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2結果及討論
2.1溝槽腐蝕敏感性系數計算方法
溝槽腐蝕敏感性的評價采用具有相對意義的溝槽腐蝕敏感性系數α作為評價指標，其定義為
α=h2/h1(1)
式中：h2和h1分別為腐蝕試驗前的原始表面到腐蝕溝底的深度和母材的腐蝕深度，mm。
一般認為，當腐蝕敏感性系數α≥1.3，HFW焊管具有高的溝槽腐蝕敏感性。溝槽腐蝕示意圖見圖1。
圖1溝槽腐蝕示意
2.2長期浸泡法
溝槽腐蝕是由于焊縫和母材區域電化學活性差異而導致的電化學局部腐蝕。HFW J55焊管經過120 d試驗后，測得溝槽腐蝕敏感性系數見表2。試驗后明顯看到腐蝕的溝，見圖2，由測試圖可看到一條明顯的藍色腐蝕長溝，此溝為焊縫優先腐蝕形成的腐蝕溝，在試樣腐蝕區域出現大量深淺不同的腐蝕坑，見圖3。
表2浸泡溝槽腐蝕實驗結果
圖2焊管溝槽腐蝕試驗后剖面形貌
圖3焊管激光共聚焦測試溝槽成像
2.3電化學極化法
HFW J55焊管經過144 h試驗后，測得溝槽腐蝕敏感性系數見表3。
表3電化學極化法溝槽腐蝕實驗結果
溝槽腐蝕形貌見圖4，由圖4明顯可以見到焊縫中心一條被腐蝕的寬溝，附近是點蝕坑。采用德國LSM-700激光共聚焦顯微鏡對溝腐蝕后試樣進行激光光路掃描(CSLM)分析，溝槽腐蝕試樣表面形貌見圖5。由圖5可看出不同顏色代表腐蝕后表面的溝深差，藍色區域為橫貫上下的焊縫腐蝕溝，且形貌為高低不平的溝壑。
圖4焊管溝槽腐后宏觀形貌
圖5焊管激光共聚焦測試溝槽成像
2.4微電極掃描法
腐蝕過程往往是從局部微區開始的，而電化學反應電流是微區腐蝕反應的重要特征參數。掃描振動電極技術(SVET)是研究微區電化學過程的重要手段，該技術可以測量局部電化學反應電流，表征腐蝕反應的過程，評價微區腐蝕情況。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。
式中：s為試樣面積，mm2;I為電流強度，mA;J為腐蝕電流密度，mA/cm2;t為時間，min;K為參與反應的金屬摩爾質量比法拉第常數;Δh為腐蝕深度，mm;h2和h1為腐蝕試驗前的原始表面到腐蝕溝底的深度和母材的腐蝕深度，mm。
從式(2)(3)(4)可以看出，電化學反應速率與腐蝕電流密度成正比，因此可以通過測量不同區域腐蝕電流密度的大小來表征腐蝕速率的大小和焊縫區溝槽腐蝕的敏感性。
HFW J55焊管對試樣進行掃描，經測試在穩定后，掃描曲線的結果溝槽腐蝕敏感系數見表4。
表4微電極掃描溝槽腐蝕實驗結果
溝槽腐蝕形貌電流密度分布見圖6，從圖6中可看出在黃色焊縫區域的腐蝕電流密度較大，綠色區域為電流密度較小的熱影響區和母材區。整體形成的電流密度分布出現高低起伏，為不均勻分布。圖7能清楚的看出在焊縫區電流密度明顯高于熱影響區和母材區，從而也說明了焊縫優先腐蝕的特點。
圖6焊縫、熱影響區和母材區電流密度分布
圖7不同位置腐蝕電流密度分布示意
長期浸泡法、電化學極化法和微電極掃描法3種試驗方法的溝槽腐蝕敏感系數分別為1.119，1.178和1.201，從3種試驗方法可以看出長期浸泡法需要時間較長，并且無外界施加電流完全是在自然狀態下進行，并且更接近實際情況。電化學極化法是給施加了外界電流干擾，加速了溝槽腐蝕而且操作簡單。微電極掃描法也是在無外界干擾的情況下進行，試驗周期也短，但設備昂貴。微電極采集到的電流非常微小，對實驗數據的可靠性有待進一步研究。從3種試驗方法測試溝槽腐蝕敏感系數可看出，敏感系數差距不大，都在小于1.3范圍內。
王榮等的研究表明，油套管焊接區溝槽腐蝕敏感系數與鋼的含C量密切相關，增加C含量將增大溝槽腐蝕敏感性。進一步降低鋼中C的質量分數(0.04%～0.08%)，可使母材與焊縫的顯微組織均為細晶鐵素體，可以有效降低溝槽腐蝕敏感性。
Duran等研究了環境因素對溝槽腐蝕行為的影響，認為溝槽腐蝕起源于焊縫區MnS夾雜，溶液的pH值、O2含量、Cl-含量、流速和溫度等因素均對溝槽腐蝕行為有影響。
在HFW焊接過程的急熱和焊后的急冷過程中，在冷卻轉變過程中，熱應力和組織應力共同作用于滲碳體流線，產生應力集中，在焊縫兩側形成較高的殘余應力。殘余應力會加速鋼的腐蝕，因此，在焊縫兩側形成基本對稱的腐蝕溝槽。即使采用焊后的相變熱處理也很難消除這種腐蝕傾向，但長時間的無相變去應力退火會顯著降低溝槽腐蝕。
3結論
(1)通過試驗得出，評價溝槽腐蝕的試驗方法為長期浸泡法、電化學極化法、微電極掃描法。3種試驗方法的溝槽腐蝕敏感系數分別為1.119，1.178和1.201。
(2)3種測試方法結果可看出測量點隨機性較強，是造成溝槽腐蝕敏感系數結果不一致的主要原因。因此在進行試驗時應對測量點進行必要的標注，以增加實驗的準確性。
(3)采用HFW電阻直縫焊接的鋼管，由于焊接過程中焊縫區、熱影響區、母材熱處理過程中的差異，造成組織結構、晶粒度大小、殘余應力的不同，從而產生電化學性能存在差異，這種差異導致了溝槽腐蝕的發生。
