沟槽腐蚀性能是评价高频焊接(HFW)焊管产品的重要性能指标之一，采用3种沟槽腐蚀敏感系数评价方法(长期浸泡法、电化学极化法和微电极扫描法)对J55 HFW焊管进行了对比性研究，沟槽腐蚀敏感系数分别为1.119，1.178和1.201。通过试验方法的对比，探讨如何更加准确地评价HFW焊管沟槽腐蚀试验方法。


高频焊接(HFW)焊管在应用过程中的腐蚀一般发生于熔合线处，其主要特征是在熔合线附近形成一条深沟状或马蹄状狭长凹槽，有时沟槽内还有2至3个可明显区分的条带，一般将这种腐蚀形态形象地称为沟槽腐蚀。20世纪70年代初这种腐蚀现象引起人们的重视并开始此方面的研究工作。


该文采用长期浸泡法、电化学极化法和微电极扫描法3种测试方法对J55 HFW钢级焊管进行了对比性研究，对比了3种J55 HFW钢级焊管不同测试方法对沟槽腐蚀影响敏感系数，为更好的研究HFW油管沟槽腐蚀性能敏感性提供理论依据。


1实验材料及方法


1.1试验材料


国产J55 HFW焊管化学成分见表1。

表1实验材料化学成分w，%


1.2长期浸泡法


试验材料选用国产J55 HFW焊管，切取的试样为10 mm×10 mm×5 mm，使焊缝位于试样中央，在试样的边缘处钻2 mm小孔，用于悬挂试样于腐蚀溶液中。试样经砂纸打磨，然后采用酒精清洗脱脂、烘干，采用外经千分尺测量试样的尺寸。


腐蚀溶液为3.5%NaCl溶液，在室温浸泡试样，待腐蚀120 d后，取出试样，采用毛刷机械法清除试样表面的腐蚀产物，采用酒精清洗脱脂、烘干，腐蚀后的试样采用蔡司LSM-700激光共聚焦显微镜对其沟槽腐蚀深度进行测量。


1.3电化学极化法


试验材料选用国产J55 HFW油管，取φ15 mm×5 mm圆片试样，使焊缝位于试样的中央，腐蚀环境为3.5%NaCl溶液，沟槽腐蚀试验应用恒电位电化学极化方法，采用三电极体系，辅助电极为铂电极(Pt)。对试样施加-550 mV的恒电位(相对于SCE)，试样处于阳极极化状态，焊缝和母材的电化学驱动力不同，极化144 h测量腐蚀沟槽的几何参数，计算沟槽腐蚀的敏感性系数。试验完成后利用蔡司LSM-700激光共聚焦显微镜对其沟槽腐蚀深度进行测量。


1.4微电极扫描法


试验采用微电极扫描振动电极技术(SVET)，该技术是利用扫描振动探针(SVP)在不接触样品表面的情况下，检测样品在溶液中局部腐蚀电位的一种新技术。从电化学腐蚀角度来看，金属的腐蚀速率可以用单位时间、单位面积上发生的金属质量的变化来表示。


从HFW焊管上切割样品，大小为10 mm×10 mm×2 mm，确保焊缝区处于试样中心线。样品表面用SiC砂纸逐级打磨至2000号后经机械抛光、丙酮除油和酒精清洗，腐蚀介质选择一定质量浓度的NaCl溶液，扫描电极沿垂直于焊缝方向从母材区开始扫描，穿过焊缝进入另一侧母材区后结束。通过检测样品在溶液中不同区域的腐蚀电流密度(焊缝区、热影响区和母材)，测量沟槽腐蚀敏感性系数α′=J1/J2(J1为焊缝区电流密度，mA/cm2;J2为母材及热影响区电流密度，mA/cm2)。


HFW焊管沟槽腐蚀敏感系数评价方法：长期浸泡法VS电化学极化法VS微电极扫描法（一）

HFW焊管沟槽腐蚀敏感系数评价方法：长期浸泡法VS电化学极化法VS微电极扫描法（二）