2024年, 第57卷, 第11期　刊出日期：2024-11-15

  

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研究篇
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  基于等离子电解碳氮共渗的水滑石复合渗层制备及耐蚀性能研究

  杨卓林, 翟彦博, 曾舜柯, 彭和, 乐春鹏, 魏子伟

  材料保护. 2024, 57(11): 1-9. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2024.0243

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  为了提高钢铁材料在经过等离子电解渗后的耐腐蚀性，以退火后的20 钢为试验对象，以等离子电解碳氮共渗过程中形成的微纳孔洞为容器，并负载镁铁水滑石(Mg-Fe-LDHs)作为缓蚀剂，着重探讨了Mg-Fe-LDHs 对20 钢腐蚀性能的影响。首先，以甲酰胺为碳氮源、KCl 为导电盐，与去离子水混合形成电解液；然后在220 V 直流脉冲电压下处理9 min 获得碳氮共渗层(简称PEC/N 试样)；随后，将PEC/N 试样放入由尿素溶液、MgSO4溶液与Na2CO3溶液构成的Mg-Fe-LDHs 前驱体溶液中，在140 ℃恒温环境下水热晶化10 h 获得复合渗层(简称PEC/N-LDHs试样)。随后通过显微硬度计、扫描电镜(SEM)、X 射线衍射仪(XRD)、电化学测试分析了复合渗层的不同性能表现。结果表明:复合渗层的显微硬度达到900 HV 左右，较基体提高了4.6 倍。PEC/N 试样渗层约20 μm 厚，截面光滑、平整，表面崎岖不平、呈多孔蜂窝状；经水热合成LDHs 后，表面变得平整，无明显蜂窝状结构，试样表面出现大量片状结晶物。PEC/N 试样的XRD 谱中出现了Fe3C、Fe5C2、α-Fe、Fe3N 物质的吸收峰；在原位负载Mg-Fe-LDHs后，PEC/N-LDHs 试样的XRD 谱中出现了Mg-Fe-LDHs 晶体(003)、(006)与(009)晶面的吸收峰；结合SEM 形貌特征可知，Mg-Fe-LDHs 被成功负载，呈片状结构。相比20 钢，PEC/N 试样渗层的腐蚀电位(Ecorr)与腐蚀电流密度(Jcorr)均有所提高，分别达到－0.451 V 与75.22 μA/cm2，但其低频阻抗模值(｜Z ｜0.01 Hz)并未显著增大，仅达到998.5 Ω·cm2；负载Mg-Fe-LDHs 后，PEC/N-LDHs 试样的Ecorr、Jcorr、｜Z ｜0.01 Hz分别达到－0.355 V、39.11 μA/cm2、6 586.0 Ω·cm2，较20 钢及PEC/N 试样均有较大幅度改善。以上结果表明，采用等离子电解浸渗处理20钢，可以获得高硬度的碳氮共渗层；通过水热法负载LDHs 后，可进一步提高复合渗层的耐蚀性，且不影响PEC/N渗层的硬度，所获得的PEC/N-LDHs 复合渗层同时具有高硬度与较好的耐蚀性。
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  磁控溅射制备锌镍合金薄膜的结构及耐蚀性能研究

  袁景追, 喻岚, 杨旭江, 刘晓红, 李红轩, 吉利

  材料保护. 2024, 57(11): 10-17. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2024.0244

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  为提高飞机结构件的耐蚀性能，采用闭合场非平衡磁控溅射技术在18Cr3Ni 结构钢表面制备了锌镍合金薄膜，考察了锌靶和镍靶电流对薄膜表面形貌、微观结构和耐蚀性能的影响。分别采用扫描电镜(SEM)、X 射线衍射仪(XRD)和纳米压痕仪对薄膜的微观形貌、晶相结构和力学性能进行了分析。对薄膜的电化学特性和耐中性盐雾腐蚀性能进行了研究，并对腐蚀产物进行了分析。结果表明:采用闭合场非平衡磁控溅射技术制备的锌镍合金薄膜具有致密的结构，薄膜中的镍起到了细化晶粒的作用，但随着镍含量的增加，薄膜的耐蚀性能下降。镍含量为7.63%(原子分数，下同)的锌镍合金薄膜具有最好的耐蚀性能，但其力学性能较差；镍含量为12.88%的锌镍合金薄膜具有良好的耐蚀性能和力学性能。薄膜经过中性盐雾试验后的腐蚀产物Zn5(OH)8Cl2·H2O 起到了钝化作用，阻止了薄膜和基底被进一步腐蚀。采用磁控溅射制备的锌镍合金薄膜可用于精密结构件表面的腐蚀防护。
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  Fe₃O₄膜层海洋腐蚀行为及机理的ReaxFF-MD研究

  陈祥锐, 陈杨, 王冰, 古斌

  材料保护. 2024, 57(11): 18-27. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2024.0245

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  为了更深入和全面地探究钢材在海洋环境中发生腐蚀行为的内在机制，采用反应力场分子动力学(ReaxFF-MD)方法研究了钢钝化膜成分Fe3O4在不同NaCl 含量、温度和应变条件下的海洋腐蚀行为，通过表征表面腐蚀形貌、测试质量损失曲线、数密度曲线、径向分布函数(RDF)曲线、模拟反应界面处的原子结构演化，分析了不同条件下Fe3O4海洋腐蚀行为的过程和差异，从原子尺度揭示了Fe3O4海洋腐蚀和不同因素影响的机理。结果表明:Fe3O4的海洋腐蚀经历3 个阶段:海洋环境中水分子在Fe3O4基体表面的吸附阶段、基体快速腐蚀阶段和腐蚀饱和阶段。在腐蚀过程中，海洋环境中NaCl 含量的升高会促进水分子在基体表面的吸附，增强基体原子与水分子间的相互作用；温度的升高会引起膨胀变形和分子运动的增强，降低基体原子发生断键行为的难度；外加应变则导致Fe3O4基体内部的原子键键长增加和原子配位数减少，从而加剧腐蚀进程。此外，当外加载荷作用时，基体中的应变随着腐蚀的进展而增大，并在高应变加载情况下产生缺陷集中区域。
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  枝晶生长方向对单晶高温合金DD10氧化行为的影响

  王泽磊, 胡叶兵, 曹铁山, 程从前, 赵杰

  材料保护. 2024, 57(11): 28-38. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2024.0246

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  为了探究镍基单晶高温合金在垂直和平行于一次枝晶生长方向的表面氧化膜的演化过程，采用连续质量增加法研究了1 050 ℃下镍基单晶高温合金DD10 的氧化行为，使用扫描电镜(SEM)及能谱仪(EDS)、X 射线衍射仪(XRD)、电子探针(EPMA)对合金垂直和平行于一次枝晶生长方向的表面及氧化膜形貌、元素分布等进行了分析。结果表明:枝晶生长方向对DD10 合金的氧化动力学规律和氧化膜结构没有影响，合金垂直面和平行面氧化动力学都呈现分阶段现象，第1 阶段遵循立方增重规律，第2 阶段为渐进水平线规律。氧化膜结构分为3 层，外表层由柱状Nix(Co)1－xO 构成，中间层由复杂尖晶石组成，内层由连续Al2O3构成。但枝晶生长方向对合金的氧化增重速率有着显著影响，合金垂直面的氧化速率常数为k1 ＝5.96×10－3 mg2/(cm4·s)，平行面的氧化速率常数为k2 ＝6.24×10－3 mg2/(cm4·s)，合金平行面氧化膜初期生长速率大于垂直面。这主要是由于平行于枝晶的生长方向具有更多的γ-γ’相界面，为氧化物的形核提供了大量的非均匀形核位置和更多的短路扩散路径，导致了平行生长方向在第1 阶段展现出更高的氧化速率。随着氧化时间的延长，不同枝晶方向内层均形成了连续致密的Al2O3，有效阻碍了金属阳离子的外扩散，氧化速率差异减小。
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  某油田90℃井下环境中N80Q钢的CO₂腐蚀行为

  王奎, 张玉玲, 冯莹, 田青超

  材料保护. 2024, 57(11): 39-44. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2024.0247

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  为了给某油田针对实际地下腐蚀环境的选材提供参考建议，使用高压釜模拟了油田地下腐蚀环境90℃、1.0 m/s 下5Mn2、1CrRE 和2Cr 钢生产的N80Q 钢管的CO2腐蚀行为，使用扫描电子显微镜以及配套的能谱仪、X 射线衍射仪对3 种钢的腐蚀产物膜进行表征。结果表明:在90 ℃下这些钢种主要呈均匀腐蚀特征，平均腐蚀速率差异不大。腐蚀产物膜均呈双层结构，且较为致密，主要由FeCO3和少量FeOOH 构成。研究提出，Fe3C 在腐蚀产物膜中作为阳极可以生成FeCO3和FeOOH，从而导致90 ℃下腐蚀速率显著下降。
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  弯曲变形304L不锈钢在高温碱盐环境中的腐蚀行为研究

  史建波, 陈永康, 朱周杰, 林奕锦, 周和荣

  材料保护. 2024, 57(11): 45-52. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2024.0248

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  为探究弯曲变形不锈钢复合管在锅炉碱盐环境中的腐蚀行为及性能变化规律，通过对材料组织、结构及腐蚀产物形貌、组成等分析，研究了304L 不锈钢在300 ℃含硫碱盐环境中的腐蚀行为，并重点分析了弯曲变形对304L 不锈钢腐蚀性能的影响。结果表明:304L 不锈钢在碱盐环境中试验48 h 后表面腐蚀较轻微，腐蚀不均匀，腐蚀产物主要为Fe2O3、FeCr2O4和FeOOH，主要为元素铁和铬优先发生腐蚀；弯曲变形304L 不锈钢腐蚀速率较大，腐蚀产物较厚，主要是弯曲变形使304L 不锈钢小晶粒变形明显，位错和孪晶增加所致。
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  动态交流干扰对X70管线钢腐蚀行为的模拟研究

  曹国飞, 邱春斌, 赵冬野

  材料保护. 2024, 57(11): 53-61. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2024.0249

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  为了给电气化铁路附近管道的防腐设计提供参考，基于管道监测数据，研究了不同铁路类型附近管道的动态交流干扰参数特征。通过阴极保护下动态交流腐蚀模拟试验装置，研究分析了高铁类、普通铁路类等动态交流干扰下埋地X70 管线钢的腐蚀行为。结果表明:在典型动态干扰周期中，相同阴极保护电位下，动态交流干扰电流密度越高，X70 钢腐蚀速率越大。当动态交流电流密度高于100 A/m2时，无论在何种阴极保护条件下，腐蚀速率均高于0.03 mm/a。在动态交流干扰下，随着阴极保护水平的增加，腐蚀速率呈现“马鞍形”，先降低后升高。仅当交流电流密度为30 A/m2，且阴极保护水平处于－0.90～－1.15 V(vs CSE)时，腐蚀速率均低于0.03 mm/a。动态交流干扰下，即使管道处于有效阴极保护状态，也会发生腐蚀。
综述篇
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  CO₂环境中碳钢的腐蚀产物垢下腐蚀及缓蚀剂研究进展

  宋洁, 张静

  材料保护. 2024, 57(11): 62-72. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2024.0250

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  在含CO2的油气田环境中，添加缓蚀剂是抑制垢下腐蚀最为有效、切实可行的方法，缓蚀剂的作用效果不仅取决于其自身结构性质，还会受到管道内腐蚀产物垢的影响。针对已有腐蚀产物垢覆盖的碳钢，从腐蚀产物和缓蚀剂2 个方面出发，概述腐蚀产物对垢下腐蚀的影响、缓蚀剂对垢下腐蚀的抑制效果以及缓蚀剂与腐蚀产物垢间的相互作用机理。目前研究发现腐蚀产物的组成及分布情况有差异时，垢下腐蚀的作用机制也不相同，腐蚀产物堆积对垢下腐蚀不仅有促进作用还可能有抑制作用。一些缓蚀剂由于垢层的阻塞导致缓蚀剂较少接触到金属基体，难以发挥缓蚀效果，或者缓蚀剂过多吸附在垢层表面，引起更严重的局部腐蚀；也有缓蚀剂能与腐蚀产物垢以填补孔隙、化学吸附、键合形成杂化结构等方式，发生良好的正向协同作用，对垢下腐蚀起到有效抑制。最后，对垢下腐蚀未来的研究方向进行了展望，利用腐蚀产物的自然形成来减缓腐蚀，开发可以产生腐蚀产物-缓蚀剂混合结构的缓蚀剂，或利用缓蚀剂与腐蚀产物的协同效应为碳钢提供更好的保护效果。
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  切削液中微生物对防锈性影响的研究进展

  栗旭文, 申媛媛, 刘庆坤, 张俊庄, 董丽华, 董耀华

  材料保护. 2024, 57(11): 73-81. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2024.0251

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  微生物可导致切削液劣化变质，破坏切削液的防锈性能，进而导致工件和机床的腐蚀。首先概述了切削液中微生物不同的入侵途径，对切削液中微生物种类以及对不同阶段的微生物浓度进行分析，总结了微生物菌种变化规律。其次，从切削液的有效成分失效、环境pH 值的降低和微生物生物膜腐蚀3 个方面详细总结了微生物对切削液防锈性的影响。最后，比较分析了目前用于控制和抑制切削液中微生物的方法，并提出参考建议。
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  羰基铁吸收剂耐腐蚀、抗氧化表面改性技术研究进展

  田浩源, 王军军, 夏立建, 王波, 吴连锋, 宁亮, 王贤明

  材料保护. 2024, 57(11): 82-92. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2024.0252

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  随着通讯技术和武器装备的不断更新换代，吸波材料扮演的角色越来越重要，近些年对吸波材料的研究迎来迅速发展。羰基铁具有高饱和磁化强度和低生产成本等特点，因此被广泛用于制备吸波材料，但由于羰基铁吸收剂的表面活性较高，在海洋环境或高温环境下容易发生腐蚀或高温氧化，严重影响其吸波性能，随着装备对吸波材料的要求不断提高，羰基铁吸收剂的耐腐蚀、耐氧化改性技术逐渐成为研究热点。重点介绍了羰基铁吸收剂表面改性技术的研究进展，研究表明表面包覆改性可以提高羰基铁吸收剂的耐腐蚀、抗氧化性能，部分改性方法还可以改善材料的吸波性能。在兼顾耐高温氧化和耐腐蚀性能的基础上，发展厚度薄、吸收频段宽的吸波材料是未来发展的主要方向。
  
工艺篇
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  深冷循环处理对铁基非晶涂层结构和摩擦磨损性能的影响

  赵建华, 黄莉婷, 庄曙东, 田芳, 纪秀林

  材料保护. 2024, 57(11): 93-100. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2024.0253

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  针对铁基非晶涂层塑韧性差的问题，对铁基非晶涂层进行了不同循环次数的深冷循环处理，研究了30次和60 次深冷循环处理对涂层结构和摩擦磨损性能的影响。结果表明:深冷循环处理后，涂层仍与基体结合良好，呈典型的层状结构。深冷循环处理没有改变涂层的结构和非晶态本质，但提高了涂层的驰豫焓，涂层的自由体积含量增加，发生了回春现象。深冷循环处理的涂层在不同载荷(5，10，20 N)下的平均摩擦系数和磨损率均在30次时最低，H/E 和H3/E2值最大，耐磨性最好。未处理涂层在不同载荷下的磨损机制以脆性剥落为主。深冷循环处理后，涂层的磨损机制由脆性剥落向磨粒磨损转变。深冷循环处理有助于提高铁基非晶涂层的耐磨性。
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  常规喷丸和微粒喷丸工艺对42CrMo钢表面性能的影响

  黄怀玉, 张富林, 王光宏, 李欣硕, 钱沁朗, 邹伟, 曹禹凡, 刘奇, 陈永镇, 程震

  材料保护. 2024, 57(11): 101-109. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2024.0254

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  为了研究常规喷丸和微粒喷丸2 种工艺对42CrMo 钢表面性能的影响，利用ABAQUS 软件通过正交试验确定了这2 种工艺对材料表面粗糙度和残余压应力层深的主次影响因素。根据正交试验的分析结果，开展了一定的实际试验验证。考虑微粒喷丸和常规喷丸的特点，针对喷丸覆盖率单因素研究了2 种工艺对42CrMo 钢残余应力、表面粗糙度和等效塑性应变的影响。结果表明:微粒喷丸在相同覆盖率条件下能够获得更大的残余压应力、更低的表面粗糙度和更高的等效塑性应变，但强化层深度稍浅。残余压应力的提高有助于提高材料的耐磨损和抗疲劳性能，而较低的表面粗糙度有助于降低裂纹的萌生，更高的等效塑性应变可以进一步细化晶粒，同时有利于产生残余压应力，说明微粒喷丸在机械零部件的表面强化上具有广阔的应用前景。
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  CVD法制备SiC涂层的工艺影响分析

  陈良财, 尹翔, 王青春, 龙连春

  材料保护. 2024, 57(11): 110-117. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2024.0255

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  化学气相沉积(CVD)法制备的碳化硅(SiC)涂层是碳基材料表面防氧化涂层的理想选择，各项工艺直接影响涂层的沉积结果。为指导碳/碳(C/C)复合材料高温抗氧化SiC 涂层的工艺调控，建立了CVD 法制备SiC涂层的沉积炉仿真模型，采用计算流体力学软件对沉积结果进行数值模拟研究，探究了工件摆放和主要工艺参数对沉积结果的影响，量化了主要工艺参数的影响并优选了工艺参数组合。结果表明:建立的有限元分析模型合理可靠；工件摆放方式与间距协同影响沉积结果。在工艺参数范围内，温度对沉积均匀性影响较大，影响程度达28.39%；其次是压力，影响程度为13.90%；反应物甲基三氯硅烷(MTS)流量影响最小，影响程度为6.43%。此外，随着温度、压力的减小和MTS 流量的增大，沉积均匀性提高；根据影响规律对工艺进行优化后沉积均匀性提高了102.45%。
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  油润滑下水含量对DLC薄膜摩擦学性能的影响

  马仲哲, 耿中荣, 王福, 陈琳

  材料保护. 2024, 57(11): 118-126. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2024.0256

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  类金刚石(DLC) 薄膜已被广泛应用于发动机核心部件的摩擦学防护。为了研究在发动机运行工况下水含量对DLC 薄膜摩擦学性能的影响，本研究以水-PAO6 混合乳液为润滑剂，考察了发动机中广泛使用的2 种DLC 薄膜(a-C 薄膜和a-C:H 薄膜)在不同温度下的摩擦磨损性能。结果表明:在水- PAO6 混合乳液的润滑条件下，摩擦系数受含水量的影响较小，总体上存在小幅增加。a-C 薄膜部分失效，而a-C:H 薄膜尚未出现基底暴露现象，2 种薄膜的磨损率随着含水量的增加而降低。表面分析表明，水含量的增加抑制了二硫代氨基甲酸钼(MoDTC)的降解过程，从而减少了润滑添加剂MoS2的形成。此外，水含量的升高还促进了碳向对偶球表面的转移。碳质转移膜、MoS2和铁氧化物的共同作用影响了DLC 薄膜的摩擦学行为。
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  激光重熔功率对HVOF喷涂WC-Ni涂层耐磨性的影响

  乔振鑫, 周平, 赵菲, 杨睿, 李华

  材料保护. 2024, 57(11): 127-138. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2024.0257

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  为了探究微观组织结构的改变对涂层的硬度和耐磨性的影响，使用低成本的超音速火焰喷涂(HVOF)技术预沉积WC-Ni 涂层，并利用50～150 W 功率激光重熔后处理涂层，研究了激光重熔功率对WC-Ni 涂层的显微组织、物相组成、显微硬度、耐磨损性能的影响。结果表明:采用150 W 激光重熔后，涂层中的WC 形成了蜂窝状骨架结构，使材料的韧性增强，可以显著抑制裂纹的生成和扩展；当激光功率较低时(50 W 和100 W)，涂层中并没有形成蜂窝状的骨架结构，但由于激光热作用，原始涂层扁平粒子之间的内聚力增强，硬度和耐磨性都有一定的提高。原始的WC-Ni 涂层的硬度平均为327 HV0.2，50 W 和100 W 处理后涂层的硬度分别变为335 HV0.2 和346 HV0.2。但150 W 处理后的涂层中形成了均匀的蜂窝状WC 骨架结构，且有部分WC 和Ni 形成了Ni4W，故150 W处理后的涂层硬度略有降低(288 HV0.2)，不过150 W 处理后的涂层中的WC 演变成了网状骨架结构，可以良好地抑制裂纹的形成与扩展，其磨损率最低，仅为3.544×10－5 mm3/(N·m)，相较于WC-Ni 涂层[2.025×10－4 mm3/(N·m)]、50 W[1.424×10－4 mm3/(N·m)]和100 W[1.132×10－4 mm3/(N·m)]激光重熔后涂层的磨损率分别降低了83.9%、75.1%和68.7%。蜂窝状WC-Ni 结构涂层为开发耐磨材料提供了新的思路。
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  铝合金表面冷喷涂不锈钢涂层性能研究

  刘晨阳, 蒋北平, 黄国胜, 马力, 姜丹, 马伯江

  材料保护. 2024, 57(11): 139-146. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2024.0258

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  为研究冷喷涂工艺参数对3003 铝合金表面的430 不锈钢涂层的性能影响，利用3 种冷喷涂工艺参数在3003 铝质锅具表面制备了430 不锈钢导磁涂层，并利用扫描电子显微镜(SEM)、拉伸试验、热震试验等研究了涂层的微观形貌、结合强度以及耐冷热冲击性能。结果表明:在3003 铝合金表面喷涂430 不锈钢涂层，涂层氧化程度和结合强度随喷涂温度和压力的提升而升高，氧含量最高达到了0.55%(质量分数)，结合强度可达到31.78 MPa，孔隙率随喷涂温度和压力的提升而降低，最低可达到1.2%，导电率在1.07～1.27 MS/m 之间，在100 个周期的热震试验中，结合强度从31.78 MPa 降低到28.67 MPa，降低幅度较小，电导率也降低到了1.05 MS/m。提升冷喷涂温度和压力等参数，可以明显改善涂层的微观组织及结合性能，提高涂层在使用过程中的可靠性。同时也证明了冷喷涂工艺沉积的涂层具有结合强度高、孔隙率低、氧化程度小等显著特点，在锅具导磁涂层加工方面具有明显的优势。
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  工艺参数对磁控溅射制备Ag涂层微观性能的影响研究

  黄鑫宇, 戎文娟, 黄永玲, 王佳琳

  材料保护. 2024, 57(11): 147-155. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2024.0259

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  采用正交试验法，探究磁控溅射工艺下的溅射温度、磁控靶功率、溅射时间对Ag 涂层与基体结合性能与疏水性能的影响，研究总结出Ag 沉积涂层形貌变化规律与最佳成形参数指标。采用能谱仪对正交试验参数下的涂层进行化学成分分析；采用扫描电镜(SEM)分析涂层微观形貌，推断涂层微观组织演变过程；采用划痕仪以及接触角测量仪进行涂层与基体结合强度表征与涂层疏水性能测试。结合以上测试，对正交试验结果进行极差分析，归纳汇总影响涂层性能指标因素的强弱排序与最佳的成形工艺参数。结果表明，各因素影响强弱排序为:Ag靶材溅射功率＞溅射时间＞溅射温度。标号为S1(Ag 靶材溅射功率10 W，溅射时间10 min，溅射温度150 ℃)对应涂层的性能最优，涂层厚度控制在0.7～1.4 μm 最佳。研究结果可作为后续大批量工业生产关节假体工艺优选提供一定的参考依据与思路。
实用篇
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   316L不锈钢连续油管在塔里木油田应用的适用性研究

  胡芳婷, 赵密锋, 耿海龙, 龙岩, 邝献任

  材料保护. 2024, 57(11): 156-165. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2024.0260

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  近些年来，随着材料技术和制管技术的不断发展，连续油管的制造质量不断提高，选用材料更加多元化。为了给油气田连续油管作业选材提供依据，考虑油田抗腐蚀性和经济安全性要求，对316L 奥氏体不锈钢开展材料性能系统检测，并模拟油气井钻完井、酸化、生产阶段井下高温腐蚀作业环境，开展高温高压腐蚀试验研究，对该材质在油田应用的适用性进行探讨。结果表明:该3 种工况下316L 不锈钢虽具有优异耐蚀性，但其应力开裂敏感性较高，同时受屈服强度的限制，不适合在超深井中的该3 种工况下应用。
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  架空输电线路连接金具U型挂环的尺寸优化设计及耐磨性能研究

  李冬青, 郑树会, 刘臻, 刘胜春, 司佳钧

  材料保护. 2024, 57(11): 166-171. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2024.0261

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  在强风沙环境下，传统架空输电线路连接金具在运行时会发生剧烈磨损，严重影响架空输电线路的安全可靠运行。为解决这一问题，对连接金具U 型挂环进行了尺寸优化设计以及材料比选研究，并开展了新型U 型挂环的磨损试验。结果表明:35CrMo 钢U 型挂环的耐磨性能较好，U 型挂环经过尺寸优化设计后，磨损接触面增大，在同样磨损体积下，磨损深度略有降低，磨损试验后破坏载荷均满足标准要求。Q355NH 耐候钢U 型挂环的耐磨性能较差，15 万次磨损试验后，磨损深度是35CrMo 钢的2.3 倍。因此，优化设计后的35CrMo 钢U 型挂环可以考虑应用于输电线路工程中。
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  某炼厂环氧乙烷/乙二醇装置中304和304L的应力腐蚀敏感性研究

  汤镇华, 刘希武, 李辉, 刘旭霞, 张若曦

  材料保护. 2024, 57(11): 172-177. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2024.0262

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  环氧乙烷(EO)是一种仅次于聚乙烯和聚氯乙烯的重要有机合成原料，主要用于生产乙二醇(EG)。EO/EG 装置的SD 工艺(美国SD 公司的EO/EG 专利技术)存在典型的应力腐蚀问题。为此，模拟了炼厂304 和304L 材质在EO 精制塔等典型环境的腐蚀情况及规律，通过慢拉伸试验，评价了2 种材质的应力腐蚀开裂敏感性。结果表明:EO/EG 装置的应力腐蚀与不锈钢的敏化有关，敏化后的304 和304L 产生应力腐蚀开裂敏感性。给出了对应的材料和工艺优化等措施改进，为EO/EG 装置的安稳运行提供了技术保障。
  
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  CO₂环境中丁腈橡胶适用性研究

  武广瑷, 刘子轩, 冯桓榰, 李准, 王竹

  材料保护. 2024, 57(11): 178-183. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2024.0263

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  在碳捕集、利用、封存与提高原油采收率(CCUS-EOR)背景下，注入井橡胶封隔器失效问题严重。对丁腈橡胶(NBR)在CCUS-EOR 体系CO2环境中的性能和适用性进行研究，规定了NBR 的适用范围，可为CO2体系橡胶密封件的选择和使用提供参考。依据GB/T 34903.1－2017 开展NBR 在CO2环境中的腐蚀老化试验，在CO2环境腐蚀老化试验前后，观察试样的外观变化、记录质量变化，进行硬度测试、拉伸强度试验、断裂伸长率测试、维卡软化温度测试；对腐蚀试验前的试样和100 ℃30 MPa 气相条件下试验后的试样开展了红外测试。结果表明:经过CO2腐蚀试验后，NBR 材料的质量增加，硬度降低，抗拉强度降低，维卡转变温度降低。温度和压力对CO2环境试验后NBR 材料性能的影响规律如下:随着压力增大，NBR 的邵氏硬度减小，抗拉强度减小，密度增大；随着温度升高，NBR 的邵氏硬度增大，抗拉强度减小，密度减小。CO2试验后NBR 的官能团和化学键变化不大，未发生老化。NBR在高温高压的CO2环境中存在腐蚀和开裂风险，归因于高压环境中NBR 发生了快速气体减压(RGD)损伤，NBR 在中低温低压的CO2环境中适用。