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试议电化学表面机械研磨处理对X80管线钢低温渗铝影响

收藏本文 2024-02-24 点赞:27978 浏览:123360 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:在油气输送中,管线钢服役条件复杂,介质腐蚀比较严重,直接影响着管线钢的利用寿命,为了提升管线钢的抗腐蚀性能,本论文通过表面机械研磨处理(AT)技术在X80管线钢表面制备出一定厚度的纳米结构表层,同时在渗剂中加入锌,降低渗剂熔点,提升其润湿性,然后在此基础上进行低温渗铝。在600℃以下,利用OM、显微硬度,浅析了AT工艺对X80管线钢表层微观结构的稳定性;利用SEM、EDS,浅析了AT预处理对X80管线钢低温渗铝层形貌特点、元素分布、渗层深度的影响;利用电化学腐蚀测试策略,探讨了AT工艺对X80管线钢原始试样及渗铝后试样抗腐蚀性能的影响;通过测试渗铝X80管线钢试样在高温氧化前后的质量变化,浅析了渗剂配方对抗氧化性的影响;利用XRD,探讨了AT预处理后,X80管线钢获得的低温渗铝层表层物相成分,确定了X80管线钢的低温渗铝工艺。探讨结果表明:在600℃以下,X80管线钢试样表面纳米层结构稳定,AT预处理后再包埋渗铝,与直接包埋渗铝所得到的渗铝层相比,渗铝层表面形貌更平整、更致密、渗层更厚;抗腐蚀性能以弱到强依次为:X80管线钢原始试样、AT处理后不渗铝的X80管线钢试样、渗铝但没有AT处理的X80线管钢试样、AT预处理后再渗铝的X80线管钢试样;渗铝层具有抗高温氧化性,随着Zn含量减少,渗层抗氧化能力增强;温度在400℃~530℃时,Zn含量为84.4%以下时,渗铝层表层主要以Fe2Al5为主,Zn含量达到84.4%以上时,渗铝层表层主要由Fe2Al5相和FeAl相组成;渗铝层硬度均高于基体硬度,锌含量在9.5%以下时,渗层表面硬度约为800HV0.1,锌含量在9.5%~84.4%时,渗层表面约为770HV0.1,锌含量增加到84.4%以上时,渗层表面硬度约为750HVo.1。关键词:X80管线钢论文表面机械研磨处理论文包埋渗铝论文渗铝层论文电化学腐蚀论文高温氧化论文

    摘要3-4

    ABSTRACT4-9

    第一章 绪论9-21

    1.1 探讨背景9

    1.2 管线钢9-11

    1.2.1 管线钢的进展走势与近况9-10

    1.2.2 X80管线钢的探讨近况10-11

    1.2.3 油气田管道防腐近况11

    1.3 表面机械研磨处理(AT)技术11-12

    1.4 其他表面纳米化技术介绍12-13

    1.5 表面机械研磨处理(AT)对材料行为的影响13-17

    1.5.1 表面机械研磨处理(AT)对材料结构的影响13-14

    1.5.2 表面机械研磨处理(AT)对材料力学行为的影响14-16

    1.5.3 表面机械研磨处理(AT)对表面粗糙度的影响16

    1.5.4 表面机械研磨处理(AT)对材料抗腐蚀性能的影响16-17

    1.6 渗铝技术17-20

    1.6.1 渗铝技术的进展概况17

    1.6.2 渗铝的原理17-18

    1.6.3 传统渗铝工艺18-19

    1.6.4 粉末包埋渗铝的优缺点19

    1.6.5 表面机械研磨处理辅助渗铝机理19

    1.6.6 渗铝层组织抗高温氧化性机理19-20

    1.6.7 渗铝钢渗铝层的耐腐蚀机理20

    1.7 本课题探讨的作用和内容20-21

    1.7.1 课题探讨的作用20

    1.7.2 探讨内容20-21

    第二章 试验材料、设备及浅析策略21-27

    2.1 试验材料21

    2.1.1 试验基材21

    2.1.2 渗剂21

    2.2 试样制备21-22

    2.3 试验设备22-23

    2.3.1 表面纳米化试验机22

    2.3.2 渗铝罐的制备22-23

    2.4 试验工艺步骤23-24

    2.5 浅析和测试策略24-27

    2.5.1 X射线衍射浅析24

    2.5.2 光学显微镜浅析24

    2.5.3 扫描电子显微镜浅析24

    2.5.4 透射电镜24

    2.5.5 显微硬度测试24-25

    2.5.6 表面粗糙度测试25

    2.5.7 热稳定性25

    2.5.8 电化学腐蚀试验25-27

    第三章 AT对X80管线钢渗铝的影响27-38

    3.1 前言27

    3.2 X80管线钢表面变形层微观结构特点27-31

    3.2.1 X80管线钢组织观察27

    3.2.2 X80管线钢表面AT处理后横截面观察浅析27-28

    3.2.3 表面粗糙度测试28-29

    3.2.4 退火稳定性比较29-30

    3.2.5 AT对显微硬度的影响30-31

    3.3 AT变形层微观结构对渗铝的影响31-32

    3.3.1 高温渗铝机理浅析31-32

    3.3.2 低温渗铝机理浅析32

    3.4 低温渗铝工艺探讨32-37

    3.4.1 渗剂配方探讨32-33

    3.4.2 温度对渗铝深度的影响33-34

    3.4.3 渗铝时间和锌含量对渗层的影响34-35

    3.4.4 AT对渗层深度的影响35-36

    3.4.5 AT与助渗剂Zn对渗铝历程的推动作用浅析36

    3.4.6 渗铝机理浅析36-37

    3.5 本章小结37-38

    第四章 AT对X80管线钢组织及渗层性能的影响38-53

    4.1 渗层组织形貌特点38-41

    4.1.1 渗铝层的表面形貌38-39

    4.1.2 渗铝层的截面形貌39-41

    4.2 渗铝层元素组成及分布41-43

    4.2.1 渗铝层表面点能谱浅析41-42

    4.2.2 渗铝层断面线能谱浅析42-43

    4.2.3 渗铝层断面点能谱浅析43

    4.3 渗铝层相成分浅析43-44

    4.4 渗铝层硬度浅析44-45

    4.5 电化学腐蚀试验45-52

    4.5.1 开路电位45-46

    4.5.2 腐蚀极化曲线测试46-49

    4.5.3 腐蚀形貌49-51

    4.5.4 渗铝层抗高温氧化性探讨51-52

    4.6 本章小结52-53

    第五章 结论53-54

    致谢54-55

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