溝槽腐蝕性能是評價高頻焊接(HFW)焊管產品的重要性能指標之一,采用3種溝槽腐蝕敏感系數評價方法(長期浸泡法、電化學極化法和微電極掃描法)對J55 HFW焊管進行了對比性研究,溝槽腐蝕敏感系數分別為1.119,1.178和1.201。通過試驗方法的對比,探討如何更加準確地評價HFW焊管溝槽腐蝕試驗方法。


高頻焊接(HFW)焊管在應用過程中的腐蝕一般發生于熔合線處,其主要特征是在熔合線附近形成一條深溝狀或馬蹄狀狹長凹槽,有時溝槽內還有2至3個可明顯區分的條帶,一般將這種腐蝕形態形象地稱為溝槽腐蝕。20世紀70年代初這種腐蝕現象引起人們的重視并開始此方面的研究工作。


該文采用長期浸泡法、電化學極化法和微電極掃描法3種測試方法對J55 HFW鋼級焊管進行了對比性研究,對比了3種J55 HFW鋼級焊管不同測試方法對溝槽腐蝕影響敏感系數,為更好的研究HFW油管溝槽腐蝕性能敏感性提供理論依據。


1實驗材料及方法


1.1試驗材料


國產J55 HFW焊管化學成分見表1。

表1實驗材料化學成分w,%


1.2長期浸泡法


試驗材料選用國產J55 HFW焊管,切取的試樣為10 mm×10 mm×5 mm,使焊縫位于試樣中央,在試樣的邊緣處鉆2 mm小孔,用于懸掛試樣于腐蝕溶液中。試樣經砂紙打磨,然后采用酒精清洗脫脂、烘干,采用外經千分尺測量試樣的尺寸。


腐蝕溶液為3.5%NaCl溶液,在室溫浸泡試樣,待腐蝕120 d后,取出試樣,采用毛刷機械法清除試樣表面的腐蝕產物,采用酒精清洗脫脂、烘干,腐蝕后的試樣采用蔡司LSM-700激光共聚焦顯微鏡對其溝槽腐蝕深度進行測量。


1.3電化學極化法


試驗材料選用國產J55 HFW油管,取φ15 mm×5 mm圓片試樣,使焊縫位于試樣的中央,腐蝕環境為3.5%NaCl溶液,溝槽腐蝕試驗應用恒電位電化學極化方法,采用三電極體系,輔助電極為鉑電極(Pt)。對試樣施加-550 mV的恒電位(相對于SCE),試樣處于陽極極化狀態,焊縫和母材的電化學驅動力不同,極化144 h測量腐蝕溝槽的幾何參數,計算溝槽腐蝕的敏感性系數。試驗完成后利用蔡司LSM-700激光共聚焦顯微鏡對其溝槽腐蝕深度進行測量。


1.4微電極掃描法


試驗采用微電極掃描振動電極技術(SVET),該技術是利用掃描振動探針(SVP)在不接觸樣品表面的情況下,檢測樣品在溶液中局部腐蝕電位的一種新技術。從電化學腐蝕角度來看,金屬的腐蝕速率可以用單位時間、單位面積上發生的金屬質量的變化來表示。


從HFW焊管上切割樣品,大小為10 mm×10 mm×2 mm,確保焊縫區處于試樣中心線。樣品表面用SiC砂紙逐級打磨至2000號后經機械拋光、丙酮除油和酒精清洗,腐蝕介質選擇一定質量濃度的NaCl溶液,掃描電極沿垂直于焊縫方向從母材區開始掃描,穿過焊縫進入另一側母材區后結束。通過檢測樣品在溶液中不同區域的腐蝕電流密度(焊縫區、熱影響區和母材),測量溝槽腐蝕敏感性系數α′=J1/J2(J1為焊縫區電流密度,mA/cm2;J2為母材及熱影響區電流密度,mA/cm2)。


HFW焊管溝槽腐蝕敏感系數評價方法:長期浸泡法VS電化學極化法VS微電極掃描法(一)

HFW焊管溝槽腐蝕敏感系數評價方法:長期浸泡法VS電化學極化法VS微電極掃描法(二)