温度影响下含盐粉土中X80钢的腐蚀行为及机理研究

来源 :白向灵 | 被引量 : 0次 | 上传用户:shgrx
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
油气管道铺设于地下后会与周围土壤环境构成电化学体系,土壤具有的不均匀性与多孔性会导致埋地管线钢腐蚀。因此,在管道建设中加强管道服役地段特殊性土壤的可行性论证与安全审核至关重要。本文针对埋地管线钢受到土壤孔隙溶液中盐分离子与温度协同作用下产生的腐蚀行为进行了深入研究,以可行的方式评估山西省粉土土壤腐蚀性,明确埋地管道的外部腐蚀环境,研究结果有助于对其他类似土壤环境的腐蚀性问题研究提供有针对性的基础数据与科学依据,可提高防腐蚀工程的有效性和经济性。本工作首先将X80钢材料预先埋入不同含盐量(氯盐与硫酸盐)粉土土样中,在恒定试验温度下腐蚀24小时后对材料体系进行电化学测试(OCP、EIS、PC),分析粉土温度和含盐量等变量对X80钢材料腐蚀行为的影响;借助X射线光电子能谱技术(XPS)以及扫描电子显微镜(SEM)图像分析,研究腐蚀后钢材表面腐蚀产物的组成及结构,结合X射线能谱分析(EDS)分析不同土壤介质下造成腐蚀行为的差异,推导出钢材在粉土中的阳极溶解反应与离子扩散模型,进一步揭示温度影响下非均质粉土土样中介质迁移过程对腐蚀行为的影响。形成的主要结论如下:(1)粉土中电解质(含盐溶液)和氧化剂(氧气)的同时存在是发生腐蚀行为的充分条件。X80钢与粉土接触后其界面会产生液膜,当Fe发生阳极溶解,Fe2+形成后,产生浓度梯度差使之逐渐向外扩散。由于土壤电解质的非均质性,绝大部分铁离子继续发生反应生成铁氧化物或者氢氧化合物附着于试样钢表面,少部分扩散至土壤孔隙处。(2)X80钢在不同温度腐蚀环境中其表面腐蚀沉积物主要由Fe3O4、Fe2O3以及Fe OOH组成,并且不同程度紧密黏附有一定量的土颗粒。正温土壤环境,电流密度高,放热过程明显,锈层较为干燥;负温(缺氧)土壤环境,土体属于冻结过程中,溶解氧水平较低,阻碍氧扩散路程并且使去极化作用受阻,X80钢表面出现不规则椭圆状未腐蚀区域。(3)不同盐分离子对粉土中X80钢的腐蚀行为会产生不同的影响,造成其耐蚀性存在差异。正温粉土环境中,由于氯离子与金属原子之间的吸附-溶解过程以及与腐蚀产物继续发生化学反应,加速局部腐蚀行为,会导致金属表面钝化膜下腐蚀,增加点蚀腐蚀的发生,导致X80试样钢处于氯盐粉土环境下的所受到的腐蚀性要明显强于硫酸盐粉土环境。(4)在负温条件下粉土土壤微孔中流动的部分自由水会因结冰而使土体发生冷缩、冻胀、盐胀等变形。负温粉土环境中,孔隙溶液中硫酸盐更易于结晶析出并产生膨胀,其膨胀性会导致土体发生鼓胀变形同时产生一定的机械力从而影响土-钢界面,促进硫酸盐粉土环境中X80钢的腐蚀。(5)负温环境中土壤孔隙溶液会随时间的增长逐渐相变为固态冰,同时固体颗粒与孔隙气受到挤压产生微小变形,导致部分孔隙水出现过冷现象。其中:被土壤颗粒所包围孔隙水会随着冻结时间的增加发生相变;受固态冰挤压作用而逐渐形成封闭区域中的部分孔隙水难于相变;与冰直接接触的孔隙水易发生相变。
其他文献
随着我国建筑行业的快速发展,发展装配式建筑和实现建筑工业化已经成为建筑行业高质量发展新路,积极培育建筑部品部件研发设计和实现技术创新是重要环节。装配式钢结构建筑是装配式建筑中的一个重要组成部分,围护墙板和相应的连接节点是体系中的关键组成。装配式钢结构建筑围护墙板有着标准化制作方便、便于生产和运输、可以灵活布置和施工安装简易的优势。但是,当前结构设计中墙板构件在主体结构受力过程中被认为不参与力的传递
学位
中空钢管混凝土(CFST)叠合柱具有截面开展、自重轻与延性好等优点,可以满足桥梁结构大跨、高耸、重载与承受恶劣环境等需求,已在桥梁主拱与高墩中得到应用。采用内八边形钢板代替内纵筋在浇筑过程中可作为内模板简化施工,并且内钢板可为混凝土提供支撑以提高构件延性。但目前尚无关于内钢板中空方形CFST叠合柱基本力学性能的研究,也无相关规范提供参考。为准确预测内钢板中空方形CFST叠合柱的轴压与压弯承载力,本
学位
从煤的纳米级孔隙结构出发,深入认识煤与CH4、CO2、H2O和N2相互作用的微观机制,对煤层气的开采具有重要意义。本文以东曲2号煤为研究对象,引用其平面结构模型并进行修正,根据分析结果,进一步构建出聚集态结构模型。基于聚集态结构模型,研究超微孔孔隙结构,结合低温N2吸附、低温CO2吸附、小角X射线散射(SAXS)实验,分析东曲2号煤纳米孔隙结构特征。研究在不同温度、不同压力作用下,东曲2号煤聚集态
学位
煤炭在我国一次能源中起到“中流砥柱”的作用,自身具有独特优势而不可完全被替代。由于采掘机械化水平提升,煤炭开采效率提高,煤尘产生的频率随之加快,这会对矿工的身体健康、矿山的安全高效生产提出更严格的防治要求。为了减轻煤尘的危害,本文通过分子模拟和实验研究相结合,宏观微观双角度,综合地探究表面活性剂对无烟煤润湿性影响。运用Materials Studio软件微观解释润湿机理。分子动力学进行密度模拟,验
学位
H型钢具有重量轻、抗弯能力强、装配方便等诸多优点,在工业建筑中通常被用作关键承重构件,该类结构构件在服役期间内不可避免遭受起吊重物或车辆与承重柱的碰撞等偶然状况,从而导致承重构件受损。通常在损伤不严重的情况下,出于经济性考虑,需对受损构件是否可以继续服役作出判断,因此对构件剩余承载力与受损状态的评估显得十分必要。本文对预加轴力的H型钢柱构件在侧向撞击作用下的动态响应与撞击后的剩余承载力进行了研究,
学位
生物成因煤层气是煤层中多种原位微生物降解作用于煤而生成的,应用广泛、易开发、经济效益高。微生物增产煤层气技术可以促进厌氧微生物降解煤产甲烷,实现生物甲烷产量的增加。而煤与秸秆共降解可以有效解决煤作为单一底物甲烷产量低的问题。共降解过程中煤和秸秆相互作用是甲烷增产的关键。本文以褐煤和水稻秸秆为研究对象,利用产甲烷高效菌群,建立褐煤和水稻秸秆共降解产甲烷实验体系,研究褐煤和水稻秸秆共降解过程中有机物、
学位
煤炭的洗选可以从源头改善煤炭质量,是加强煤炭清洁利用的一个重要途径。由于洗选原煤会产生大量的煤泥,提高煤泥的综合利用水平已成为当前形式下被高度关注的问题。入炉燃烧发电是目前煤泥资源化利用的首选方式,然而随着高硫煤开采量的增加,高硫煤泥的产出量显著上升。高硫煤泥燃烧过程中产生大量的含硫气体,不仅提高了脱硫成本,同时使炉膛高温腐蚀和尾部烟道低温腐蚀问题愈发严重。因此,降低煤泥燃烧前的硫分,对锅炉安全经
学位
随着钢结构服役时间的增长,陆续出现了由钢材腐蚀引发的耐久性问题。腐蚀削弱了钢材的有效截面,又引起了钢材表面严重的应力集中现象,从而削弱了钢材的力学性能,引起了多起钢结构失效破坏的事故。钢材腐蚀不仅给服役的钢结构造成了安全隐患,也造成了巨大的人员伤亡与经济损失。因此,评估腐蚀后钢材剩余力学性能对指导实际工程加固与维护结构的正常使用有重大意义。本研究对大气腐蚀33年的Q235B钢进行了微观观察、单调拉
学位
建筑3D打印作为一种近年来发展迅速的施工工艺,在建造时无需使用模板,施工简便,节省人力物力,同时施工现场噪声低、污染小,具有绿色、环保等优势,受到了各方的广泛关注。但建筑3D打印材料的选用要比传统施工更加严苛,3D打印材料的发展是3D打印技术成熟的关键因素,然而现阶段水泥基材料可打印性的表征方式没有明确权威的标准。本文为探讨建筑3D打印水泥基材料的打印性能及表征方式,主要进行了以下研究:(1)以掺
学位
太原位于黄土高原的中东部,抗震设防烈度为8度。由于城区用地紧张,太原东山产生大量黄土边坡建筑,建筑基础荷载对边坡的变形和稳定性产生不利影响,特别是在地震工况下导致边坡过大变形甚至失稳。因此,加快对太原东山黄土边坡在坡顶建筑基础作用下的稳定性研究有着重要的理论和实际意义。本文采用Midas GTS NX有限元分析软件建立二维边坡与建筑基础分析模型,通过研究静力条件和地震作用下筏板基础和桩基础在不同荷
学位