表面狀態(tài)對(duì)304不銹鋼/20鋼雙金屬?gòu)?fù)合管耐腐蝕性能的影響-鎮(zhèn)江市元鑫不銹鋼有限公司

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表面狀態(tài)對(duì)304不銹鋼/20鋼雙金屬?gòu)?fù)合管耐腐蝕性能的影響

2015-9-17 8:54:40 點(diǎn)擊：

隨著能源需求的日益增長(zhǎng)，油氣田開采逐漸向深井、高腐蝕環(huán)境延伸。目前，高腐蝕性油氣田在開采作業(yè)和油氣輸送中普遍采用耐蝕合金甚至鎳基合金管道。然而，普通耐蝕管材中用作耐腐蝕的部分僅占1/3左右，其余部分作結(jié)構(gòu)支撐，這樣造成了資源的極大浪費(fèi)。為了降低成本，延長(zhǎng)管道的使用壽命，國(guó)內(nèi)外學(xué)者針對(duì)高H2S/CO2/Cl-氣田的嚴(yán)重腐蝕問題開展了多年研究。結(jié)果表明，使用耐蝕合金復(fù)合管是解決管道腐蝕問題相對(duì)安全和經(jīng)濟(jì)的途徑之一。本研究選用最具有代表性的304不銹鋼/20鋼機(jī)械式復(fù)合管作為研究對(duì)象，對(duì)比研究304不銹鋼內(nèi)襯管經(jīng)過塑性加工、拋光處理前后在含Cl-溶液中的電化學(xué)腐蝕行為。

試驗(yàn)選用304不銹鋼/20鋼雙金屬?gòu)?fù)合管，其化學(xué)成分見表1：

表1 試驗(yàn)用雙金屬?gòu)?fù)合管的化學(xué)成分（ω，%）

鋼種	C	Si	Mn	P	S	Cr	Ni	Mo
304不銹鋼	0.03	0.34	1.89	0.025	0.032	16.54	11.24	1.62
20鋼	0.21	0.37	0.44	0.029	0.03	0.25	0.21	0.21

將試驗(yàn)用供應(yīng)態(tài)（未塑性加工）與經(jīng)歷了復(fù)合變形的304不銹鋼，以及拋光處理前后的304不銹鋼試件加工成工作面積為1cm2的電極。電極的一端與銅線焊接，用來(lái)導(dǎo)通電路，另一面作為工作面，其余部分均用環(huán)氧樹脂密封。

拋光處理時(shí)，電極的工作面依次用400#、800#、1200#和2000#砂紙逐級(jí)打磨，然后用金相試樣拋光機(jī)打磨成鏡面，再用去離子水清洗，放置到裝有去離子水的燒杯中保存待用。試驗(yàn)用溶液為NaCl，所用試驗(yàn)儀器見表2：

表2 試驗(yàn)用儀器

名稱	型號(hào)	生產(chǎn)廠家
電化學(xué)工作站	PARSTAT 2273	美國(guó)普林斯頓應(yīng)用研究
電子天平	HX-T	慈溪市天東衡器廠
金相試樣拋光機(jī)	P-2	萊州市蔚儀實(shí)驗(yàn)器械制造有限公司

試驗(yàn)采用極化曲線測(cè)試方法，通過穩(wěn)態(tài)極化曲線形狀、斜率及極化曲線的位置，可以研究腐蝕過程的電化學(xué)行為特性及陰極和陽(yáng)極反應(yīng)的控制特征等。在三電極體系中加入NaCl溶液400mL，安裝好工作電極，并與裝有腐蝕測(cè)量系統(tǒng)軟件的計(jì)算機(jī)連接，設(shè)置動(dòng)電位掃描范圍為-1～+1.6V，掃描速率為50mV/min，測(cè)定在0.08mol/L的Cl-腐蝕介質(zhì)中的極化曲線。

通過對(duì)比研究了304不銹鋼/20鋼機(jī)械式復(fù)合管經(jīng)過塑性加工、拋光處理后，在Cl-溶液中的腐蝕過程和耐腐蝕測(cè)試結(jié)果，得到如下結(jié)論：

（1）未拋光處理的304不銹鋼，在0.08mol/L的中性Cl-腐蝕介質(zhì)中腐蝕，塑性加工后自腐蝕電位負(fù)移，腐蝕電流大幅增加，腐蝕加劇。這源于塑性加工產(chǎn)生了晶格變形與殘余應(yīng)力等因素，促使了金屬的腐蝕。

（2）拋光處理的304不銹鋼，在0.08mol/L的中性Cl-腐蝕介質(zhì)中腐蝕，塑性加工后自腐蝕電位負(fù)移，腐蝕電流變大，但是相對(duì)變化很小。可見，通過改善表面加工質(zhì)量可以使304不銹鋼的耐腐蝕性能大為提高。

（3）不同表面粗糙度試樣在0.08mol/L的中性Cl-腐蝕介質(zhì)中的動(dòng)電位極化曲線表明，表面粗糙度越小，金屬的耐腐蝕性越好。