管线钢

  随着经济的飞速发展,石油、天然气等资源的需求量越来越大,如何将偏远地区的石油天然气资源安全快捷地输送到所需地区成为一个急需解决的问题.研究发现,开发高级管线钢和采用高压输送不仅可以达到此目的,还可以很大程度上降低成本.然而高级管线钢的开发面临着诸多挑战,某管线钢失效原因统计表明,39. 5% 的失效原因是由于腐蚀造成的.因此,研究如何提高管线钢抗腐蚀问题成为管线钢发展的焦点.

  中国稀土资源多,由于稀土具有特殊的物理化学性质而得到广泛的运用.稀土化学性质活泼,不仅容易和钢中 O,S 以及低熔点金属发生反应,达到净化钢液、净化晶界和变质夹杂的作用,还可以固溶到钢中产生微合金化作用.

  一些研究表明,稀土可以明显提高钢的力学性能和腐蚀性能,但是具体的原理分析尤其是对于多元微合金管线钢而言很少;杨吉春等人在这方面进行了大量的探索,通过对比含 Y 钢和普通钢抗腐蚀性能的差异,探究了Y 对管线钢抗腐蚀性能的影响,并利用电子显微镜、扫描电镜、X 射线衍射、电化学技术等手段分析了两种试验钢耐腐蚀性能差异的原因,对 Y 提高管线钢抗腐蚀性能机制进行了分析.

稀土管线钢

  一系列试验结果表明:

  1、钢中加入稀土(Y等)可以起到变质夹杂的作用,将有害的 Al2O3 夹杂、MnS 夹杂变质为弥散分布的稀土化合物夹杂,从而减轻阳极溶解,降低试验钢的腐蚀.

  分析其原因是: 钢中加入Y 后,由于其化学性质活泼,Y 不仅会与钢中O,S 迅速反应生成高熔点的钇氧化物和钇氧硫化物,而且可以起到变质夹杂的作用.一方面由于生成物熔点高,容易从钢液中上浮,从而达到净化钢液的作用.另一方面,由于反应迅速,生成物结晶核心多,从而导致钢中的夹杂物尺寸小且弥散分布. 这些弥散分布的小尺寸夹杂对钢材的使用性能不仅不会造成影响,还能降低夹杂物评定级别,细化晶粒,降低钢基体内微区域电化学腐蚀的发生概率,减小阳极溶解,从而有利于形成完整锈层,增大阳极阻力,达到提高试验钢耐腐蚀性能的作用.

  2、普通管线钢内锈层有加速腐蚀的作用,钢中加入稀土后有利于试验钢形成具有保护性作用的腐蚀内锈层,阻碍腐蚀离子进入钢基,从而提高钢的抗腐蚀性能.

  分析其原因是:普通管线钢生成的γ-FeOOH 容易发生还原而生成 Fe3O4 .Fe3O4 导电能力强,电化学性质活泼,在钢铁材料电化学反应中不仅可以作为腐蚀性离子的传递通道,而且可 以起到大阴极作用,使得氯离子容易穿过锈层进入普通钢基表面发生自催化过程,从而加速试验钢的腐蚀; 而 稀土试验钢中生成的 FeOOH 对钢基有保护作用,因此,在内锈层作用相反的情况下,两种试验钢的抗腐蚀性能有了明显差异.