管線鋼

    隨著經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展,石油、天然氣等資源的需求量越來越大,如何將偏遠(yuǎn)地區(qū)的石油天然氣資源安全快捷地輸送到所需地區(qū)成為一個(gè)急需解決的問題.研究發(fā)現(xiàn),開發(fā)高級管線鋼和采用高壓輸送不僅可以達(dá)到此目的,還可以很大程度上降低成本.然而高級管線鋼的開發(fā)面臨著諸多挑戰(zhàn),某管線鋼失效原因統(tǒng)計(jì)表明,39. 5% 的失效原因是由于腐蝕造成的.因此,研究如何提高管線鋼抗腐蝕問題成為管線鋼發(fā)展的焦點(diǎn).

    中國稀土資源多,由于稀土具有特殊的物理化學(xué)性質(zhì)而得到廣泛的運(yùn)用.稀土化學(xué)性質(zhì)活潑,不僅容易和鋼中 O,S 以及低熔點(diǎn)金屬發(fā)生反應(yīng),達(dá)到凈化鋼液、凈化晶界和變質(zhì)夾雜的作用,還可以固溶到鋼中產(chǎn)生微合金化作用.

    一些研究表明,稀土可以明顯提高鋼的力學(xué)性能和腐蝕性能,但是具體的原理分析尤其是對于多元微合金管線鋼而言很少;楊吉春等人在這方面進(jìn)行了大量的探索,通過對比含 Y 鋼和普通鋼抗腐蝕性能的差異,探究了Y 對管線鋼抗腐蝕性能的影響,并利用電子顯微鏡、掃描電鏡、X 射線衍射、電化學(xué)技術(shù)等手段分析了兩種試驗(yàn)鋼耐腐蝕性能差異的原因,對 Y 提高管線鋼抗腐蝕性能機(jī)制進(jìn)行了分析.

稀土管線鋼

    一系列試驗(yàn)結(jié)果表明:

    1、鋼中加入稀土(Y等)可以起到變質(zhì)夾雜的作用,將有害的 Al2O3 夾雜、MnS 夾雜變質(zhì)為彌散分布的稀土化合物夾雜,從而減輕陽極溶解,降低試驗(yàn)鋼的腐蝕.

    分析其原因是: 鋼中加入Y 后,由于其化學(xué)性質(zhì)活潑,Y 不僅會(huì)與鋼中O,S 迅速反應(yīng)生成高熔點(diǎn)的釔氧化物和釔氧硫化物,而且可以起到變質(zhì)夾雜的作用.一方面由于生成物熔點(diǎn)高,容易從鋼液中上浮,從而達(dá)到凈化鋼液的作用.另一方面,由于反應(yīng)迅速,生成物結(jié)晶核心多,從而導(dǎo)致鋼中的夾雜物尺寸小且彌散分布. 這些彌散分布的小尺寸夾雜對鋼材的使用性能不僅不會(huì)造成影響,還能降低夾雜物評定級別,細(xì)化晶粒,降低鋼基體內(nèi)微區(qū)域電化學(xué)腐蝕的發(fā)生概率,減小陽極溶解,從而有利于形成完整銹層,增大陽極阻力,達(dá)到提高試驗(yàn)鋼耐腐蝕性能的作用.

    2、普通管線鋼內(nèi)銹層有加速腐蝕的作用,鋼中加入稀土后有利于試驗(yàn)鋼形成具有保護(hù)性作用的腐蝕內(nèi)銹層,阻礙腐蝕離子進(jìn)入鋼基,從而提高鋼的抗腐蝕性能.

    分析其原因是:普通管線鋼生成的γ-FeOOH 容易發(fā)生還原而生成 Fe3O4 .Fe3O4 導(dǎo)電能力強(qiáng),電化學(xué)性質(zhì)活潑,在鋼鐵材料電化學(xué)反應(yīng)中不僅可以作為腐蝕性離子的傳遞通道,而且可 以起到大陰極作用,使得氯離子容易穿過銹層進(jìn)入普通鋼基表面發(fā)生自催化過程,從而加速試驗(yàn)鋼的腐蝕; 而 稀土試驗(yàn)鋼中生成的 FeOOH 對鋼基有保護(hù)作用,因此,在內(nèi)銹層作用相反的情況下,兩種試驗(yàn)鋼的抗腐蝕性能有了明顯差異.

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