基于声发射的X90管线钢腐蚀特性研究

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当前,我国油气资源存在对外依存度高、资源分布不均衡等问题,严重影响了国家能源安全和经济快速发展,提高管道的输送效能成为解决我国油气能源困境关键任务之一。X90管线钢钢管以其输送效率高、安全保障好、建设成本低等优点势必会成为未来管道建设的主流钢型,然而国内外对X90钢的耐蚀性能研究较少,其相关腐蚀防护技术缺乏理论支撑,一旦开始大规模运营,将会导致运维不力而引发安全事故。本文基于声发射检测仪和电化学工作站联合实验系统,在不同环境下对X90钢的腐蚀过程进行连续监测,并结合形貌观察,从多角度总结X90钢均匀腐蚀和点蚀的腐蚀特性规律。本文研究内容和结果如下:研究了X90钢在p H=4.5的稀硫酸溶液中均匀腐蚀过程,在该过程中,金属腐蚀受电化学和浓差极化混合控制,可将其分为金属溶解、腐蚀产物堆积和腐蚀稳定三个阶段。金属溶解阶段腐蚀速率较高,但声发射信号参数值都相对偏低,峰值频率在125k Hz左右;腐蚀产物堆积阶段双峰信号出现较多,说明该阶段中大部分信号存在两个声发射源,虽然腐蚀产物的阻碍作用减缓了腐蚀速率,但整体信号幅度较高;腐蚀稳定阶段腐蚀速率再次升高,但较金属溶解阶段偏低,其信号时频域特征与金属溶解阶段相似。研究了X90钢在p H=3.0、质量分数为3.0%的Na Cl溶液中的点蚀过程,点蚀过程可分为活化反应和钝化膜破裂阶段、蚀坑孕育与发展阶段以及点蚀反应阶段。在活化反应与钝化膜破裂阶段中,金属腐蚀速率剧烈,各声发射信号特征参数极大,从频域上看,频率范围主要集中在100-200k Hz,峰值频率在150k Hz左右;蚀坑孕育与发展阶段是金属氧化和点蚀反应的过渡阶段,信号活度较低,特征信号明显降低,频域特征与上阶段类似;进入到点蚀反应阶段以后,信号活度增加,这两阶段中的信号时频域特征极其相似,但部分出现55d B以上的高幅值信号,少数点蚀反应阶段信号振幅较高,与活化反应与钝化膜破裂阶段信号相似。
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