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建筑材料学报 2024年

作者：李辰治宋晓滨姜超同济大学土木工程学院同济大学工程结构性能演化与控制教育部重点实验室

根据点蚀成核机理和钢筋极化原理分别建立了点蚀电位(Epit)和自腐蚀电位(Ecorr)理论模型。基于腐蚀热力学，将临界氯离子含量(Ccrit)定义为两种电位相等时的氯离子含量，提出了临界氯离子含量理论模型。结果表明，点蚀电位与氯离子含量... 详细信息

根据点蚀成核机理和钢筋极化原理分别建立了点蚀电位(Epit)和自腐蚀电位(Ecorr)理论模型。基于腐蚀热力学，将临界氯离子含量(Ccrit)定义为两种电位相等时的氯离子含量，提出了临界氯离子含量理论模型。结果表明，点蚀电位与氯离子含量的对数负线性相关；氯离子含量增加导致阳极极化曲线负移，从而导致自腐蚀电位降低。临界氯离子含量随着自腐蚀电位、点蚀电位、温度和pH值的变化呈指数型变化，因而离散性较大。对于温度为298 K，pH为13.5的工况，临界氯离子含量(表征为[Cl-]/[OH-])理论值为1.41。

关键词：点蚀电位自腐蚀电位腐蚀热力学临界氯离子含量

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超临界CO_(2)材料腐蚀过程动力学与产物热力学研究

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西安交通大学学报 2023年第12期57卷 136-145页

作者：郭亭山梁志远赵钦新西安交通大学热流科学与工程教育部重点实验室西安710049

针对超临界CO_(2)动力循环高温承压部件与工质相容性问题,研究了T92耐热钢在600和700℃超临界CO_(2)环境下的腐蚀过程动力学及其热力学产物。采用分子动力学计算了CO_(2)在FeCr合金表面的吸附过程,模拟了T92耐热钢在初始氧化阶段原子的... 详细信息

针对超临界CO_(2)动力循环高温承压部件与工质相容性问题,研究了T92耐热钢在600和700℃超临界CO_(2)环境下的腐蚀过程动力学及其热力学产物。采用分子动力学计算了CO_(2)在FeCr合金表面的吸附过程,模拟了T92耐热钢在初始氧化阶段原子的迁移和分布规律,并基于腐蚀热力学原理,分析了氧化层和碳化物的分布规律,最后通过高温腐蚀实验进行了验证。研究结果表明:700℃时,T92耐热钢氧化层厚度约为600℃时的13.5倍,氧化层结构为外侧Fe_(3)O_(4)层、内侧FeCr_(2)O_(4)层,氧化层内部主要为C 23 C 6型碳化物;CO_(2)优先吸附于Cr原子(111)表面,当Cr与CO_(2)发生反应后,部分形成游离态的C沉积于氧化层表面,并以离子的形式向内扩散;腐蚀过程主要由离子扩散控制,扩散速率随着温度的升高而增大。该研究为超临界CO_(2)材料抗腐蚀性能评估提供了一种复合分析方法,也为关键高温承压部件材料的遴选及腐蚀寿命预测提供了数据支撑。

关键词：超临界CO_(2) 分子动力学腐蚀热力学高温腐蚀

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异种金属焊接接头腐蚀行为研究

异种金属焊接接头腐蚀行为研究

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作者：韩志伟西华大学

学位级别：硕士

采用埋弧焊工艺,选用H08Mn2MoA焊接材料,对板厚为106mm的13MnNiMo54和20MnMo两种金属材料进行焊接,并对焊接接头进行了力学性能试验、显微硬度测试。在室温下分别将母材区、熔合区和焊缝区金属置于HCl溶液、NaOH溶液、NaCl溶液中进行腐... 详细信息

采用埋弧焊工艺,选用H08Mn2MoA焊接材料,对板厚为106mm的13MnNiMo54和20MnMo两种金属材料进行焊接,并对焊接接头进行了力学性能试验、显微硬度测试。在室温下分别将母材区、熔合区和焊缝区金属置于HCl溶液、NaOH溶液、NaCl溶液中进行腐蚀试验。腐蚀完成后通过SEM观察、金相显微组织观察、显微硬度测试、腐蚀率和腐蚀热力学计算结果,分析研究了13MnNiMo54和20MnMo异种金属焊接接头在焊态下的力学性能、金相显微组织及母材区、熔合区和焊缝区金属在酸、碱、盐腐蚀环境中的腐蚀行为。试验结果表明:焊接接头在室温下的抗拉强度、冲击吸收功均高于母材13MnNiMo54和20MnMo的相应值,显微硬度值在20MnMo侧熔合区出现了峰值且分布不均匀。对腐蚀前的焊接接头进行组织观察分析得知,焊缝中间层金属的主要组织为细小的块状铁素体,而焊缝最上层金属的主要为粗大的先共析铁素体和针状铁素体。将母材区、熔合区和焊缝区金属置于HCl溶液、NaOH溶液、NaCl溶液中腐蚀21天后,通过平均腐蚀速度计算和腐蚀后的显微形貌分析得知,在HCl溶液腐蚀的焊接接头平均腐蚀速度最大,腐蚀也最为严重,且腐蚀最为严重的部位出现在焊缝金属区。在NaOH溶液、NaCl溶液腐蚀后的焊接接头,腐蚀性远小于在HCl溶液的腐蚀,而在NaOH溶液中腐蚀后,焊缝区金属的耐腐蚀性最强。通过热力学计算分析,确定了焊接接头在不同腐蚀介质下的腐蚀热力学行为。

关键词：异种金属接头腐蚀试验金相显微组织腐蚀热力学

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20钢及含Cr低合金钢CO2-H2S环境腐蚀机理研究

20钢及含Cr低合金钢CO2-H2S环境腐蚀机理研究

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作者：熊航哈尔滨工程大学

学位级别：硕士

在石油、天然气的开采、运输过程中,存在严重的CO-HS腐蚀,大大缩短油气井管道的使用寿命。碳钢和含Cr低合金钢是主要的管线钢材料,因此,对碳钢及含Cr低合金钢在CO-HS腐蚀机理研究尤为重要。目前,碳钢和含Cr低合金钢在CO-HS环境下腐蚀机... 详细信息

在石油、天然气的开采、运输过程中,存在严重的CO-HS腐蚀,大大缩短油气井管道的使用寿命。碳钢和含Cr低合金钢是主要的管线钢材料,因此,对碳钢及含Cr低合金钢在CO-HS腐蚀机理研究尤为重要。目前,碳钢和含Cr低合金钢在CO-HS环境下腐蚀机理的研究鲜有报道。腐蚀是一个复杂的过程,受多种环境因素和材料的影响,如温度、p H值、腐蚀性气体分压、溶液中离子的浓度和种类、应力、流体、合金元素和材料的显微组织等。上述影响因素之间存在相互竞争和相互依赖的关系,这对建立腐蚀热力学和动力学之间的定量关系造成了巨大的障碍。本研究考虑了金属/溶液/界面的“溶解-电离-沉积”过程,建立了一个“溶解-电离-沉积”模型,将腐蚀的热力学和动力学准确地联系起来。然后,将该模型应用于碳钢和低合金钢在CO、HS和CO-HS环境下的腐蚀研究。在CO环境下,25℃时20钢表面未出现产物膜,80℃和160℃时产物膜成分为Fe CO,随着温度的升高20钢的腐蚀速率先增加后降低,80℃>160℃>25℃;CO压力从4MPa增加到5MPa腐蚀速率略微增加;在4MPa CO3m/s流速下腐蚀速率较静态增加;Cr元素的加入会促进Fe的溶解,降低Fe CO的成膜温度,在25℃时20Cr和20钢表面均未出现产物膜,腐蚀速率20Cr>20钢。在80℃和160℃时,产物膜较致密,腐蚀速率20Cr腐蚀速率增加,160℃>80℃>25℃;在25℃时,腐蚀速率20Cr>20钢。在80℃时,Cr元素对腐蚀速率影响较小。在160℃时,腐蚀速率20Cr腐蚀速率降低,20Cr表面会形成致密的含Cr产物膜,降低20Cr的腐蚀速率。在CO-HS环境下,COHS分压比控制溶液中的离子浓度,从而控制产物膜的组分,同时产物膜的组分还受到温度的影响。结合腐蚀热力学与动力学计算得出,当温度为25℃时,20钢表面未出现产物膜;当温度为80℃时,CO/HS分压比0～140为HS腐蚀控制,分压比为140～300为HS和CO共同控制;当温度为160℃时,CO/HS分压比为0～10为HS腐蚀控制,分压比为10～300为HS和CO共同控制;同时,通过浸泡实验表征得到结果与计算结果相符合。在CO-HS环境下,Cr元素加入能加快产物膜的沉积,但是Cr(OH)、Fe CO、Fe S混合产物膜保护性能较差,容易发生点蚀。

关键词： 20钢含Cr低合金钢 CO2-H2S腐蚀腐蚀热力学腐蚀动力学

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