、0.7%、1.34%,质量分数)的X65级管线钢在无菌和接种硫酸盐还原菌(SRB)的近中性模拟土壤浸出液(NS4)中的腐蚀行为,为耐微生物腐蚀管线钢的优化设计提供依据。结果表明,随着Cu含量的升高,含Cu管线钢的抗菌性能和耐蚀性能均有所提高;当Cu含量从0增加到0.70%时,试样表面的点蚀坑密度从714 cm^(-2)下降到244 cm^(-2);当Cu含量达到1.34%时,点蚀坑密度进一步下降到67 cm^(-2);含Cu钢在腐蚀过程中持续释放的铜离子在接菌环境中的杀菌作用和其对腐蚀产物层的改善作用,以及其在无菌环境中所形成的Cu2O等保护性腐蚀产物是含Cu管线钢具有优异耐蚀性能的关键原因。

关键词：微生物腐蚀硫酸盐还原菌含Cu管线钢抗菌性能耐蚀性能

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新型含Cu管线钢的微生物腐蚀行为研究

金属学报 2017年第2期53卷 153-162页

作者：史显波徐大可闫茂成严伟单以银杨柯中国科学院金属研究所沈阳110016 中国科学院大学北京100049

通过对商用X80管线钢进行适当的Cu合金化功能性改进,制备出不同Cu含量(1.06Cu、1.46Cu、2.00Cu,质量分数,%)的新型管线钢。利用抗菌性能检测、电化学测试、腐蚀产物分析、激光共聚焦显微镜(CLSM)等方法研究了含Cu管线钢的抗菌性能和微... 详细信息

通过对商用X80管线钢进行适当的Cu合金化功能性改进,制备出不同Cu含量(1.06Cu、1.46Cu、2.00Cu,质量分数,%)的新型管线钢。利用抗菌性能检测、电化学测试、腐蚀产物分析、激光共聚焦显微镜(CLSM)等方法研究了含Cu管线钢的抗菌性能和微生物腐蚀行为。研究表明,含Cu管线钢对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌均具有强烈的杀灭作用,以多边形铁素体为特征的1.0Cu管线钢能够保证在X80钢强韧性的水平下具有优异的抗微生物腐蚀性能。含Cu管线钢中富Cu相对抗微生物腐蚀性能起到了关键作用。1.0Cu钢和X80钢的线性极化电阻RLPR在含有硫酸盐还原菌(SRB)的土壤浸出液中浸泡2 d后均急剧下降,导致X80钢的腐蚀电流密度明显大于1.0Cu钢。显微观察表明,大量生物膜的生成导致在SRB环境中的X80钢的点蚀数量和最大点蚀坑深度均高于1.0Cu钢。

关键词：管线钢 Cu 微生物腐蚀富Cu相抗菌性能

研究电化学充氢过程中X70钢氢吸收的新方法

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材料研究学报 2007年第4期21卷 343-347页

作者：闫茂成翁永基王俭秋柯伟中国科学院金属研究所环境腐蚀研究中心沈阳110016 中国石油大学材料系北京102249

提出了一种测定管道钢阴极充氢或阴极保护过程中氢吸收的新方法.将阴极预充氢试样在稀NaOH溶液中恒电位阳极极化,测量了试样中吸收氢的脱附(氧化)电流随时间的变化曲线.利用该曲线分析吸收氢的量,并建立其与预充氢电流密度、充氢时间及... 详细信息

提出了一种测定管道钢阴极充氢或阴极保护过程中氢吸收的新方法.将阴极预充氢试样在稀NaOH溶液中恒电位阳极极化,测量了试样中吸收氢的脱附(氧化)电流随时间的变化曲线.利用该曲线分析吸收氢的量,并建立其与预充氢电流密度、充氢时间及充氢溶液pH间的关系,探索用于评价X70管道钢对阴极充氢敏感性的指标.结果表明,在双对数坐标中试样中的氢浓度分别是预充氢电流密度和时间的单增函数.降低充氢溶液pH可大大提高X70钢的氢吸收量.

关键词：材料检测与分析技术管道钢阴极保护电化学充氢

埋地管线阴极保护屏蔽剥离涂层下薄液腐蚀环境特征及演化

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金属学报 2014年第9期50卷 1137-1145页

作者：闫茂成王俭秋韩恩厚孙成柯伟中国科学院金属研究所国家金属腐蚀控制工程技术研究中心沈阳110016

构建了埋地管线表面剥离高绝缘性聚乙烯(PE)涂层下模拟缝隙实验装置,采用微电极技术研究阴极保护(CP)水平和环境气氛(CO2和O2)条件下剥离涂层下缝隙薄液电化学环境(电位和溶液pH值等)特征及其演化规律,探讨剥离涂层下近中性pH环境存在条... 详细信息

构建了埋地管线表面剥离高绝缘性聚乙烯(PE)涂层下模拟缝隙实验装置,采用微电极技术研究阴极保护(CP)水平和环境气氛(CO2和O2)条件下剥离涂层下缝隙薄液电化学环境(电位和溶液pH值等)特征及其演化规律,探讨剥离涂层下近中性pH环境存在条件.结果表明,不同阴极保护水平和CO2分压条件下,剥离涂层下可出现近中性到高pH值各种薄液环境.高阴极保护电流使管表产生并维持高pH环境;大面积剥离、阴极保护屏蔽或缺失和CO2的缓冲作用可使剥离涂层下封存近中性pH应力腐蚀开裂(SCC)敏感薄液环境;由剥离涂层下缝隙薄液pH值可判断剥离涂层下阴极保护有效性及其屏蔽程度.

关键词：管线钢土壤腐蚀 3PE防腐层阴极保护薄液膜应力腐蚀开裂(SCC)

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埋地管线剥离覆盖层下阴极保护的有效性

中国腐蚀与防护学报 2007年第5期27卷 257-262页

作者：闫茂成王俭秋柯伟韩恩厚中国科学院金属研究所环境腐蚀试验研究中心沈阳110016

由微小缝隙模拟管线剥离覆盖层(涂层)下的局部电化学环境,用微电极技术测量了缝隙内局部电位及pH的分布,研究了缝口阴极保护电位、剥离区几何形状、溶液电导率等因素对剥离区内部局部环境及阴极保护水平的影响。结果表明,剥离区内电位降... 详细信息

由微小缝隙模拟管线剥离覆盖层(涂层)下的局部电化学环境,用微电极技术测量了缝隙内局部电位及pH的分布,研究了缝口阴极保护电位、剥离区几何形状、溶液电导率等因素对剥离区内部局部环境及阴极保护水平的影响。结果表明,剥离区内电位降(电位梯度)主要集中在破损口附近,而剥离区深处接近自然腐蚀状态;剥离区内有效保护距离随缝口保护电位负移而增加,但缝口过保护并不能有效提高剥离区保护效果。阴极保护可使剥离区局部电化学环境pH升高、电导率增大。

关键词：阴极保护管道涂层缝隙腐蚀微电极电位降(IR降) 应力腐蚀开裂

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X80管线钢红壤腐蚀初期电化学行为

中国腐蚀与防护学报 2014年第5期34卷 472-476页

作者：么惠平闫茂成杨旭孙成中国石油西南管道公司南宁输油气分公司南宁530000 中国科学院金属研究所国家金属腐蚀控制工程技术研究中心沈阳110016

通过室内土壤埋样实验，采用电化学阻抗谱（EIS）和极化技术研究了X80管线钢在红壤泥浆中的早期腐蚀行为。结果表明，X80管线钢在水饱和红壤中腐蚀初期（15d内）的EIS具有两个时间常数特征，高频端呈现土壤介质特征容抗弧，10^-2～10^4H... 详细信息

通过室内土壤埋样实验，采用电化学阻抗谱（EIS）和极化技术研究了X80管线钢在红壤泥浆中的早期腐蚀行为。结果表明，X80管线钢在水饱和红壤中腐蚀初期（15d内）的EIS具有两个时间常数特征，高频端呈现土壤介质特征容抗弧，10^-2～10^4Hz频区为腐蚀界面反应过程对应的容抗弧，低频区（〈10^-2）为点蚀形核期产生的感抗弧；腐蚀30d后电极反应过程受扩散过程控制。提出了红壤对管线钢的高腐蚀性与红壤铁氧化物间的关联。

关键词：土壤腐蚀管道钢酸性红壤红壤