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摘要：本文以饱和氢氧化钙溶液模拟混凝土孔隙液，以0.5 mol•dm-3 NaHCO3溶液作为土壤模拟液，通过快慢极化曲线测试的方法研究了管线钢X70和X80在不同环境中的应力腐蚀（SCC）敏感性；然后通过测定Mott-Schottky（M-S）曲线分析了混凝土中管线钢X70和X80的表面钝化膜特性；最后分析探讨了管线钢X70和X80的抗应力腐蚀性能与钝化膜特性的关系，并得出结论：管线钢X70和X80抗应力腐蚀性能的不同是由其表面钝化膜特性不同导致的。34351
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毕业论文关键词：管线钢X70、管线钢X80、Mott-Schottky曲线、快慢极化曲线、应力腐蚀
The comparison of the stress corrosion cracking of X70 and X80 pipeline steel
Abstract: Saturated calcium hydroxide and 0.5 mol•dm-3 NaHCO3 solution are used to simulate the pore fluid of concrete and the soil solution respectively. The fast-slow polarization curves are used to study the sensitivity of stress corrosion cracking (SCC) of X70 and X80 pipeline steel in different environments. Then the Mott-Schottky (M-S) curves are used to study the properties of the passive film formed on X70 and X80 pipeline steel. Finally, by analyzing the relation between the stress corrosion cracking and the properties of the passive film formed on X70 and X80 pipeline steel, the conclusion can be draw: the difference of the stress corrosion cracking sensitivity between X70 and X80 is due to the different properties of the passive film.
Keywords: X70 pipeline steel; X80 pipeline steel; Mott-Schottky (M-S) curve; fast-slow polarization curve; stress corrosion cracking
1.前言
1.1.研究背景
21世纪是我国石油和天然气迅速发展的时代。为了能把天然气输送到主要的消费区，就必须要建设天然气输送管道，为此我国建成了“西气东输”工程，解决了我国天然气的能源分布不均匀这个难题。今后我国还将建设其他的天然气管线，最终使之与“西气东输”管线形成“两横、两纵”的天然气干线。“西气东输”工程一直选用管道传输的方式，因其传输规模大且经济便捷。管道一般采用浅埋地方式铺设[1-3]。在“西气东输”一期工程中，主要以X70管线钢作为管材。而在二期工程中，则大规模使用X80管线钢作为主要管材。相比于X70管线钢，X80管线钢具有高强度、优良的抗应力腐蚀开裂性能和高韧性。在“西气东输”工程中，由于管线钢铺设的线路长，跨区多，所处的环境多变而复杂，因此提高管道的安全性就变得极其重要[4]。在生活中，很多制药厂也需要输送原材料，用到管线钢。
在管道埋地运用的过程中，管线钢容易遭到周围环境的影响发生腐蚀而导致开裂，这种事件在很多国家都已经发生过。应力腐蚀开裂（SCC）就是危害最大的局部腐蚀形态之一，人们把应力腐蚀开裂认为是管道传输的最主要损失[5,6]。应力腐蚀开裂是拉力及腐蚀环境在敏感金属表面交互作用而导致金属的腐蚀和开裂[7]，大致可分为阳极溶解和氢致开裂两种。阳极溶解的机理揭示了外加应力产生的裂纹在机械力与电化学反应的共同作用下产生了应力腐蚀[8-10]。SCC在管线钢表面的发生有两种：高pH的SCC和低pH的SCC。在高pH-SCC[11]中，钝化膜的破裂以及阳极的溶解会使管线钢的表面在碱性（pH大约为9）电解液中形成许许多多浅长的晶粒间裂纹从而导致应力腐蚀开裂[12]，其裂纹的增长速率会随温度和压力的升高而增加，因此可通过降低管道温度或控制管道附加电位来减少或避免管线钢的应力腐蚀开裂。
当管道处于较高浓度的碳酸盐土壤中（呈碱性）和混凝土孔隙液（pH =12.5)中时，管线钢的表面形成了一层钝化膜而处于钝化状态，该膜一般被认为是由铁的氧化物组成，具有n－型半导体结构[13,14]。管线钢的钝化膜性能的好坏对管线钢的耐腐蚀性能的强弱起着决定性作用。在外加应力的作用下，金属阳极会加速溶解，从而使钝化膜的稳定性降低[15-17]，换而言之也就是，金属表面钝化膜形成后是否稳定是应力腐蚀能否发生的主要因素[18]。因此，我们有必要对管线钢X70和X80的应力腐蚀行为与钝化膜之间的关系进行研究，并深入探讨管线钢X70和X80抗应力腐蚀性好坏对两种管线钢材的性能进行比较，以便为今后的研究与应用提供有意义的借鉴和指导。
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