超高強度管線鋼在土壤環(huán)境下的腐蝕行為與機理研究.pdf

1、近年來，隨著我國石油及能源工業(yè)的快速發(fā)展，埋地管線的建設(shè)得到蓬勃發(fā)展，高壓、大管徑、高鋼級管線鋼是石油和天然氣輸送管道發(fā)展的必然趨勢，輸送管道的失效問題越來越重要。土壤環(huán)境中的應(yīng)力腐蝕開裂(SCC)、微生物腐蝕(MIC)是危及輸送管道安全的重要因素。因此對X100管線鋼的應(yīng)力腐蝕、微生物腐蝕及應(yīng)力腐蝕與微生物腐蝕之間的協(xié)同作用進行研究非常必要。
　　本文采用電化學(xué)測試、掃描電鏡觀察、EDS分析、XRD分析和失重法等方法，研究了X1

2、00管線鋼在鷹潭、庫爾勒、近中性pH值和海濱土壤模擬溶液中的電化學(xué)腐蝕行為，并研究了硫酸鹽還原菌(SRB)對電化學(xué)腐蝕行為的影響。結(jié)果表明:X100鋼在四種有菌、無菌土壤模擬溶液中的極化曲線均為活化控制。X100鋼在海濱、近中性pH值土壤模擬溶液中無菌時腐蝕速率隨時間變化先減小后持續(xù)增大，有菌時先增大后趨于穩(wěn)定;鷹潭土壤模擬溶液中無菌有菌時均先減小后增大并趨于穩(wěn)定;庫爾勒土壤模擬溶液中無菌時先減小后持續(xù)增大，有菌時一直增大。X100鋼在

3、四種土壤模擬溶液中無菌時的腐蝕速率基本均大于有菌時，在腐蝕初期更明顯。X100鋼在鷹潭土壤模擬溶液中浸泡35d、60d后，無菌環(huán)境下均屬于嚴重腐蝕，有菌環(huán)境下屬于中度腐蝕;庫爾勒、海濱和近中性pH值土壤模擬溶液中無菌與有菌環(huán)境下均屬于中度腐蝕;浸泡35d、60d后，四種土壤模擬溶液中的平均腐蝕速率無菌時均大于有菌時。浸泡60d后，X100鋼在無菌環(huán)境中腐蝕產(chǎn)物主要為鐵的氧化物，有菌時主要為鐵的氧化物和鐵的硫化物。四種溶液中，有菌時X10

4、0鋼表面有一層透明狀的微生物膜，在腐蝕初期，微生物膜與腐蝕產(chǎn)物結(jié)合在一起形成更致密的結(jié)合膜，可以阻礙鋼的腐蝕。采用慢應(yīng)變速率拉伸試驗(SSRT)和掃描電鏡觀察研究了X100管線鋼及焊接接頭在鷹潭、庫爾勒和海濱土壤模擬溶液中的應(yīng)力腐蝕行為，分析探討了硫酸鹽還原菌引起的微生物腐蝕對X100鋼SCC的影響。結(jié)果表明:X100鋼及焊接接頭在鷹潭、庫爾勒、海濱三種無菌土壤模擬溶液中的斷裂壽命、應(yīng)變量、延伸率和斷面收縮率均基本小于有菌土壤模擬溶液中

5、的。X100鋼在三種土壤模擬溶液中拉伸時試樣斷口側(cè)面均存在二次裂紋，且擴展方向無菌時與外加應(yīng)力軸方向大致呈45°或者垂直，有菌時均為垂直，且無菌時二次裂紋密度均高于有菌時。無菌環(huán)境中X100鋼拉伸試樣斷口側(cè)面表面粗糙呈現(xiàn)一定的均勻腐蝕，有菌時表面比較光滑整潔，局部位置有腐蝕產(chǎn)物，呈現(xiàn)局部腐蝕，在海濱和庫爾勒土壤中有菌時母材斷口側(cè)面還存在點蝕坑。X100鋼母材在三種土壤模擬溶液中斷口均為韌性+脆性混合斷口，但無菌時拉伸試樣斷口中出現(xiàn)的SC