稀土铈对X70管线钢在西部土壤中腐蚀行为的影响

摘要

本文以西气东输工程为背景，冶炼不同成分的X70Re管线钢，通过室内埋片和土壤模拟溶液浸泡实验研究了X70管线钢和X70Re管线钢在西部典型土壤--包头土壤和库尔勒土壤中的腐蚀行为，同时研究了不同含量的Cl-对X70管线钢和X70Re管线钢的腐蚀行为的影响。 首先，对四种钢的金相显微组织进行了观察，发现X70管线钢由铁素体、珠光体组成。SEM观察发现稀土在钢中外表面呈粒状并存在于晶界，能谱分析显示为稀土铈的复合物。通过SEM观察发现X70管线钢添加稀土后能够对钢的铁素体晶粒产生细化作用，但稀土含量达到一定程度后，晶粒大小无明显变化。 对X70管线钢和X70Re管线钢在不同温度(15℃、30℃和45℃)的包头土壤(含水量为10％)中埋片45天的结果表明，试样表面都发生了不均匀的全面腐蚀，随着埋设时间的延长和温度的升高，钢的腐蚀率均上升；通过测量不同时间的交流阻抗谱，发现X70Re管线钢腐蚀速率低于X70管线钢，其中稀土含量为0.048％的X70Re管线钢耐蚀性最强，XRD显示四种材料的腐蚀产物都包括铁的氧化物(FeOOH、Fe3O4、Fe2O3和FeO)。 对四种钢在库尔勒土壤模拟溶液中进行浸泡实验以及电化学实验进行研究。宏观腐蚀形貌表明：四种钢均发生了点蚀，其中X70管线钢腐蚀程度最大，其它三种稀土钢均有不同程度的腐蚀，腐蚀程度弱于X70管线钢；腐蚀产物都包括铁的氧化物。EIS(电化学阻抗谱)和极化曲线表明X70管线钢和X70Re管线钢电化学反应阻力随着实验时间延长而增加，导致腐蚀程度降低，这与失重法测得的实验结果一致。X70管线钢和X70Re管线钢(0.048％Ce)在不同程度的NaCl溶液中浸泡还发现，随着溶液中Cl-浓度的增加，X70管线钢腐蚀速率升高，并且在相同时间内，X70Re管线钢的腐蚀速率低于X70管线钢。宏观和微观腐蚀形貌显示：试样表面产生了点蚀，随着Cl-浓度的增加，点蚀呈数量增多和面积变大的趋势，说明Cl-浓度的增加导致电位负移，使离子进入基体金属的能力增加，钝化膜更容易被破坏，从而加快腐蚀速度，诱导了点蚀的进一步发生。 最后，X70管线钢和X70Re管线钢在包头室内土壤、库尔勒土壤模拟溶液和不同Cl-含量溶液中的腐蚀行为进行对比。管线钢在三种介质中的腐蚀规律有相似性，充分说明添加稀土对钢的耐腐蚀性有一定的提高，其中在三种不同成分的稀土钢中，稀土含量为0.048％的X70Re管线钢达到了最高的耐蚀效果。

目录

文摘

英文文摘

声明

引言

1文献综述

1.1前言

1.2管线钢的发展及应用

1.2.1管线钢的发展

1.2.2管线钢的分类

1.2.3管线钢的应用

1.3管线钢的腐蚀及防护

1.3.1管线钢的腐蚀

1.3.2管线钢的防护

1.4土壤腐蚀的研究方法

1.4.1土壤腐蚀的类型

1.4.2土壤腐蚀电化学研究方法

1.5稀土在钢铁中的应用

1.5.1稀土的特殊性

1.5.2稀土的应用

1.5.3稀土在金属材料中的作用机理

1.5.4国内外稀土在钢铁中的应用现状

1.6稀土铈在钢铁中的应用

1.6.1稀土铈的性质

1.6.2稀土铈在钢中的应用

1.7选题意义及实验方案

1.7.1选题意义

1.7.2实验方案

2 X70钢的基本性质

2.1前言

2.2 X70钢及X70Re钢的化学成分及组织

2.3 X70钢及X70Re钢组织比较

2.3.1 X70钢金相组织观察

2.3.2稀土在钢中的存在形式

2.4本章小结

3 X70Re钢在包头土壤中埋片试验

3.1前言

3.2材料选择

3.3土壤选择

3.4埋片实验方法

3.4.1试样制备

3.4.2室内埋片实验

3.4.3电化学测量

3.5实验结果与讨论

3.5.1埋片实验结果

3.5.2电化学测量结果

3.5.3分析与讨论

3.6本章小结

4 X70Re钢在库尔勒土壤模拟溶液中试验

4.1前言

4.2实验方法

4.2.1连续电位测量

4.2.2模拟溶液中浸泡实验

4.2.3极化曲线测量和SEM观察

4.2.4交流阻抗谱测量

4.3实验结果

4.3.1电位连续监测结果

4.3.2浸泡实验结果

4.3.3极化曲线测量结果

4.3.4交流阻抗测量结果

4.3.5结果与讨论

4.4本章小结

5 X70Re钢在不同C1-含量溶液中浸泡实验

5.1前言

5.2实验方法

5.2.1连续电位测量

5.2.2模拟溶液中浸泡实验

5.2.3极化曲线测量和SEM观察

5.2.4交流阻抗谱测量

5.3实验结果

5.3.1电位连续监测结果

5.3.2浸泡实验结果

5.3.3极化曲线测量结果

5.3.4交流阻抗谱测量结果

5.4结果与讨论

5.4.1浸泡实验结果分析

5.4.2 0.6mol/1C1-和0.06mol/1C1-对X70钢腐蚀结果分析

5.5本章小结

结 论

参考文献

在学研究成果

致 谢