D0I:10.13374/i.i8sm1001-t53.2010.03.012 第32卷第3期 北京科技大学学报 Vol 32 No 3 2010年3月 Journal of Un iversity of Science and Technology Beijing Mar.2010 3C低合金管线钢及焊接接头的CO2腐蚀行为 胡丽华张雷许立宁 路民旭 北京科技大学材料科学与工程学院，北京100083 摘要采用高温、高压反应釜和电化学技术对3C低合金管线钢及焊接接头的C02腐蚀行为进行研究·结果表明，3C低合 金管线钢在高温、高压CO2腐蚀环境中表面生成致密的富C腐蚀产物膜，这是其抗CO2腐蚀性能优于X65钢的主要原因. 3C低合金管线钢焊接接头中母材、热影响区和焊缝的腐蚀产物膜特征相似，结构致密，均存在C元素的富集.与X65钢相 比，3C低合金管线钢的自腐蚀电位较正，自腐蚀电流密度较低.在C02腐蚀介质中，3C低合金管线钢焊接接头的母材区域 作为阳极首先发生腐蚀，焊缝和热影响区作为阴极受到保护. 关键词低合金钢：管线钢：焊接接头；C02腐蚀 分类号TG172.82 CO2 corrosion behavior of 3Cr low -alloy pipeline steel and weld joints HU Li-hua ZHANG Lei XU Liming LU M in xu School ofMaterials Science and Engineering University of Science and Technology Beijing Beijing 100083 Chna ABSTRACT The CO2 corrosion behavior of 3Cr low alloy pipeline steel and its wel joints were researched w ith a high pressure high- temperature autoclave and electrochem ical techniques The results showed that the cormosion product scales enriched Cr elment were compact which is the main reason that the COz cormosion resistance of3Cr lowalloy pipeline steel is superior to that of X65 steel The product scales of the base metal heat affected zone (HAZ)and weld metal in 3Cr low alloy pipeline steelwel joints were si ilar with each other with Cr enrichment and campact stmucture Compared with X65 steel the corrosion potential of3Cr lw alboy pipeline steel was more positive and the corrosion current density was lower The base metal of 3Cr low alloy pipeline steel well joints as an anode woul be suffered corrosion firstly and the wel metal and HAZ of the wel jonts as cathodes woul be protected KEY WORDS lowalloy steel pipeline steel weld joint COz cormosion 在油气开采和输送的高温、高压C02腐蚀环境 开发与之相匹配的专用焊材，只能从市场上现有焊 中，管线钢易遭到严重的腐蚀，尤其是焊接接头部 材中选择与之力学性能、成分相近的焊材来焊接，若 位，由于焊接过程中焊缝金属、母材、热影响区的成 焊材选择不恰当，可能发生局部腐蚀)，本文采用 分和组织不均匀，易产生电偶效应，导致严重的局部 Cr含量较3Cr低合金管线钢母材略高的1C5Mo焊 腐蚀而穿孔泄露，管线钢及其焊接接头的C02腐蚀 丝对其进行焊接，采用高温、高压反应釜模拟油气输 问题日益突出1-).针对管线钢C02腐蚀问题，研 送管道的腐蚀环境对3C低合金管线钢和包含焊接 究认为，材料中添加少量C元素的3C低合金管线 接头的试样进行腐蚀模拟实验，观察腐蚀产物膜特 钢具有良好的抗CO2腐蚀性能，而且具有一次投资 征，并将3Cr低合金管线钢与X65钢的C02腐蚀行 成本低的优势，因此受到国内外石油管道公司的青 为进行对比，分析其抗CO2腐蚀机制，为预测和防 睐[] 止3Cr低合金管线钢和焊接接头的C02腐蚀发生提 3C低合金管线钢是一个新开发的钢种，尚未 供理论参考依据 收稿日期：2009-07-21 基金项目：北京市自然科学基金重大项目(N。3080001) 作者简介：胡丽华(1980-)女，博士研究生，Email hulhua070@126cm:路民旭(1954)男，教授，博士生导师第 32卷 第 3期 2010年 3月 北 京 科 技 大 学 学 报 ＪｏｕｒｎａｌｏｆＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＢｅｉｊｉｎｇ Ｖｏｌ．32Ｎｏ．3 Ｍａｒ．2010 3Ｃｒ低合金管线钢及焊接接头的 ＣＯ2 腐蚀行为 胡丽华 张 雷 许立宁 路民旭 北京科技大学材料科学与工程学院‚北京 100083 摘 要 采用高温、高压反应釜和电化学技术对 3Ｃｒ低合金管线钢及焊接接头的 ＣＯ2腐蚀行为进行研究．结果表明‚3Ｃｒ低合 金管线钢在高温、高压 ＣＯ2腐蚀环境中表面生成致密的富 Ｃｒ腐蚀产物膜‚这是其抗 ＣＯ2 腐蚀性能优于 Ｘ65钢的主要原因． 3Ｃｒ低合金管线钢焊接接头中母材、热影响区和焊缝的腐蚀产物膜特征相似‚结构致密‚均存在 Ｃｒ元素的富集．与 Ｘ65钢相 比‚3Ｃｒ低合金管线钢的自腐蚀电位较正‚自腐蚀电流密度较低．在 ＣＯ2 腐蚀介质中‚3Ｃｒ低合金管线钢焊接接头的母材区域 作为阳极首先发生腐蚀‚焊缝和热影响区作为阴极受到保护． 关键词 低合金钢；管线钢；焊接接头；ＣＯ2腐蚀 分类号 ＴＧ172∙82 ＣＯ2ｃｏｒｒｏｓｉｏｎｂｅｈａｖｉｏｒｏｆ3Ｃｒｌｏｗ-ａｌｌｏｙｐｉｐｅｌｉｎｅｓｔｅｅｌａｎｄｗｅｌｄｊｏｉｎｔｓ ＨＵＬｉ-ｈｕａ‚ＺＨＡＮＧＬｅｉ‚ＸＵＬｉ-ｎｉｎｇ‚ＬＵＭｉｎ-ｘｕ ＳｃｈｏｏｌｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ‚ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＢｅｉｊｉｎｇ‚Ｂｅｉｊｉｎｇ100083‚Ｃｈｉｎａ ＡＢＳＴＲＡＣＴ ＴｈｅＣＯ2ｃｏｒｒｏｓｉｏｎｂｅｈａｖｉｏｒｏｆ3Ｃｒｌｏｗ-ａｌｌｏｙｐｉｐｅｌｉｎｅｓｔｅｅｌａｎｄｉｔｓｗｅｌｄｊｏｉｎｔｓｗｅｒｅｒｅｓｅａｒｃｈｅｄｗｉｔｈａｈｉｇｈ-ｐｒｅｓｓｕｒｅｈｉｇｈ- ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｕｔｏｃｌａｖｅａｎｄｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ．ＴｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅｃｏｒｒｏｓｉｏｎｐｒｏｄｕｃｔｓｃａｌｅｓｅｎｒｉｃｈｅｄＣｒｅｌｅｍｅｎｔｗｅｒｅ ｃｏｍｐａｃｔ‚ｗｈｉｃｈｉｓｔｈｅｍａｉｎｒｅａｓｏｎｔｈａｔｔｈｅＣＯ2ｃｏｒｒｏｓｉｏｎｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｏｆ3Ｃｒｌｏｗ-ａｌｌｏｙｐｉｐｅｌｉｎｅｓｔｅｅｌｉｓｓｕｐｅｒｉｏｒｔｏｔｈａｔｏｆＸ65ｓｔｅｅｌ．Ｔｈｅ ｐｒｏｄｕｃｔｓｃａｌｅｓｏｆｔｈｅｂａｓｅｍｅｔａｌ‚ｈｅａｔａｆｆｅｃｔｅｄｚｏｎｅ（ＨＡＺ） ａｎｄｗｅｌｄｍｅｔａｌｉｎ3Ｃｒｌｏｗａｌｌｏｙｐｉｐｅｌｉｎｅｓｔｅｅｌｗｅｌｄｊｏｉｎｔｓｗｅｒｅｓｉｍｉｌａｒｗｉｔｈ ｅａｃｈｏｔｈｅｒ‚ｗｉｔｈＣｒｅｎｒｉｃｈｍｅｎｔａｎｄｃｏｍｐａｃｔｓｔｒｕｃｔｕｒｅ．ＣｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈＸ65ｓｔｅｅｌ‚ｔｈｅｃｏｒｒｏｓｉｏｎｐｏｔｅｎｔｉａｌｏｆ3Ｃｒｌｏｗａｌｌｏｙｐｉｐｅｌｉｎｅｓｔｅｅｌ ｗａｓｍｏｒｅｐｏｓｉｔｉｖｅａｎｄｔｈｅｃｏｒｒｏｓｉｏｎｃｕｒｒｅｎｔｄｅｎｓｉｔｙｗａｓｌｏｗｅｒ．Ｔｈｅｂａｓｅｍｅｔａｌｏｆ3Ｃｒｌｏｗａｌｌｏｙｐｉｐｅｌｉｎｅｓｔｅｅｌｗｅｌｄｊｏｉｎｔｓａｓａｎａｎｏｄｅ ｗｏｕｌｄｂｅｓｕｆｆｅｒｅｄｃｏｒｒｏｓｉｏｎｆｉｒｓｔｌｙ‚ａｎｄｔｈｅｗｅｌｄｍｅｔａｌａｎｄＨＡＺｏｆｔｈｅｗｅｌｄｊｏｉｎｔｓａｓｃａｔｈｏｄｅｓｗｏｕｌｄｂｅｐｒｏｔｅｃｔｅｄ． ＫＥＹＷＯＲＤＳ ｌｏｗ-ａｌｌｏｙｓｔｅｅｌ；ｐｉｐｅｌｉｎｅｓｔｅｅｌ；ｗｅｌｄｊｏｉｎｔ；ＣＯ2ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ 收稿日期：2009--07--21 基金项目：北京市自然科学基金重大项目 （Ｎｏ．3080001） 作者简介：胡丽华 （1980— ）‚女‚博士研究生‚Ｅ-ｍａｉｌ：ｈｕｌｉｈｕａ0701＠126．ｃｏｍ；路民旭 （1954— ）‚男‚教授‚博士生导师 在油气开采和输送的高温、高压 ＣＯ2 腐蚀环境 中‚管线钢易遭到严重的腐蚀‚尤其是焊接接头部 位‚由于焊接过程中焊缝金属、母材、热影响区的成 分和组织不均匀‚易产生电偶效应‚导致严重的局部 腐蚀而穿孔泄露‚管线钢及其焊接接头的 ＣＯ2 腐蚀 问题日益突出 ［1--3］．针对管线钢 ＣＯ2 腐蚀问题‚研 究认为‚材料中添加少量 Ｃｒ元素的 3Ｃｒ低合金管线 钢具有良好的抗 ＣＯ2 腐蚀性能‚而且具有一次投资 成本低的优势‚因此受到国内外石油管道公司的青 睐 ［4--6］． 3Ｃｒ低合金管线钢是一个新开发的钢种‚尚未 开发与之相匹配的专用焊材‚只能从市场上现有焊 材中选择与之力学性能、成分相近的焊材来焊接‚若 焊材选择不恰当‚可能发生局部腐蚀 ［7］．本文采用 Ｃｒ含量较 3Ｃｒ低合金管线钢母材略高的 1Ｃｒ5Ｍｏ焊 丝对其进行焊接‚采用高温、高压反应釜模拟油气输 送管道的腐蚀环境对 3Ｃｒ低合金管线钢和包含焊接 接头的试样进行腐蚀模拟实验‚观察腐蚀产物膜特 征‚并将 3Ｃｒ低合金管线钢与 Ｘ65钢的 ＣＯ2 腐蚀行 为进行对比‚分析其抗 ＣＯ2 腐蚀机制‚为预测和防 止3Ｃｒ低合金管线钢和焊接接头的 ＣＯ2腐蚀发生提 供理论参考依据． DOI :10．13374／j．issn1001—053x．2010．03．012