沟槽腐蚀是高频直缝电阻焊 (HFW) 焊管在焊缝附近形成沟槽状的选择性腐蚀, 导致HFW 焊管在实际的腐蚀性环境中抗腐蚀性能不匹配, 焊接区的沟槽腐蚀使得焊管过早穿孔。 因此, 对现阶段管材沟槽腐蚀失效原因如微观组织及化学成分、 残余应力、 热处理、 腐蚀介质的种类及离子含量、 流速、 外加电势等影响因素分析研究, 具有较高的工程实用价值。
HFW 焊管由于其在经济性、 尺寸精度及表面状态等方面比无缝钢管的优越性, 在许多领域得到广泛的应用。 目前, 我国许多油田的井下套管和油气集输管也多采用HFW 焊管。 但是, 由于其焊接区和母材电化学性能的差异,造成HFW 焊管在腐蚀介质中使用时会产生沟槽腐蚀, 从而引起管材失效问题, 对集输管线造成的破坏会给石油开发和原油集输系统带来巨大的经济损失。
在前期研究的基础上,在2016年-2018年机械制造基础课程授课时大量采用案例库中的实例,并根据学员反馈,对资源库相关内容做了修订。
目前对于HFW 焊管焊缝沟槽腐蚀倾向的评价国内外尚无统一标准和试验方法。 国内通常采用沟槽腐蚀敏感性系数α=h
/h
(h
为基体材料的腐蚀深度, h
为沟槽的腐蚀深度) 来衡量。一般认为, 若α≥1.3, 则材料耐沟槽腐蚀性能较差。 国内外已对焊管沟槽腐蚀行为的影响因素和试验方法开展了较为深入的研究, 认为主要影响因素包括焊管材料的微观组织、 残余应力、 热处理工艺、 腐蚀介质和流速等; 试验方法主要有长期浸泡试验、 极化曲线测量、 电偶腐蚀试验和外加电位加速腐蚀等。 因此, 迫切需要对现有的影响因素、 试验方法、 评价标准等进行改进, 或者探索准确、 快速的试验方法来满足科研和生产检测的需要。
王荣
采用恒电位极化测定了不同显微组织的J55 钢直缝电阻焊管焊接区的沟槽腐蚀性能,结果表明, 明显流线组织的钢板易产生沟槽腐蚀, 具有高的沟槽腐蚀敏感性, 而不连续流线组织的钢板具有较低的沟槽腐蚀敏感性。 毕宗岳
通过对不同热处理状态下CT80 钢沟槽腐蚀敏感性测试发现, 母材组织以铁素体和珠光体为主组织, 而未经热处理的焊区主要以魏氏体和回火马氏体为主, 不同组织会产生明显的电位差, 而发生沟槽腐蚀。 对于抗沟槽腐蚀能力流线型组织低于非流线型组织形态。
茶园是多年生较稳定的农业生态系,天敌主要以捕食性的蜘蛛为主,其次有缨小蜂、螳螂和瓢虫等,这些天敌对小贯小绿叶蝉均有一定的控制效果,合理的应用可减少用农药的施次数,降低农药用量,充分发挥天敌对小贯小绿叶蝉种群的控制作用。
Wang 等
采用恒电位极化加速腐蚀的方法对比研究了化学成分对HFW 焊管沟槽腐蚀性能的影响, 并以Cu、 Ni 和Si 元素的化学当量值(ChE) 判断基体金属和焊缝区的腐蚀性能差异,其中ChE=-(3.2△Cu+1.5△Ni-4.0△Si+1.5), △Cu、△Ni、 △Si 分别为基体和焊缝区的化学成分差。如果ChE<0, 焊缝区作为阳极发生局部腐蚀; 如果ChE>0, 焊缝区为阴极。
吕春雷等
在研究中考察了热处理对HFW焊管腐蚀情况的影响, 研究结果表明500 ℃去应力退火后焊缝区、 热影响区和母材腐蚀速率接近一致, 不易发生沟槽腐蚀。 王荣
研究了热处理对J55 钢直缝电阻焊管沟槽腐蚀性能的影响, 焊后热处理可以降低HFW 焊管沟槽腐蚀敏感性系数, 足够时间的无相变退火处理效果更显著。 毕宗岳等
对HFW 焊管焊缝沟槽腐蚀敏感性行为的研究中发现: 焊后单纯回火处理不能降低HFW 焊管焊缝区沟槽腐蚀敏感性, 而焊后调质处理和单纯淬火处理均可显著降低HFW 焊管焊接区的沟槽腐蚀敏感性。 Mueller
研究了HFW碳钢焊管的点蚀行为, 表明焊后热处理能有效降低焊管点蚀的倾向性。 毕宗岳等
采用电化学极化方法测定了不同热处理工艺下CT80 钢连续油管HFW 焊缝沟槽腐蚀的敏感性。 结果显示, 该HFW 焊缝在焊态、 调质及回火三种状态下, 焊缝沟槽腐蚀的敏感性均很小, 其中调质处理后焊缝沟槽腐蚀敏感性系数与母材基本相同。 三种状态下焊缝沟槽腐蚀敏感性强弱依次为: 焊态>回火>调质。
稻草机械还田技术措施不到位,在还草切碎分散不均匀、还草深度不够导致的稻草堆积较多的地段,容易引起小麦越冬阶段的冻害死苗或僵苗弱苗等现象,严重制约了小麦高产稳产[1]。因此,稻秸杆还田必须做到农机农艺配套,尽量减少负面效应。
王荣等
测定了三种规格的J55 钢HFW 套管焊缝区的沟槽腐蚀敏感性, 结果表明套管焊缝区沟槽腐蚀敏感性强烈依赖于套管用钢的含C量, 随着含C 量升高沟槽腐蚀敏感性增大。 焊接过程中高热量造成焊缝区的合金成分不同于母材, 从而形成腐蚀电池。
S 元素的稳定性影响腐蚀微电池的形成, 研究发现w(S)在0.01%以上的钢中容易形成MnS夹杂物, 容易发生沟槽腐蚀
。 降低钢中S 含量或者在钢中添加合金元素, 可减少硫化物数量,从而有限降低沟槽腐蚀敏感性
。 添加Ca 可使焊缝区的不稳定硫化物转变成稳定的CaS, 而Cu离子也能捕捉不稳定硫化物中的S 离子, 因此添加Cu 元素也有利于减小沟槽腐蚀敏感性
。
Takuya 等
从合金元素的引入对抑制沟槽腐蚀行为影响进行研究, 通过对Cu-Ti 掺杂的高频电阻焊钢管沟槽腐蚀行为机制的研究中发现,Cu-Ti 的加入可将MnS 转换成多样化的硫化物Cu
S+MnS 和Ti
S, 使材料的结构和微观组成发生改变, 降低了周围环境对MnS 的溶解, 从而达到抑制沟槽腐蚀行为的结果。
Mohamed
在对石油管道沟槽腐蚀现象的研究中指出, HFW 工艺质量的好坏是导致腐蚀发生的关键, 包括管道内表面未焊透, 以及未熔合, 沟槽腐蚀会加速这种缺陷的腐蚀, 并且Cr、Ni、 Cu、 Ca 等合金元素的添加能有效缓解沟槽腐蚀速率。
Lyu 等
研究了残余应力对HFW 焊管沟槽腐蚀的影响, 残余应力是影响沟槽腐蚀的一个主要因素, 减少焊缝的残余应力能大幅度增加HFW 焊管的使用寿命。 贺飞等
采用恒电位极化法测定了电阻焊油套管经过模拟热张力减径处理试验后的沟槽腐蚀性能。 结果表明, 电阻焊管母材和焊缝区的应力是引起电阻焊管沟槽腐蚀的主要原因, 热张力减径可以显著提高电阻焊油套管的抗沟槽腐蚀性能, 从而扩大其在石油钻采领域的应用。 吕春雷等
对处于0 MPa、 100 MPa、200 MPa 和300 MPa 恒定拉应力下的直缝高频电阻焊管进行阳极极化, 并测定了焊缝沟槽腐蚀敏感性。 结果表明, 随着应力增大沟槽腐蚀敏感性系数增大, 腐蚀电流增大。
中小企业由于资金储备较少,并且规模也很小,所以通过银行进行融资,通常只能够获得较少数量的资本,另外对于很多中小企业来说,无法通过新三板进行挂牌融资,这导致中小企业的融资渠道只有有限的几个方面,常见的如民间机构资本、个人资本、互联网金融等,但是这些融资渠道通畅也会对企业的发展现象和企业所在产业的发展前景进行预测,当发现企业的发展方式与投资者制定的投资规定不符时,就不会对这类企业进行投资,这种现象对中小企业的发展产生了雪上加霜的效果,即进一步紧缩了融资渠道。
(2) 部分人流量大的建筑物,如大型购物广场、会展中心等,由于移动电话的利用率高,导致部分网络容量无法满足业务需求,造成基站拥塞现象。通过室内覆盖系统,提升通信网络容量。
海上某油田井口输送管线发生局部泄露, 泄露部位集中在焊缝附近, 陈圣乾等
选取典型管段样品进行分析, 结果表明, 湿环境下CO
腐蚀破坏是该井口管线泄露的原因, 且在该环境下焊缝处具有较高的沟槽腐蚀敏感性。 罗逸
对气井油管腐蚀沟槽的形成原因和特点进行了分析, 试验结果证实CO
腐蚀是造成沟槽产生和扩展的主要原因之一。
Kato 等
研究了HFW 焊管在实验室模拟油气环境中的沟槽腐蚀行为, 主要包括H
S、CO
、 Cl
、 O
、 温度及PH 值等对沟槽腐蚀行为的影响。 电化学测试结果表明: O
含量对沟槽腐蚀的发生起决定性作用, H
S 的存在显著降低了钢管的沟槽腐蚀敏感性。
罗逸
对比研究了N80 油管和A3 钢油管腐蚀沟槽的形成原因, 指出高压酸性碳酸气体的作用是腐蚀沟槽产生和扩展的根本原因, 高压天然气流对管壁的破坏作用服从流体动力学的冲蚀规律, 这种携带地层岩土微粒的高压气流对管壁的破击作用是促使点蚀沿流体方向逐渐扩展并形成狭长沟槽的原动力。
早期的沟槽腐蚀敏感性测试主要采用长期浸泡腐蚀试验。 Kato 等
将焊管试样浸泡在40 ℃人造海水中1 年, 通过对比焊缝区和焊管母体材料的腐蚀形貌, 并结合EPMA 分析评价沟槽腐蚀性能, 在试验开始1 个月后, 焊缝区开始发生轻微沟槽腐蚀, 一年后发展为选择性深沟槽腐蚀。 Wang 等
研究了HFW 焊管在质量分数3.5% 的NaCl 溶液中浸泡234 天的腐蚀情况,通过测量样品表面不同区域的腐蚀深度, 依据公式α=h
/h
计算焊管的沟槽腐蚀敏感性系数。Lewis 等
在采用旋转浸泡腐蚀的方法对沟槽腐蚀敏感性进行评价时却发现, 在94 天结束试验时焊缝附近并未发现沟槽腐蚀现象。
Wang 等
研究中指出, 外加电势是影响沟槽腐蚀敏感性测试结果的一个重要因素。 研究中分别采用-500 mV、 -490 mV 及-440 mV 的外加电势进行加速腐蚀试验, 并计算沟槽腐蚀敏感性系数。随着加载电势由-500 mV 增大至-440 mV, 沟槽腐蚀敏感性系数随着改变, 分别为1.31、 1.03 和1.04, 即外加电势的大小会对试验测量结果产生显著影响, 甚至会产生错误的判断和评价。 一般的外加电势至少高于焊管材料自腐蚀电势E
值50 mV, 但不能过高以免钢进入钝化区
。
用于沟槽腐蚀敏感性测试的方法主要包括长期浸泡试验、 极化曲线测量、 电偶腐蚀试验和外加电位加速腐蚀试验等。
孕期黄体酮和雌激素的改变 、血流加速导致牙龈肿胀,容易出现牙龈炎、牙龈肿胀,牙龈出血或者牙周病,严重时会影响牙齿软组织周围的韧带和骨骼,这些疾病会导致早产和低出生体重儿。分娩结
长期浸泡试验由于接近钢材实际的服役条件, 结果的可信度较高。 但长期浸泡试验法耗时长, 不适合用于材料发展、 技术研究以及后续的产品性能测试。
Voruganti 等
采用扫描微区电势的方法研究了焊管焊缝区域的腐蚀倾向性, 结果显示焊缝区域不同的电势分布反映了不同的沟槽腐蚀倾向性, 分析结果与长期浸泡试验和外加电位加速腐蚀试验结果一致。 在这种测试方法中可以获得焊管焊缝区域的电势值及其分布曲线,由此可以得到局部腐蚀中阳极与阴极的位置。毕宗岳等
采用扫描振动电极技术, 利用扫描振动探针 (SVP) 检测样品不同部位的腐蚀电流密度, 沟槽腐蚀敏感性系数与腐蚀电流密度成正比, 即沟槽腐蚀敏感性可表征为α=J
/J
,J
为焊缝区电流密度, J
为母材及热影响区电流密度。
该方法缩短了沟槽腐蚀敏感性测试周期, 但试验结果的可靠性有待进一步研究。
该方法是目前国内采用较多的测试方式, 通过测试沟槽腐蚀敏感性系数, 并将其与1.3 进行对比从而作为评价沟槽腐蚀敏感性的一个有效方法。 但是大量研究指出外加电位的选择对试验测定结果有显著的影响, 不合适的外加电位可能会得到与实际完全相反的结果。 外加电位的目的是要使热影响区及基材的腐蚀加速, 凸显两者之间的腐蚀速度差异, 但由于焊管材料本身电化学性质存在差异, 其腐蚀电位相差很大, 外加统一的-550 mV/SCE, 对不同母材和焊缝实际起到的加速程度相差很大, 导致所测不同品种焊管的沟槽腐蚀性能不具可比性。 此外, 该方法测试时间较长, 仅电解腐蚀试验就需要144 h, 整个测试周期超过150 h, 成为影响产品交货周期的重要因素之一。
该方法获取数据时间短, 适用于材料和腐蚀介质的检测, 尤其是焊接工艺的优化。 但由于测量探头尺寸太大 (接近80 μm), 测量准确性较低 (焊缝宽度大约20~200 μm)。 此外, 该方法是定性表征, 并不能得到诸如沟槽腐蚀敏感性参数的定量结果
。
2.3 两组患者治疗前后肌酐、尿素氮、eGFR的比较 与入组时(T0)比较,泵入组患者入组后第3d、第5d肌酐明显升高,eGFR明显下降。(详见表4)。
Katoh 等
基于电偶腐蚀机理测定了沟槽腐蚀速率, 并且根据沟槽腐蚀过程的电偶腐蚀模型分别计算了阳极和阴极的腐蚀速率。
阳极腐蚀速率
在该方法中通过比较阴阳极的腐蚀速率评价沟槽腐蚀性能, 沟槽腐蚀敏感性系数可用I
(a)/I
(c)的值表征。
该方法起源于Masamura 等
的研究, 焊钢焊缝样品浸泡于3.5%NaCl 溶液中并施加0.3V
的恒定电势加速腐蚀144 h, 腐蚀结束后通过测量腐蚀深度计算沟槽腐蚀敏感性系数。 吕春雷等
采用恒电位阳极极化的方法研究了应力对HFW 腐蚀情况的影响。 贺飞等
采用恒电位极化法, 对样品施加-500 mV 电位进行48 h 的极化, 通过测定沟槽腐蚀几何参数, 计算沟槽腐蚀系数来表征电阻焊油井套沟槽腐蚀性能。
印仁和等
采用电化学极化曲线和交流阻抗相结合的方法, 测量得到不同测量区域腐蚀电位E
和阻抗膜值, 对K55 钢和J55 钢的沟槽腐蚀敏感性进行了评价。 魏华等
应用极化曲线和电化学阻抗测量技术对比研究了SML 和HFW 管线钢在海泥中的腐蚀行为, 通过测量极化电阻和腐蚀电流密度表征材料的腐蚀性能。 邬中华
通过微区极化曲线测量的方法研究了HFW 直缝焊接X52 管线钢的沟槽腐蚀敏感性, 试验中分别对基体、 热影响区和熔合线进行极化曲线测试,从测试曲线上腐蚀电流密度, 以此计算金属的腐蚀速率ν=NJ/F, 其中N 为摩尔质量, J 为腐蚀电流密度, F 为法拉第常数。 研究指出: 当ν
/ν
>5 时, X52 直缝焊管有较高的沟槽腐蚀敏感性。
印仁和等
通过对K55 和J55 钢测试母材及焊缝区的交流阻抗发现, 经过不同极化腐蚀时间后, J55 钢交流阻抗值变化不大, 而K55 钢的交流阻抗值产生了明显差别, 这与沟槽腐蚀敏感系数(K55 较大) 测试结果相吻合, 为沟槽腐蚀敏感性评价提供了一种新方法, 但这种方法并未给出具体的沟槽腐蚀敏感性评价标准, 实际生产中应用较少。
国内外研究者采用上述评价方法对不同材料进行沟槽腐蚀性能研究, 并对其腐蚀敏感性系数进行测量。 Duran 等
以α=2 的评价标准对沟槽腐蚀性能进行表征。 近几年随着用户对HFW 焊管产品质量的不断提高, 研究者又以α=1.3 作为沟槽腐蚀敏感性的判断依据, 认为α<1.3 的焊管对沟槽腐蚀不敏感, α>1.3 的钢管具有高的沟槽腐蚀敏感性。
现有研究中主要是针对N80、 J55、 CT80 等钢级焊管进行的沟槽腐蚀性能测试, 并对其敏感性系数进行了表征。 表1 总结了现有研究中N80、 J55、 CT80 等焊管在不同状态下的沟槽腐蚀敏感性系数。 某井口管线各管段化学成分见表2
。
对湖北省地理国情普查数据进行了地图编制研究,制定了缩编工艺流程,为湖北省103个县市区地理国情普查挂图生产提供技术路线及思路,其成果也为湖北省县市区地理国情普查图数据编辑提供了基础数据和技术支持。
图1 所示为不同焊态材料的沟槽腐蚀敏感性系数, 从图1 可以看出, 焊态材料的腐蚀敏感性系数普遍较大, 大部分大于1.3。
一些企业在对自身的风险做出审计的过程中,没有很好地利用新型的互联网和计算机技术,使得审计的效率偏低。在大数据的背景下,企业应该加强对计算机以及网络技术的掌握和使用,不断加强内审内控平台等IT信息技术的运用。
笔者对部分油套管产品进行了相关研究, 并结合现有研究成果
, 结果表明, 经过不同的热处理, 材料的沟槽腐蚀敏感性系数普遍减小,如图2 所示, 可见焊管经过热处理之后沟槽腐蚀抗力提高, 腐蚀敏感性系数绝大部分小于1.3。
此外, 不同应力状态下焊管的沟槽腐蚀性能也会产生差异, 吕春雷等
研究了表3 中化学成分的焊接钢管在不同应力状态下热处理对直缝高频电阻焊管沟槽腐蚀性能的影响, 结果如图3 所示。 可见, 随着应力增大沟槽腐蚀敏感性系数增大, 但焊管经热处理后, 焊缝沟槽腐蚀敏感性明显减小且随着应力变化不大, 且热处理后钢管的沟槽腐蚀敏感性系数始终小于1.3。
结合国内外沟槽腐蚀敏感性的研究现状和评价方法, 可以确定采用加速腐蚀试验能够实现沟槽腐蚀性能的快速评价。 但是, 目前研究中试验条件没有统一标准, 各文献所采用的加速腐蚀条件也有所差别。 如介质采用3.5%或3.0% NaCl,极化电位采用-550 mV、 -500 mV 或-300 mV,试验周期为24 h、 48 h、 72 h 或144 h, 沟槽腐蚀敏感性评价标准 (α=1.3 或α=2) 也不一致。这些试验条件和评价标准能否反映焊管在实际工况下的腐蚀情况, 还需进一步考察。
针对目前部分焊接钢管材料强度与抗沟槽腐蚀性能不兼容, 田青超等
的发明专利中提供了一种抗沟槽腐蚀高强度HFW 焊接套管用钢, 其化学成分见表4, 并且在发明专利中还提供了制备套管的生产方法, 包括冶炼、 浇铸、 轧制、 卷曲成板、 焊接成型、 热处理、 剪切和管加工。
针对现有沟槽腐蚀评价方法中存在的问题,王炜等
提供了一种采用外加恒电流快速评价焊管沟槽腐蚀敏感性的方法, 通过测量焊缝样品的电化学阻抗EIS 曲线, 得到其极化电阻R
,根据不同焊管产品沟槽腐蚀测试结果的统计推断出△E 值, 由公式i=△E/R
计算出测试时所施加的外加电流。 将测试方法由恒电位加速改为恒电流加速, 按照不同比例提高外加电流, 在测试试样腐蚀程度相同的前提下, 测试时间可以与提高电流等比例缩减。 加速试验结束后,清理清洗样品, 对样品进行称重, 由样品腐蚀失重换算出其平均腐蚀深度h
, 然后测量腐蚀沟槽深度h
, 由公式α=1+h
/h
可以得到沟槽腐蚀敏感性系数。 齐慧滨等
提出一种用微区腐蚀电流密度测量焊管沟槽腐蚀敏感性的方法, 该方法主要过程包括: 对焊管的焊缝组织进行观察, 划分熔合线与基体的微区; 采用恒电位/恒电流仪测量各微区的极化曲线; 计算自腐蚀电流密度, 得到熔合线和基体各自的自腐蚀电流密度; 由熔合线和基材的自腐蚀电流密度得到二者的比值 (i
/i
)。 该方法避免了采用金相测试试样平均腐蚀深度和沟槽深度所带来的物理测量误差, 测量结果更准确可靠。 王炜等
提出一种用恒电位电解法测量焊管沟槽腐蚀的方法, 主要包括极化曲线测试、 加速电位优选、沟槽腐蚀系数测试。 该方法基于 “焊管焊缝材料的腐蚀电位在温度、 溶液成分、 浸泡时间均确定的情况下是稳定唯一的” 这一特征, 通过测量焊缝试样的极化曲线, 得到其实际腐蚀电位, 进而优化加速电位, 从而使沟槽腐蚀系数测量的准确性和可靠性极大提高。
目前国内外无专门用于实际测量焊管焊缝区沟槽腐蚀深度的设备或装置, 一般采用金相显微镜或者扫描电镜放大观察并金相评估, 测量误差大, 测量点有限。 因此, 龚育才等
公开了一种焊管焊缝区沟槽腐蚀深度测量装置, 该装置主要包括千分尺、 测微螺杆、 探头、 升降加紧部件、 试样台及通路判定表。 该测量装置通过千分尺直接读数, 测量数据准确可靠, 并且可以根据需要进行多点测量, 取平均值作为数据更加精准。 王炜等
提出一种新型焊管沟槽腐蚀敏感性测试装置, 该设备主要包括盖板、电解槽、 辅助电极和参比电极。 该新型装置在进行平行测量时, 消除了参比电极的电位差,使得测量结果更加准确, 另外还可通过置于电解槽中的控温装置实现恒温测试。
中心另一家企业银川奥特信息技术公司董事长陈华和他的研发团队深耕智慧农牧领域,研发了“物联网+奶牛养殖技术”。有了这项技术,牧场主只要轻点手机,即便千里之外,也能随时随地掌握奶牛的健康、发情配种等情况。10月12日,奥特公司发布奶牛发情监测解决方案白皮书,进而在这一领域有了 “话语权”。
影响HFW 焊管焊缝沟槽腐蚀敏感性的主要因素有微观组织及化学成分、 残余应力、 热处理、 腐蚀介质的种类及离子含量、 流速、 外加电势影响等。 沟槽腐蚀敏感性测试方法主要可以归纳为长期浸泡试验、 极化曲线测量、 电偶腐蚀试验和外加电位加速腐蚀试验等方法。 通过比较各种评价方法的优劣, 为找到一种或几种快捷、 高效、 可靠的评价方法提供帮助和参考。 同时, 本研究对沟槽腐蚀性能研究现状的知识产权情况进行综合分析阐述, 笔者认为目前国内外无专门用于实际测量焊管焊缝区沟槽腐蚀深度的设备或装置, 同时对评价沟槽腐蚀敏感系数临界值1.3 没有形成共识, 其失效的判定有待进一步探讨。
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