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油气管材的二氧化碳腐蚀行为研究

王建刚

  本课题对武钢X60、 宝钢X60、 住友X60、 武钢X65、 宝钢X70、 316L及16Mn七种不同的材料在未通CO2的NACE溶液中、饱和CO2的NACE溶液中的全浸泡腐蚀和饱和CO2的NACE溶液中的冲刷腐蚀行为进行了研究。试验在60℃和90℃两种条件下进行,试验周期分为24h、48h、96h、120h和240h。试验结果表明:90℃条件下的全浸泡腐蚀速率远远大于60℃条件下的腐蚀速率。在60℃条件下只发生点蚀,试样的其余部分平整,产物主要是FeCO3,而90℃发生3Fe+4H2O→Fe3O4+4H2↑反应,并产生严重的台地腐蚀,试样的局部腐蚀和均匀腐蚀都非常严重;饱和CO2的NACE溶液中的腐蚀速率都要大于没有通CO2条件下NACE溶液中的腐蚀速率。这是因为CO2溶于水生成碳酸,H2CO3虽是弱酸,但是在相同的pH值下,它的腐蚀性比强酸还要严重;60℃条件下的冲刷腐蚀速率都大于浸泡腐蚀速率,说明腐蚀还是靠扩散传质,冲刷增加了腐蚀介质到达表面的速率从而腐蚀速率增大。随着试验周期的延长,表面产生了腐蚀产物,这时冲刷作用对试样表面腐蚀产物膜的破坏更加严重,所以冲刷腐蚀速率比浸泡腐蚀速率增加。随着试验周期的延长,每种材料的最大点蚀深度都在增大,这说明点蚀随着时间的进行不断向纵深方向扩展,且从表中点蚀速率我们可以看出,点蚀速率很大,会可能造成材料在短时间内穿孔;在60℃条件下,主要发生点蚀,而试样表面其他部分仍然平整。能谱图中我们可以看出,有氯元素存在,说明氯离子是引发点蚀的重要因素;点蚀系数:武钢X65>宝钢X70>武钢X60>宝钢X60>住友X60。说明武钢X65在60℃饱和CO2的NACE溶液中最容易发生腐蚀穿孔,而住友X60只发生轻微的点蚀或均匀腐蚀;在带状组织上点蚀萌生并长大,说明带状组织也是萌生点蚀的敏感部位;60℃时,随着试验周期的延长,试样表面均出现点蚀且点蚀逐渐增多和增大。这是在试样表面形成了小阳极大阴极的腐蚀电池,导致在试样表面某些区域快速溶解腐蚀并且点蚀向纵深发展。在不同试验条件下腐蚀速率随试验周期的增加,变化趋势不同,这主要是由各种材料的腐蚀产物膜的形成及其对基体的保护性有关。……   
[关键词]:CO_2腐蚀;均匀腐蚀;局部腐蚀;腐蚀速率;点蚀;带状组织
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:兰州理工大学2004年