石油化工畢業(yè)論文

Annealing目錄土壤的多相性和相對(duì)穩(wěn)定性。土壤是一種由固、液、氣三相構(gòu)成的多相體系。其中固相重要由含多個(gè)無(wú)機(jī)礦物質(zhì)以及有機(jī)物的土壤顆粒構(gòu)成；液相重要是指土壤中的水分，涉及地下水和雨水等；氣相即為空氣。土壤的多相性還在于不同時(shí)間、不同地點(diǎn)各相的構(gòu)成與含量也是不同的。土壤的這種多相性決定了土壤腐蝕的復(fù)雜性。土壤的不均一性。土壤性質(zhì)和構(gòu)造的不均一性是土壤電解質(zhì)的最明顯特性。這種不均一性使得土壤的多個(gè)物化性質(zhì)，特別是與腐蝕有關(guān)的電化學(xué)性質(zhì)也隨之不同，造成土壤腐蝕性的差別。鋼鐵在物化性質(zhì)較一致的土壤中平均腐蝕速率是很小的，（美國(guó)國(guó)標(biāo)局NBS）進(jìn)行的長(zhǎng)久土壤埋件的實(shí)驗(yàn)成果表明，較均一的土壤中金屬的平均腐蝕速率僅為0.02mm/a，最大為0.064mm/a。而在差別較大的土壤中，腐蝕速率可達(dá)0.46mm/a。土壤的多孔性。在土壤的顆粒間存在著許多微小空隙，這些毛細(xì)管空隙就成為土壤中氣液兩相的載體。其中水分可直接填滿空隙或在孔壁上形成水膜，也能夠溶解和吸附某些固體成分形成一種帶電膠體。正是由于水的這種膠體形成作用，使土壤成為一種多個(gè)有機(jī)物、無(wú)機(jī)物膠凝物質(zhì)顆粒構(gòu)成的聚集體。土壤的孔隙度和含水量，有影響著土壤的透氣性和電導(dǎo)率的大小。土壤的相對(duì)穩(wěn)定性。土壤的固體部分對(duì)于埋設(shè)在土壤中的管道，能夠認(rèn)為是固定不變的，僅有土壤中的氣相和液相作有限的運(yùn)動(dòng)。例如，土壤空隙中氣體的擴(kuò)散和地下水的移動(dòng)等。含水量。土壤中含水量對(duì)腐蝕的影響很大。土壤中的水分對(duì)于金屬溶解的離子化過(guò)程及土壤電解質(zhì)的離子化的是必須的，土壤中若沒(méi)有水分，則沒(méi)有電解液，電化學(xué)腐蝕就不能進(jìn)行。土壤是由多個(gè)礦物質(zhì)和有機(jī)質(zhì)所構(gòu)成，因而總有一定量的水分，因此金屬在土壤中的腐蝕是不可避免的。但含水量不同，造成的腐蝕速率也不同。普通而言，土壤含水量高，有助于土壤中多個(gè)可溶鹽的溶解，土壤回路電阻減小，腐蝕電流增加。但含水量過(guò)高時(shí)，由于可溶鹽量已全部溶解，不再有新的鹽分溶解，而土壤膠粒的膨脹會(huì)制止土壤空隙，使得空氣中氧不能充足擴(kuò)散到金屬表面，不利于氧的溶解和吸附，去極化作用因此減少，腐蝕速率反而會(huì)減小。土壤中的水分除了直接參加腐蝕的基本過(guò)程，還影響到土壤腐蝕的其它因素，諸如土壤的透氣性、離子活度、電阻率以及細(xì)菌的活動(dòng)等。如土壤含水量增加，土壤電阻率將減小，透氣性減少，從而使氧濃差電池作用增大。實(shí)際觀察到的埋地管道底部腐蝕往往比上部嚴(yán)重，就是由于管道底部靠近地下水位，濕度較大，含氧低，成為腐蝕電池的陽(yáng)極而遭到腐蝕。而頂部因埋地較淺，含水量少，成為腐蝕電池的陰極而不腐蝕。含氧量。氧不僅作為腐蝕劑成為影響土壤腐蝕的一種重要因素，并且他還在不同的土壤和管道接觸部位形成氧濃差電池而造成腐蝕。就管道材料而言，土壤含氧量越高，腐蝕速率越大，由于氧的去極化作用是隨著達(dá)成陰極的氧量增加而加緊的，其去極化過(guò)程為：O2+2H2O+4e→4OH含鹽量。普通土壤中的可溶鹽含量在2%以內(nèi)，約為0.000.8%-0.15%，它是形成土壤電解液的重要因素。含鹽量愈高，土壤電阻率愈小，腐蝕速率愈大。土壤中可溶鹽的種類諸多，與腐蝕關(guān)系親密的陰離子類型重要有：CO32-、Cl-、SO42-離子，其中以氯離子對(duì)土壤腐蝕增進(jìn)作用較大，因此海底管道在防護(hù)不當(dāng)時(shí)腐蝕十分嚴(yán)重。陽(yáng)離子重要有K+、Na+、Ca2+、Mg2+離子，普通來(lái)說(shuō)對(duì)腐蝕的影響不大，只是通過(guò)增加土壤溶液的導(dǎo)電性來(lái)影響土壤的腐蝕性。但在非酸性土壤中Ca2+、和Mg2+能形成難溶的氧化物和碳酸鹽，在金屬表面上形成保護(hù)層，能減輕腐蝕。如埋在石灰質(zhì)土壤中的管道腐蝕輕微，就是很典型的例子。酸堿度。土壤的酸堿度取決于土壤中H+濃度的高低。H+來(lái)源較多，有的來(lái)源于土壤的酸性礦物質(zhì)的分解，有的來(lái)自于生物或微生物的生命活動(dòng)形成的有機(jī)酸和無(wú)機(jī)酸，但其重要來(lái)源還是空氣中的CO2溶于水后電離產(chǎn)生的H+。土壤酸堿度對(duì)腐蝕的影響十分復(fù)雜。普通認(rèn)為，隨著土壤的pH值減少，金屬的腐蝕速率增加。由于介質(zhì)酸性愈大，氫的過(guò)電位就愈小，陰極反映越易進(jìn)行，因而金屬腐蝕速率也愈快。管道在中性土壤中的氫過(guò)電位比在酸性土壤中要高，故中性土壤中金屬的腐蝕速率普通比在酸性土壤中要慢。但在近中性土壤中，管道有可能發(fā)生應(yīng)力腐蝕破裂（SCC）。近年來(lái)加拿大油氣輸送管線事故調(diào)查及研究表明，隨著管道服役時(shí)間的延長(zhǎng)，在近中性土壤環(huán)境中，管道發(fā)生SCC的可能性會(huì)不停增大。電阻率。土壤電阻率是表征土壤導(dǎo)電能力的指標(biāo)，在土壤電化學(xué)腐蝕機(jī)理研究過(guò)程中是一種很重要的因素。在長(zhǎng)輸?shù)叵陆饘俟艿赖暮觌姵馗g過(guò)程中，土壤電阻率起主導(dǎo)作用。由于在宏電池腐蝕中，電極電位可達(dá)數(shù)百毫伏，此時(shí)腐蝕電流大小受到歐姆電阻控制。因此，在其它條件相似的狀況下，土壤電阻率愈小，腐蝕電流愈大，土壤腐蝕性愈強(qiáng)。土壤電阻率大小取決于土壤中的含鹽量、含水量、有機(jī)質(zhì)含量及顆粒、溫度等因素。由于土壤電阻率與多個(gè)土壤理化性質(zhì)有關(guān)，因此，在許多狀況下，土壤的電阻率被用來(lái)評(píng)價(jià)土壤腐蝕性的強(qiáng)弱。普通來(lái)說(shuō)，電阻率在數(shù)千Ω·cm以上，土壤對(duì)管道金屬的腐蝕較輕，而當(dāng)電阻率低至100甚至幾十Ω·cm下列時(shí)，其腐蝕性相稱強(qiáng)。因此管道通過(guò)低洼地段時(shí)，產(chǎn)生腐蝕的可能性很大。另外，土壤電阻率對(duì)陰極保護(hù)電流的分布影響很大，當(dāng)土壤電阻率均勻，管道電阻忽視不計(jì)時(shí)，與陽(yáng)極距離近來(lái)點(diǎn)的電流密度最大，距陽(yáng)極愈遠(yuǎn)，電流愈小。如果沿管道土壤電阻率分布不均，則對(duì)管道電流分布產(chǎn)生較大影響，電阻率小的部位，保護(hù)電流較大，從而使保護(hù)電位下降，造成腐蝕。除了土壤的特有性質(zhì)外，管道服役的外部環(huán)境諸如雜散電流和人為施加的外部環(huán)境如陰極保護(hù)等都會(huì)引發(fā)某些特定形式的腐蝕[4]。土壤腐蝕和其它介質(zhì)中電化學(xué)腐蝕同樣，金屬和介質(zhì)的電化學(xué)不均勻性會(huì)產(chǎn)生微電池而造成腐蝕。但由于土壤介質(zhì)的多相性，土壤介質(zhì)還會(huì)因宏觀不均勻性形成宏電池而造成腐蝕，并且后者往往起更大的作用[5]。土壤介質(zhì)在不同的透氣條件下，氧的滲入率變化幅度很大，直接影響著和土壤相接處的金屬各部分的電位，這是形成氧濃差電池的基本因素。另外，土壤的pH值、含鹽量等性質(zhì)的變化也會(huì)形成腐蝕宏電池[6]。在土壤介質(zhì)中形成的腐蝕宏電池有下列幾個(gè)類型：長(zhǎng)距離管道穿越不同土壤形成的宏電池。在管線鋼從一種土壤進(jìn)入另一種土壤的地方，因土壤構(gòu)成、構(gòu)造不同形成的電池。若是由于氧的滲入性不同造成氧濃差電池，那么埋在密實(shí)、潮濕的土壤中管線就會(huì)作為陽(yáng)極而遭受腐蝕。管體距地表距離不同而引發(fā)的腐蝕宏電池。管體不同部分距地表距離不同，氧含量不同，管線上部氧含量大，管線底部氧的含量小，底部的電極電位低，是腐蝕電池的陽(yáng)極區(qū)，容易遭受腐蝕。兩種不同金屬與土壤接觸產(chǎn)生的宏電池。例如鋼管本體金屬和焊縫金屬成分不同，兩者的電位差有的可達(dá)0.275V，因此埋入地下后，電位低的部位即遭受腐蝕。油田中常見(jiàn)的管線的焊口部位，新舊管線連接部位的腐蝕穿孔就屬于這種狀況。重量法：重量法是材料腐蝕最基本的定量評(píng)定辦法之一。根據(jù)腐蝕前后的重量變化（增多或減少）來(lái)表達(dá)材料腐蝕的平均速率。若腐蝕產(chǎn)物全部牢固的附著在試樣表面，或能全部收集，則慣用增重法來(lái)表達(dá)。反之，如果腐蝕產(chǎn)物完全脫落或易于全部去除，則往往采用失重法。平均腐蝕速率表達(dá)材料在與介質(zhì)接觸一定時(shí)間后，單位時(shí)間、單位面積的重量變化。其計(jì)算公式為：νw==式中，νw為腐蝕速率（mm·a-1，毫米每年）；△W=|W-W0|，為試樣腐蝕前重量W0和腐蝕后重量W的變化量（g）；S為試樣的表面積（m2）；t為試樣腐蝕的時(shí)間（h）。深度法：選擇含有足夠精度的工具和儀器直接測(cè)量材料腐蝕前后或腐蝕過(guò)程中某兩時(shí)刻的試樣厚度或局部區(qū)域的腐蝕深度，所得深度數(shù)據(jù)直接表征的腐蝕速度（失厚或增厚）。電流密度表征法：金屬的電化學(xué)腐蝕是由陽(yáng)極溶解造成的，因而電化學(xué)腐蝕的速率能夠用陽(yáng)極反映的電流密度來(lái)表征。法拉第定律指出，當(dāng)電流通過(guò)電解質(zhì)溶液時(shí)，電極上發(fā)生電化學(xué)變化的物質(zhì)的量與通過(guò)的電量成正比，與電極反映中轉(zhuǎn)移的電荷數(shù)成反比。設(shè)通過(guò)陽(yáng)極的電流為I，通電時(shí)間為t，則時(shí)間t內(nèi)通過(guò)電極的電量為It，對(duì)應(yīng)溶解掉的金屬質(zhì)量△W為：△W=式中，A為1mol金屬的相對(duì)原子質(zhì)量，單位為g·mol-1；n為金屬陽(yáng)離子的價(jià)數(shù)；F為法拉第常數(shù)，其值約為96500C·mol-1。對(duì)于均勻腐蝕狀況，陽(yáng)極面積為整個(gè)金屬面S，因此腐蝕電流密度icorr為I/S（單位:mA·cm-2）。這樣就能夠得到以深度法表達(dá)的腐蝕速率νw和腐蝕電流密度icorr之間的關(guān)系：νw==金屬鈍化是由于表面生成氧或含氧粒子的吸附層，變化了金屬／溶液界面的構(gòu)造，并使陽(yáng)極反映的活化能明顯提高的緣故。即由于這些粒子的吸附，使金屬表面的反映能力減少了，因而發(fā)生了鈍化。在普通無(wú)硫酸根離子的狀況下，試樣在高pH值強(qiáng)堿性的溶液中，硫酸根離子對(duì)X80鋼的均勻腐蝕速率影響很小，但是隨硫酸根離子含量的增加，X80鋼的均勻腐蝕速率加緊。對(duì)于點(diǎn)蝕來(lái)說(shuō)，隨著硫酸根含量增加，點(diǎn)蝕坑密度也會(huì)逐步增多。X80鋼退火后的耐腐蝕性能低于未通過(guò)熱解決時(shí)的試樣。因素為X80鋼經(jīng)退火解決后組織內(nèi)出現(xiàn)的塊狀鐵素體+珠光體組織部分替代了針狀鐵素體．造成材料性能惡化，其耐蝕性低于原始態(tài)。[1]曹楚楠,王光雍,李興濂.中國(guó)材料的自然環(huán)境腐蝕[M].化學(xué)工業(yè)出版社,.8[2]李曉剛，郭興蓬，何業(yè)東.材料的腐蝕與防護(hù)[M].中南大學(xué)出版社，.3.[3]白新德.材料的腐蝕與控制[M].清華大學(xué)出版社，.1.[4]胥聰敏，陳勇，王玉柱.X80管線鋼在東南酸性土壤環(huán)境中的電化學(xué)腐蝕特性研究[J].《熱加工工藝》，，38（24）：1-4.[5]王文和，沈士明，於孝春.埋地管道鋼土壤腐蝕研究辦法進(jìn)展[J].南京工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，.7，30（4）：1-6.[6]梁平，李曉剛，杜翠薇.X80管線鋼在0.5mol／LNaHCO3+0.02mol／L[7]許洪汛，唐荻，江海濤.X80管線鋼組織性能研究[J].《新技術(shù)新工藝》·熱加工工藝技術(shù)與材料研究，，（9）：1-3.[8]李少坡，麻慶申，李家鼎.X80寬厚板機(jī)械性能與組織形態(tài)[J].首鋼科技，，（5）：1-3.[9]M.DROGOWSKA,L.BROSSARD*,H.ME?NARD.304Stainlesssteeloxid