中文名 | CO2腐蚀产物膜力学性能的控制因素及机理研究 | 依托单位 | 北京科技大学 |
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项目负责人 | 高克玮 | 项目类别 | 面上项目 |
通过跟踪观察含CO2的高温高压多相介质中腐蚀产物膜的形成过程,以及对不同成膜阶段交流阻抗谱的测量,研究腐蚀产物膜分层的原因和形成机制;利用压痕法测量不同成膜阶段腐蚀产物膜的硬度、弹性模量以及断裂韧性;利用粘接拉伸法测量内层膜与外层膜、膜与基体之间界面的断裂韧性和结合强度。通过综合研究CO2腐蚀产物膜的成分、组织结构以及成膜条件(温度、CO2分压、介质流速)等对腐蚀产物膜各种力学性能和电化学性能的影响,探讨腐蚀产物膜力学性能的控制因素及其机理,弄清腐蚀产物膜力学性能与均匀腐蚀和局部腐蚀特征之间的相关性,从而为设计减缓含CO2高温高压多相介质腐蚀的方法提供理论依据。 2100433B
批准号 |
50571012 |
项目名称 |
CO2腐蚀产物膜力学性能的控制因素及机理研究 |
项目类别 |
面上项目 |
申请代码 |
E0103 |
项目负责人 |
高克玮 |
负责人职称 |
教授 |
依托单位 |
北京科技大学 |
研究期限 |
2006-01-01 至 2008-12-31 |
支持经费 |
28(万元) |
材料牌号: 45 材料名称: 优质碳素钢 标 准 号: GB699-88 试样尺寸: 25 试样状态: 退火钢 抗拉强度: ≥600 (MPa) 屈服强度: ≥355 (MPa) 延 长 率: ≥16...
抗拉强度 σb (MPa):≥500伸长率 δ10 (%):≥25注 :板材的拉伸力学性能试样尺寸:厚度0.5~15热处理规范:热加工温度730~820℃;退火温度600~670℃。
利用高温高压釜,以油田地层水为腐蚀介质,以高温高压气水两相为腐蚀环境,在N80油套管钢上生成CO2腐蚀产物膜,研究了65~115℃温度范围内腐蚀产物膜的结构和力学特性。结果表明:当温度在65~90℃时,腐蚀产物膜的主要成分为(Fe,Ca)CO3;在115℃时,膜的主要成分为(Fe,Ca,Mg)CO3和Fe3O4。随温度的升高,腐蚀产物膜的各项力学性能,如硬度、杨氏模量、断裂韧性以及膜与基体的结合强度均显示出升高的趋势。
利用SEM、XRD、能谱仪对不同温度下形成的腐蚀产物膜的形貌、厚度、结构和成分进行分析 ,利用纳米压痕仪测量腐蚀产物膜的硬度和弹性模量。结果表明 ,温度对腐蚀产物膜的表面形貌没有明显影响。在 65℃到 90℃温度范围内 ,温度对腐蚀产物膜的晶粒尺寸影响不大 ;115℃时 ,膜表面的晶粒尺寸不均匀 ,差别较大。温度对腐蚀产物膜的厚度影响较大 ,在 65℃到 115℃温度范围内 ,随着温度的升高 ,腐蚀产物膜的厚度降低 ;温度对腐蚀产物膜的表面成分影响不大 ,不同温度下膜的表面成分均为 (Fe ,Ca)CO3复盐 ;在 65℃到 90℃温度范围内 ,随着温度的升高 ,腐蚀产物膜的硬度和弹性模量降低 ,在 90℃时出现最低值 ,温度升高至 115℃ ,膜的硬度和模量又明显升高
本课题将在实土埋样和模拟溶液腐蚀研究的基础上,对高强管线钢在土壤薄液膜下的腐蚀电化学机理开展系统研究,通过对比实土埋样、模拟溶液和土壤薄液膜下的腐蚀行为与机理,进一步加深对土壤腐蚀主要影响因素的认识;系统开展土壤薄液膜下高强管线钢腐蚀的相电化学机制以及应力腐蚀裂纹萌生和扩展不同演化阶段及其关键影响因素研究,进一步揭示高强管线钢在我国土壤环境中腐蚀和应力腐蚀的关键影响因素;确定涂层下闭塞薄液环境对局部腐蚀的促进作用及其电化学机理,确定显微组织所对应的微电极过程动力学过程对局部腐蚀萌生与扩展的影响机制,结合非稳态电化学理论建立并进一步发展高强钢应力腐蚀裂纹扩展安全评价理论与测试方法。该课题不仅能为我国高强管线钢的性能优化、管线防护及安全评价提供更完善的理论依据,而且能提升土壤环境腐蚀的研究水平,具有重要的实际工程价值和理论意义。
《审计质量的影响因素及其形成机理的博弈研究:基于制度经济学视角》根据实证研究结果和相关文献结论,提出了完善审计质量控制机制的建议。
不锈钢表面容易形成一层致密的钝化膜,因而具有良好的抗腐蚀性能。然而,不锈钢在抗均匀腐蚀的同时,却难以避免发生应力腐蚀,其对不锈钢具有很强的破坏性,成为不锈钢的主要腐蚀失效形式。关于不锈钢的应力腐蚀行为已经进行了大量的研究,建立了各种模型对其机理进行解释,但仍然无法弄清楚应力腐蚀发生的机理。最广为接受的阳极溶解模型认为,应力腐蚀产生是由于应力诱导钝化膜的局部破裂,可见不锈钢表面钝化膜的性能成为控制应力腐蚀发生的关键因素。但是,阳极溶解模型仅仅考虑了钝化膜的破裂局部机械应力的作用,却没有考虑力和电场对半导体钝化膜本身及其破裂过程的协同作用,进而对 SCC 发生的影响。 本课题运用电流成像原子力显微镜(CSAFM)在微观尺度原位观察研究了外力导致不锈钢钝化膜半导体性能的变化,包括钝化膜表面电流分布和钝化膜半导体类型,同时利用密度泛函理论研究了应力对钝化膜电子结构的影响。实验研究结果表明,无论在CSAFM针尖上对双相钢上形成的钝化膜施加外力,还是通过对双相钢样品进行四点弯曲对钝化膜施加外力,以及利用纳米压痕仪对双相钢的钝化膜进行压痕施加压应力,外力均导致铁素体和奥氏体相的氧化膜的电流强度和电流密度明显增大,即外力导致了钝化膜导电性能的变化,也就是力-电耦合效应。密度泛函理论计算研究表明,应力对钝化膜的电子结构有着影响,即应力改变了禁带宽度,进而影响了钝化膜/氧化膜的电流,即外力对半导体钝化膜的微观电学性质产生了影响。密度泛函理论计算证实了CSAFM实验结果。 通过本课题的研究,弄清了钝化膜力电耦合效应对钝化膜破裂影响的微观机理,即外力导致钝化膜的电子结构发生了变化,致使钝化膜半导体电性质发生了局部变化,导致钝化膜更容易发生破裂,进而从力电耦合的新角度解释了应力腐蚀的机理,以便于采取有效的措施对应力腐蚀的发生进行控制,为发展具有良好抗应力腐蚀的不锈钢提供了实验和理论依据。