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管線鋼X70和X80抗應力腐蝕性能比較

時間:2019-04-07 20:05來源:畢業論文
以飽和氫氧化鈣溶液模擬混凝土孔隙液,以0.5 mol?dm-3 NaHCO3溶液作為土壤模擬液,通過快慢極化曲線測試的方法研究了管線鋼X70和X80在不同環境中的應力腐蝕(SCC)敏感性

摘要:本文以飽和氫氧化鈣溶液模擬混凝土孔隙液,以0.5 mol•dm-3 NaHCO3溶液作為土壤模擬液,通過快慢極化曲線測試的方法研究了管線鋼X70和X80在不同環境中的應力腐蝕(SCC)敏感性;然后通過測定Mott-Schottky(M-S)曲線分析了混凝土中管線鋼X70和X80的表面鈍化膜特性;最后分析探討了管線鋼X70和X80的抗應力腐蝕性能與鈍化膜特性的關系,并得出結論:管線鋼X70和X80抗應力腐蝕性能的不同是由其表面鈍化膜特性不同導致的。34351
畢業論文關鍵詞:管線鋼X70、管線鋼X80、Mott-Schottky曲線、快慢極化曲線、應力腐蝕
The comparison of the stress corrosion cracking of X70 and X80 pipeline steel
Abstract: Saturated calcium hydroxide and 0.5 mol•dm-3 NaHCO3 solution are used to simulate the pore fluid of concrete and the soil solution respectively. The fast-slow polarization curves are used to study the sensitivity of stress corrosion cracking (SCC) of X70 and X80 pipeline steel in different environments. Then the Mott-Schottky (M-S) curves are used to study the properties of the passive film formed on X70 and X80 pipeline steel. Finally, by analyzing the relation between the stress corrosion cracking and the properties of the passive film formed on X70 and X80 pipeline steel, the conclusion can be draw: the difference of the stress corrosion cracking sensitivity between X70 and X80 is due to the different properties of the passive film.
Keywords: X70 pipeline steel; X80 pipeline steel; Mott-Schottky (M-S) curve; fast-slow polarization curve; stress corrosion cracking
1.前言
1.1.研究背景
21世紀是我國石油和天然氣迅速發展的時代。為了能把天然氣輸送到主要的消費區,就必須要建設天然氣輸送管道,為此我國建成了“西氣東輸”工程,解決了我國天然氣的能源分布不均勻這個難題。今后我國還將建設其他的天然氣管線,最終使之與“西氣東輸”管線形成“兩橫、兩縱”的天然氣干線。“西氣東輸”工程一直選用管道傳輸的方式,因其傳輸規模大且經濟便捷。管道一般采用淺埋地方式鋪設[1-3]。在“西氣東輸”一期工程中,主要以X70管線鋼作為管材。而在二期工程中,則大規模使用X80管線鋼作為主要管材。相比于X70管線鋼,X80管線鋼具有高強度、優良的抗應力腐蝕開裂性能和高韌性。在“西氣東輸”工程中,由于管線鋼鋪設的線路長,跨區多,所處的環境多變而復雜,因此提高管道的安全性就變得極其重要[4]。在生活中,很多制藥廠也需要輸送原材料,用到管線鋼。
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在管道埋地運用的過程中,管線鋼容易遭到周圍環境的影響發生腐蝕而導致開裂,這種事件在很多國家都已經發生過。應力腐蝕開裂(SCC)就是危害最大的局部腐蝕形態之一,人們把應力腐蝕開裂認為是管道傳輸的最主要損失[5,6]。應力腐蝕開裂是拉力及腐蝕環境在敏感金屬表面交互作用而導致金屬的腐蝕和開裂[7],大致可分為陽極溶解和氫致開裂兩種。陽極溶解的機理揭示了外加應力產生的裂紋在機械力與電化學反應的共同作用下產生了應力腐蝕[8-10]。SCC在管線鋼表面的發生有兩種:高pH的SCC和低pH的SCC。在高pH-SCC[11]中,鈍化膜的破裂以及陽極的溶解會使管線鋼的表面在堿性(pH大約為9)電解液中形成許許多多淺長的晶粒間裂紋從而導致應力腐蝕開裂[12],其裂紋的增長速率會隨溫度和壓力的升高而增加,因此可通過降低管道溫度或控制管道附加電位來減少或避免管線鋼的應力腐蝕開裂。
當管道處于較高濃度的碳酸鹽土壤中(呈堿性)和混凝土孔隙液(pH =12.5)中時,管線鋼的表面形成了一層鈍化膜而處于鈍化狀態,該膜一般被認為是由鐵的氧化物組成,具有n-型半導體結構[13,14]。管線鋼的鈍化膜性能的好壞對管線鋼的耐腐蝕性能的強弱起著決定性作用。在外加應力的作用下,金屬陽極會加速溶解,從而使鈍化膜的穩定性降低[15-17],換而言之也就是,金屬表面鈍化膜形成后是否穩定是應力腐蝕能否發生的主要因素[18]。因此,我們有必要對管線鋼X70和X80的應力腐蝕行為與鈍化膜之間的關系進行研究,并深入探討管線鋼X70和X80抗應力腐蝕性好壞對兩種管線鋼材的性能進行比較,以便為今后的研究與應用提供有意義的借鑒和指導。 管線鋼X70和X80抗應力腐蝕性能比較:http://www.aftnzs.live/huaxue/20190407/31824.html
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