范文一:PH值对碳钢的腐蚀速率曲线
备注:1、试验时间76小时。
2、以mm/年表示腐蚀率b按式?计算
b,87600×(m,m0 )/(A.D.T) ?
3、以质量分数表示的缓蚀率w按式?计算
w,(b0,b)/ b0 ?
其中:A,试片总表面积, cm2;
D,试片密度, g/ cm2;
T,试验时间,h。
由金属腐蚀的理论可知,随着PH值的增加,水中氢离子的浓度降低,金属腐蚀过程中氢离子去极化的阴极反应受到抑制,碳钢表面生成对氧化性保护膜的倾向增大,故冷却水对碳钢的腐蚀性随其PH值的增加而降低。可用图2中碳钢腐蚀速度与水的PH值的关系曲线(实线)来说明。由图中可见,碳钢在冷却水中的腐蚀速度随水的PH值的升高而降低。当冷却水的PH值升高到8.0,9.5时,碳钢的腐蚀速度将降低到0.200,0.125mm/a,接近于循环冷却水腐蚀控制的指标。腐蚀速度<0.125mm 。(图2中的虚线)。="">0.125mm>
4.结束语
通过对池炉用间接循环冷却水水质的分析和处理工作,使冷却水的水质指标始终稳定在系统要求的范围之内,避免沉积物附着、腐蚀穿孔和黏泥堵塞等危害因素,使池炉的换热系统始终处于良好的工作环境中,为池炉长周期安全生产提供了保证。
范文二:影响碳钢CO2腐蚀速率因素的研究
影响碳钢CO2腐蚀速率因素的研究 2001年第30卷
增刊第72页
石油矿场机械
OILFIELDD加m咖2001,30(增刊):72,73
文章编号:1001—3482(2001)增刊-0072-02
影响碳钢CO2腐蚀速率因素的研究
赵国仙,严密林.陈长风,路民旭,冯耀荣
(中国石油天然气集团套司石油管材研究所,陕西西安710065) 摘要:采用某油田现埽腐蚀工况环境,选择石油油管最常用材料J55钢,进行温度,COz分压,试验时闻等影响固素
在90?.2,5MPa时,试样的平均腐蚀速率最低.而且平均蔫蚀速的研究.蛄秉发现,
率随时闻的延长而降低.
美键词:油管;模拟环境;c腐蚀;材料评价
中图分类号:TE931.204文献标识码:A
StudiesoninfluencefactorsofC0corrosionrate ZHAOGuo-xian,YANMi—Un,CHENChang-Feng,lAJMin-2o2,FENGYao-rong
(Tubu/arGoods恐rdlofCNPC,五'?710065.Oaha)
Ab醴md:Cormsi~arateofJ55intheshmdatedfieldenv~tw丑sstudied.皿leeffectoftea~pemmxe.C02para~dpies. sI?emadtesttimew?eomidered.1lresults8tarethatcorr08j?rateisthelowestwhentea~pemmxeis90?andC02
口a工tialpressureis2.5胁.Cormsi~aratedecreasedwiththe瞄ttimeinereaded. KeyWlli~:tubing;simulatedfieldenvironment;~O2corrosion;evaluatJ~a
油气田开发过程中,腐蚀是伴随全过程的严重
问题.如何有效地防腐,关系到油田能否长期稳定
地发展.近年来,由于C02强化采油工艺的普遍推
广及深层台0o2油气层的开发,0o2腐蚀问题已经 越来越严重地暴露出来了.如何控制c02腐蚀已成 为迫在眉睫需要解决的问题.而了解c02腐蚀的主 要影响因素是控制c02腐蚀的基础,目的就在于寻 找CO2腐蚀环境中其腐蚀可能发生的温度和压力范 围,为油田防腐提供参考.
1试验方法
试验用试样取自进口材料I55油管,试样规格 为25iiInx35n31nx3iTm3.将试样逐级用砂纸打磨. 丙酮清洗除油,清水冲洗和冷风吹干后,将试样相互 绝缘并安装在特制的防腐试样架上,放人高压釜中, 加入腐蚀介质.试验采用美国Cortest公司生产的 34MPa静态高压釜,试验装置如图1.通人高纯氮2 h以除氧,随后将高压釜密封,通人高纯c02,升温升 压,时间为7d.试验结束后,将试样架取出,用5% 浓度的盐酸溶液加上缓蚀荆除去腐蚀产物,将试样 清洗吹干后,称重并计算其失重腐蚀速率. 1—温度,压力设置,控制及报警器;2一温度,压 力传感器及测试撵头;卜—持评价试样;4一腐蚀 试验介质;卜_溶液循环系统;6__0气体
圉1高压釜试验装置
为了研究温度对腐蚀速率的影响,选用2.5MPa 的c02分压作为试验条件;随后,在研究CO2分压对 腐蚀速率的影响时,根据温度影响的试验结果取平 均腐蚀速率最大的温度点作为试验温度. 2试验结果
在相同的腐蚀介质中,温度和c02分压对腐蚀 速率的影响,其试验结果如图2和图3.从图2可以 收稿日期:2000-09-04
作者简介:赵国仙0968-),女.陕西西安人,硬士,工程师,现从事石油管材的腐蚀与防
护研究.
赵国仙,等:影响碳钢coz腐蚀速率因素的研究73? 清楚地观察到,随着温度的升高,平均腐蚀速率在 90?时达到最大值,随后随温度升高而降低.图3 表明,随CO2分压升高,腐蚀速率在2.5MPa时达到 峰值,随后约在3.5MPa时又下降了.
研究温度和c02分压对平均腐蚀速率的影响时 所选用的试验天数均为3d.为了研究试验时间对 平均腐蚀速率的影响,选7o?,90?,110?3个温 度点,采用2.5MPa的CO2分压进行试验,试验天数 为7d,结果如表1.从表1可以看到,随试验时间的 延长,试样的平均腐蚀速率降低了.
表1试验时间对平均腐蚀速率的影响inllll/8 l
2
静I
譬0
嚣
E
E
碍
舒
叠
墓
嚣
--._._.试验程度0??
图2温度对平均腐蚀速率的影响
coe丹压*2MPa
图3coz分压对平均J葡蚀速率的影响
(随图给出N80,P110材料情况)
3讨论
关于温度对腐蚀速率的影响,一般认为…,在 6o?左右,材料表面形成少量松软而且不致密的 FeCO3膜.这种膜附着力很差,基本不具有保护性. 在10o?左右,材料表面的膜最厚.但是,由于此时 温度依然较低,所以,生成的膜还不很致密.在有 FeCO3膜生成的地方材料被保护;而在投有FeCO3 膜生成或FeCO3膜已经脱落的地方形成一个局部腐 蚀区域,这个区域发展下去便是槽状,沟状或点蚀坑 腐蚀形态.在150?左右,材料表面生成的FeC.O3 膜较薄但是很致密,材料被膜保护,基本不再被腐 蚀.从图2的试验结果可以看出,在温度为90?左 右时,试样的平均腐蚀速率达到峰值.
计算c02腐蚀速率最常采用DeWaard公式_2J L0g".=5.8—1710/(0+273)+0.67Log(pco×),, 105
其中,".为腐蚀速率,n'ca/a;0为温度,?;p为 C的分压,Pa.
公式表明,随co2分压的增大,腐蚀速率升高. 但试验结果与公式并不完全一致.在由DeWaard 公式演化而来的腐蚀速率图谱中,co2分压最大仅 为1.0MPa,而试验中co2分压最大已经达到3.5 MPa左右.所以,可以认为,在C分压较高时,De Waard公式具有一定的局限性.因为C02分压增大 可能导致v~co3溶解度降低而使金属表面的FeC..O3 膜增多3,其保护作用掩盖了Co2分压的影响,
Masam1.tm的试验结果HJ也证明了这点.
试验时问对平均腐蚀速率的影响与Fo3膜的
生成有关.随试验时问延长,生成的FeC..O3膜增多
增厚,使腐蚀速率随之降低.所以,从表1中看到,
试验时间为3d和7d的平均腐蚀速率有如此太的
差距.但是,一般认为,当平均腐蚀速率降低到一定
程度时便基本保持恒定.所以,对应于恒定的腐蚀
速率有一个时间界限,对此,我们正在进一步研究.
4结论
在选定某油田的实际腐蚀工况环境中,当温度为
?,CO2分压为2.5?时,试样的平均腐蚀速率最
大;随着试验时间的延长,试样的平均腐蚀速率降低. 参考立麓:
[1]IkedsA.UedaM.S.CBehavlor0fCarlxmandCr
Steels,AdvancesincGo珊血[A].Vdwe1:n?eedi
0ftheCORROSION/830_l岫C.~azoei~inthe O丑andc岫hd豳扛y[c].1984.
[2]WmrdCDe…LotsUMilli~DE.Pt~:lieu'veModelforC02
C.~azoei~EI?DginWet?hrfwai~Cj].C.oe Io帆.1996.47(12):976-985. [33DI咿耐,Limde.Pmmetfiesh由0fcC.~azoei~ 0fCarbonSt~[J].C.~azoei~.1994. [4JK.C.sundMas~am'a,iICsshia.~,Ntmomura.C,orto-
slon0fC船landAlloyS慨kin叩】】BCO2ErlvLr~n- lrHI坞,Ad?minccD玎D?[A]Volume1:n?e曲
0ftheCORROSION/83匈m?cozGm?i锄inthe Oilandc?Ind?时[c].1984.
范文三:影响碳钢CO_2腐蚀速率因素的研究
影响碳钢 CO腐蚀速率因素的研究 2
赵国仙 ,严密林 ,陈长风 ,路民旭 ,冯耀荣
() 中国石油天然气集团公司 石油管材研究所 ,陕西 西安 710065
摘要 :采用某油田现场腐蚀工况环境 ,选择石油油管最常用材料 J 55 钢 ,进行温度 、CO分压 、试验时间等影响因素2
的研究 。结果发现 ,在 90 ?,2. 5 MPa 时 ,试样的平均腐蚀速率最低 ,而且平均腐蚀速率随时间的延长而降低 。
关键词 :油管 ;模拟环境 ; CO腐蚀 ; 材料评价 2
中图分类号 : TE9311204文献标识码 :A
Studies on infl uence factors of COcorrosion rate 2
ZHAO Guo2xian , YAN Mi2lin , CHEN Chang2Feng , LU Min2xu , FENG Yao2rong
( ) Tubular Goods Research Center of CN PC , Xi’an 710065 , ChinaAbstract :Corrosion rate of J 55 in the simulated field environment was studied. The effect of temperature ,COpartial pres2 2 sure and test time was considered. The results state that corrosion rate is the lowest when temperature is 90 ? and CO 2partial pressure is 2 . 5MPa . Corrosion rate decreased with the test time increaded.
Key words :tubing ; simulated field environment ;COcorrosion ;evaluation 2
油气田开发过程中 ,腐蚀是伴随全过程的严重 ,称重并计算其失重腐蚀速率 。 清洗吹干后
问题 。如何有效地防腐 ,关系到油田能否长期稳定
地发展 。近年来 ,由于 CO强化采油工艺的普遍推 2
广及深层含 CO油气层的开发 , CO腐蚀问题已经 2 2
越来越严重地暴露出来了 。如何控制 CO腐蚀已成 2
为迫在眉睫需要解决的问题 。而了解 CO腐蚀的主 2
要影响因素是控制 CO腐蚀的基础 ,目的就在于寻 2
找 CO腐蚀环境中其腐蚀可能发生的温度和压力范 2
围 ,为油田防腐提供参考 。
1 —温度 、压力设置 、控制及报警器 ; 2 —温度 、压力传感器及
测试探头 ; 3 —待评价试样 ; 4 —腐蚀试验介质 ;
5 —溶液循环系统 ;6 —CO气体 2 1 试验方法 图 1 高压釜试验装置
试验用试样取自进口材料 J 55 油管 ,试样规格 ,选用 2 . 5 MPa 为了研究温度对腐蚀速率的影响 为 25 mm ×35 mm ×3 mm 。将试样逐级用砂纸打磨 ,的 CO分压作为试验条件 ;随后 ,在研究 CO分压对 2 2 丙酮清洗除油 ,清水冲洗和冷风吹干后 ,将试样相互 腐蚀速率的影响时 ,根据温度影响的试验结果取平 绝缘并安装在特制的防腐试样架上 ,放入高压釜中 , 均腐蚀速率最大的温度点作为试验温度 。 加入腐蚀介质 。试验采用美国 Cortest 公司生产的
34 MPa 静态高压釜 ,试验装置如图 1 。通入高纯氮 2 2 试验结果 h 以除氧 ,随后将高压釜密封 ,通入高纯 CO,升温升 2
压 ,时间为 7 d 。试验结束后 ,将试样架取出 ,用 5 % 在相同的腐蚀介质中 ,温度和 CO分压对腐蚀 2 浓度的盐酸溶液加上缓蚀剂除去腐蚀产物 ,将试样 速率的影响 ,其试验结果如图 2 和图 3 。从图 2 可以
收稿日期 :2000209204
作者简介 :赵国仙 (19682) ,女 ,陕西西安人 ,硕士 ,工程师 ,现从事石油管材的腐蚀与防护研究 。
赵国仙 ,等 :影响碳钢 CO腐蚀速率因素的研究 ?73 ? 2
清楚地观察到 , 随着温度的升高 , 平均腐蚀速率在 , 材料被膜保护 , 基本不再被腐 膜较薄但是很致密
90 ?时达到最大值 ,随后随温度升高而降低 。图 3 蚀 。从图 2 的试验结果可以看出 ,在温度为 90 ?左 表明 ,随 CO分压升高 ,腐蚀速率在 2 . 5 MPa 时达到 右时 ,试样的平均腐蚀速率达到峰值 。 2 2 峰值 ,随后约在 3 . 5 MPa 时又下降了 。 计算 CO腐蚀速率最常采用 De Waard 公式2
5研究温度和 CO分压对平均腐蚀速率的影响时 θ) () ( 2 Log v= 5 . 8 - 1 710/ + 273+ 0 . 67Log p×10, c CO 2 所选用的试验天数均为 3 d 。为了研究试验时间对 其中 , v为 腐 蚀 速 率 , mm/ a ;θ 为 温 度 , ?; p为 c CO 2 平均腐蚀速率的影响 ,选 70 ?,90 ?,110 ? 3 个温 CO的分压 ,Pa 。 2
度点 ,采用 2 . 5 MPa 的 CO分压进行试验 ,试验天数 2 公式表明 ,随 CO分压的增大 ,腐蚀速率升高 。 2
但试验结果与公式并不完全一致 。在由 De Waard 为 7 d ,结果如表 1 。从表 1 可以看到 ,随试验时间的
公式演化而来的腐蚀速率图谱中 , CO分压最大仅 2 延长 ,试样的平均腐蚀速率降低了 。 为 1 . 0 MPa ,而试验中 CO分压最大已经达到 3 . 5 2 mm/ a 表 1 试验时间对平均腐蚀速率的影响 MPa 左右 。所以 ,可以认为 ,在 CO分压较高时 ,De 2
θ温度 / ? Waard 公式具有一定的局限性 。因为 CO分压增大 2 试验时间 t/ d 可能导致 FeCO溶解度降低而使金属表面的 FeCO 3 3 70 90 110 3 膜增 多, 其 保 护 作 用 掩 盖 了 CO分 压 的 影 响 , 2 3 1. 136 2 2. 323 9 1. 136 2 4 7 0. 542 8 0 . 959 6 0 . 681 1 Masamura 的试验结果也证明了这点 。 试验时间
对平均腐蚀速率的影响与 FeCO膜的 3
生成有关 。随试验时间延长 ,生成的 FeCO膜增多 3
增厚 ,使腐蚀速率随之降低 。所以 ,从表 1 中看到 ,
试验时间为 3 d 和 7 d 的平均腐蚀速率有如此大的
差距 。但是 ,一般认为 ,当平均腐蚀速率降低到一定
程度时便基本保持恒定 。所以 ,对应于恒定的腐蚀
速率有一个时间界限 ,对此 ,我们正在进一步研究 。图 2 温度对平均腐蚀速率的影响
4 结论
在选定某油田的实际腐蚀工况环境中 ,当温度为
90 ?,CO分压为 2. 5 MPa 时 ,试样的平均腐蚀速率最 2
大 ;随着试验时间的延长 ,试样的平均腐蚀速率降低 。
参考文献 :
1 Ikeda A ,Ueda M ,Mukai S. COBehavior of Carbon and Cr 2 图 3 CO分压对平均腐蚀速率的影响 2 Steels , Advances in COCorrosionA . Volume 1 : Proceeding 2 ()随图给出 N80 ,P110 材料情况
of the CORROSION/ 83 Symposium on COCorrosion in the 2
Oil and Gas IndustryC . 1984. 3 讨论 Waard C De ,Lotz U , Milliams D E. Predictive Model for CO 22 1关于温度对腐蚀速率的影响 , 一般认为 Corrosion Engineering in Wet Natural Gas Pipelines J . Cor 2 , 在
() rosion ,1996 ,47 12: 9762985. 60 ?左右 , 材料表面形成少量松软而且不致密 的
Arne Dugstad ,Liv Lunde . Parametric Study of COCorrosion 2 3 FeCO膜 。这种膜附着力很差 ,基本不具有保护性 。 3 of Carbon Steel J . Corrosion ,1994. 在 100 ?左右 ,材料表面的膜最厚 。但是 ,由于此时
Katsumi Masamura , Shuji Hashizume , Keiji Nunomura . Corro2 4 温度依然较低 , 所以 , 生成的膜还不很致密 。在有
sion of Carbon and Alloy Steels in Aqueous COEnviron2 FeCO膜生成的地方材料被保 护 ; 而 在 没 有 FeCO2 3 3
膜生成或 FeCO膜已经脱落的地方形成一个局部腐 ments ,Advances in COCorrosion A . Volume 1 : Proceeding 3 2
蚀区域 ,这个区域发展下去便是槽状 、沟状或点蚀坑 of the CORROSION/ 83 Symposium on COCorrosion in the 2 腐蚀形态 。在 150 ?左右 , 材料表面生成的 FeCO 3Oil and Gas IndustryC . 1984.
范文四:大气环境中碳钢腐蚀速率推测方法
第37卷第6期2016年6月
腐蚀与防护
ORROSION &PROTECTIONC
Vol.37 No.6
June2016
:/D201606015OI10.11973fsfh-y
大气环境中碳钢腐蚀速率推测方法
崔梦晨1,穆志纯1,付冬梅1,李晓刚2
()北京1北京11.北京科技大学自动化学院,00083;2.北京科技大学腐蚀与防护中心,00083
摘 要:为了研究气候环境因素对金属腐蚀速率的影响,推测它们的量化关系,以碳钢为例,将数据挖掘的方法应用于大气腐蚀试验站点的腐蚀速率数据和气候环境数据,建立了大气环境中推测碳钢腐蚀速率的模型,并得出腐蚀速率推测公式。腐蚀站点试验数据的验证结果表明:该方法有较高的推测准确度,对于全面了解我国不同地区的碳钢腐蚀状况具有指导意义。
关键词:腐蚀速率;碳钢;数据挖掘;大气环境
)中图分类号:T700G172 文献标志码:A 文章编号:00548X(20160650351---
culationofCarbonSteelCorrosionRateinAtmoshericEnvironmentSe pp
1112
,MU,,aCccFLUIMenhenZhihunU DoneiIXiaon---m-g ggg
;,,U(Beiin100083,ChinaofScienceandTechnoloBeiinSchoolofAutomationandElectricalEnineerinniversit1. jggyjgggy
),,U100083,ChinaBeiinBeiin2.CorrosionandProtectionCenterniversitofScienceandTechnolo jgjggyy
:,AbstracttheinfluenceofclimaticandenvironmentalfactorsoncorrosionrateandtheuantitativenordertostudI qy
,,relationbetweenclimaticandenvironmentalfactorsandcorrosionratecarbonsteelwaschosenassamleandthe pwasaliedtothedataofcorrosionrateandenvironmentalfactorsfromcorrosionsites.Amethodofdataminin ppg andmathematicalmodeltoseculatethecorrosionratebasedonclimaticandenvironmentaldatawassetu pp seculationformulawasobtained.Theresultsshowthatthismodelcanseculatethecorrosionrataofcarbonsteel pp,ustofullacuaintthecorrosionstatusindifferentreions.anditcanhelwithahihaccurac qgygyp
:;;;Kwordseatmoshericenvironmentorrosionratecarbonsteeldatamininc pgy 国际标 对于大气环境中碳钢腐蚀速率的研究,
准化组织建立了I通过润湿时间、二SO9223标准,氧化硫沉积速率、氯化物沉积速率三项因素判断大气环境中碳钢腐蚀等级,对应不同范围的腐蚀速
1]2]
。叶堤等[研究了大气污染对碳钢腐蚀速率的率[
带来威胁,造成重大的经济损失,其中,金属材料在
5]
。挖掘大气环境中腐蚀造成的损失占到一半以上[
气候环境因素与腐蚀速率的规律对于全面掌握不同地区的腐蚀状况进而合理有效地进行选材和腐蚀防
6]
。目前,护具有重要意义[关于碳钢腐蚀速率的研
影响,讨论了二氧化硫、二氧化氮等因素对碳钢腐蚀速率影响的强弱程度。龙风乐等子龙等
[4]
[3]
究大多集中于定性地讨论各环境因素与其相关性,未能定量给出根据气候环境数据推算碳钢腐蚀速率的计算公式,具有一定局限性。
本工作将数据挖掘的思想应用于腐蚀数据,综合考虑温度、湿度、污染性气体等7项因素对碳钢腐
7]
蚀速率的影响,应用数据拟合、区间嵌套循环搜素[
对管线钢的腐蚀
速率与温度、环境pH等因素的关系进行分析。唐
讨论了盐粒子液膜下碳钢腐蚀速率与环境
因素的关联性。
金属材料的腐蚀会给各种设备和建筑物的安全
收稿日期:01201546--
;基金项目:国家科技基础性工作专项(2012FY113000)973项目:海洋工程装备材料腐蚀与防护基础问题研究()2014CB643300
,通信作者:付冬梅(教授,博士,从事图像分析与处1963-)理、智能算法与控制、数据挖掘与数据共享的研究,010-dm2003@163.62334967,f
等方法建立了碳钢腐蚀速率推测公式,并对公式进行了试验验证。结果表明,该公式较为准确地量化了碳钢腐蚀速率与气候环境因素的关系,对全面了解我国各地区碳钢腐蚀强度提供指导。
1 气候环境因素对碳钢腐蚀速率的影响
影响金属腐蚀的因素分为气候因素和环境因
·503·
崔梦晨等:大气环境中碳钢腐蚀速率推测方法
素。气候因素包括大气相对湿度、降雨、气温、日照时间、盐粒子含量等。环境因素主要是指大气污染
8]
。物,其中硫化物和氮化物对金属腐蚀影响最大[
的关系。本工作所用气候环境数据来源于国家环境统计年鉴、各主要城市环境统计公报及国家材料环境腐蚀平台的年平均数据,碳钢腐蚀速率数据来源于腐蚀与防护网。在已经建成的15个大气腐蚀站点中,吐鲁番站、西沙站因建站较晚,大规模的金属腐蚀试验仍在进行中,暂时没有腐蚀速率试验结果。
11]
,从数据分布来看,万宁站是一个严重的离群点[
不同气候环境因素对碳钢腐蚀有促进或抑制作用。常温下,碳钢在大气中的腐蚀主要是吸氧腐蚀。吸氧腐蚀主要取决于构成电解质溶液的水份出现的机
9]
。二氧化会,所以湿度的增大会促进碳钢的腐蚀[
硫、二氧化氮为酸性气体,可溶于水膜,不仅增加了电解质溶液水膜的导电性,而且析氢腐蚀和吸氧腐
10]
。而年日照时蚀同时发生,从而增大了腐蚀速率[
为了保证所建模型的精度和泛化能力,暂不考虑该站的数据。最终选取拉萨、敦煌、漠河、库尔勒、西双版纳、琼海、沈阳、北京、广州、武汉、青岛、江津共各站点的环境2个腐蚀站点的数据作为建模数据,1
数据和碳钢腐蚀速率数据如表1所示。
为判断7项气候环境因素与碳钢腐蚀速率的相
12]
如表2所示。关性,求取对应泊松相关系数[温度、湿度、年降雨量、OS 由表2可见,2含量、
间长的地区往往污染小、降雨少,间接抑制了腐蚀的发生。
本工作全面考虑各气候环境因素的影响,选取温度、湿度、降雨量、日照时数、OSNO2含量,2含
-
量、沉积速率7项因素,挖掘其与碳钢腐蚀速率Cl
表1 站点气候环境数据和碳钢腐蚀速率数据
ab.1 DataofclimaticandenvironmentalfactorsandcorrosionratesofcarbonsteelfromcorrosionsitesT 腐蚀站点拉萨敦煌漠河库尔勒西双版纳琼海沈阳北京广州武汉青岛江津
年均温度/℃9.6 10.8 -1.7 11 1.62 7.42 77. 13.1 22.2 17.0 12.3 19.2
年均湿度/%46 45 64 47 83 87 68 54 71 76 72 80
年降雨量/mm405 39 486 48 1713 2134 736 616 1911 3 687 1060
年日照/h3 3257 2400 3050 1716 2078 2540 2444 1597 1680 2100 1140
SNOO2质量浓度2质量浓度
-
沉积速率Cl
腐蚀速率
-1
/()m·a-3-3-2-1
/(mg·m)/(g·m)/(g·m·d)7238
246101936374553587988
16 23 6 27 8 54 50 48 61 54 83
16 30 35 13 15 37 65 59 55 40 50
25 10 10 23 127 56 58 60 29 420 26
-
沉积速率与碳钢腐蚀速率为正相关NOlC2含量、
关系,促进腐蚀的发生;日照时间与碳钢腐蚀速率为
表2 气候环境因素对应的碳钢腐蚀速率泊松
相关系数
Tab.2 Pearsoncorrelationcoefficientofcorrosionrate corresondinclimaticandtoenvironmentalfactors pg 环境气候因素泊松相关系数环境气候因素泊松相关系数
年均温度420.
SO2含量0.87
年均湿度0.58 0.63
年降雨量0.380.56
年日照时间-0.76
负相关关系,增加日照时间会降低碳钢的腐蚀速率。
2 气候环境因素推算碳钢腐蚀速率建模
2.1 气候环境影响函数的定义
碳钢在大气环境中的腐蚀速率取决于各气候环境因素,各种因素综合起来促进碳钢发生腐蚀行为。为了表征大气环境下各因素对碳钢发生腐蚀的综合性影响,定义气候环境影响函数为:
7
-
沉积速率NOl2含量C
蚀速率的综合影响程度;ωi为各气候环境因素在气候环境影响函数中的权值,根据表2中各因素与碳钢腐蚀速率的正负相关性设定取值范围为[或0,1]];…,[为采用区间化的方法进di=1,02,7)-1,i(行线性映射后的7个气候环境因素数据,映射公
E=
式中:E为表征表2中7个气候环境因素对碳钢腐
·504·
i×di
∑ωi=1
2
()1
崔梦晨等:大气环境中碳钢腐蚀速率推测方法
13]
式[如下:
(aDiDi(2a1)max)()2+a2
Diimax-Dmin
式中:Di表示气候环境因素原始数据;Diimax和Dmin分别表示该因素原始数据中的最大值和最小值;
di=
[表示线性映射的目标区间范围,选择区间范aa1,2]
]。围为[2,0.80.
当与碳钢腐蚀速率为负相关的气候环境因素权正相关的气候环境因素权值取1时,值取-1,以对应2个腐蚀站点的环境影响函数值E为横坐标,1
的碳钢腐蚀速率为纵坐标,形成坐标图如图1所示
。
图1 气候环境影响函数值-碳钢腐蚀速率
Fofclimaticandenvironmentalimacti.1 Relationshi pgp
functionvalueandcorrosionrate
图2 区间嵌套循环搜索流程图
Fsearchi.2 Flowchartofintervalnestedloo gp
碳钢腐蚀速率随气候环境影响函 由图1可见,
数值的增大而增大。如果各气候环境因素的权值在[]的范围内取特定值时,或[恰有碳钢腐0]0,1-1,蚀速率随气候环境影响函数值的变化趋势符合某种递增的函数关系,则这种函数关系定量描述了气候环境影响和碳钢腐蚀速率的关系。
*2.2 气候环境影响函数中最优权值ωi的确定
线性、二次、指数函数关系在特定数值区间为常
[表示各权图2中v表示碳钢腐蚀速率,abi,i]值的搜索范围,根据表2中对应各因素与碳钢腐蚀速率的正负相关性设定各权值初始搜索范围为[0,。初始化λ为0.]目标误差或[N为5,0]25,1-1,
率为0.分别找到对05。根据图2所示的搜索方法,应线性、二次、指数三种拟合关系的气候环境因素最优权值,并按照相应的拟合关系对环境影响函数值和碳钢腐蚀速率进行拟合,见图3~5。
2.1线性拟合模型2.
对应温度、湿度、降雨量、日照时数、OS2含量,
-
沉积速率7项因素的最优权值集合lCNO2含量,
*
…,}{为{i=1,2,31,0.12,0.03,0,0.75,7)0.ωi(
见的单调递增函数,基于以上三种函数关系对环境影响函数值与碳钢腐蚀速率进行拟合。最小二乘拟合是常用的一种数据拟合方法,以误差平方和最小
4]1
。为了保证模型对各个等级的腐作为拟合目标[
蚀速率均有较高的推测准确度,对低等级腐蚀速率降低容错空间,高等级腐蚀速率适当增大容错空间,以平均误差率最小为目标对最小二乘法进行了改进。对应不同的拟合函数关系,采用区间嵌套循环搜索的方法分别找出7个气候环境因素在环境影响
*
…,,使得环境影响函函数中的权值ωi=1,2,7)i(
}。对应的气候环境影响函数值E与碳0.38,0.84钢腐蚀速率vcorr的拟合关系为
()vE-532.11.63corr=1
2.2.2二次函数拟合模型
对应温度、湿度、降雨量、日照时数、OS2含量,
-
沉积速率7项因素的最优权值集合lNOC2含量,
*
…,)}{分别为{i=1,2,42,0.11,0,-0.17,70.ωi(
数值与碳钢腐蚀速率的平均拟合误差率最小,并把该组权值记为最优权值,区间嵌套循环搜索方法计算步骤如图2所示
。
。对应的气候环境影响函数值E0.98,0.41,0.77}
·505·
崔梦晨等:大气环境中碳钢腐蚀速率推测方法
图3 气候环境影响函数值-腐蚀速率的线性函数拟合Fi.3 Linearreressionmodelofclimaticand ggenvironmentalimactfunctionvalueandcorrosionrat
e p
图5 气候环境影响函数值-腐蚀速率的指数函数拟合i.5 ExonentialfunctionreressionmodelofclimaticF gpgndenvironmentalimactfunctionvalueandcorrosionrate p
*
{…,}分别为{i=1,2,51,0.29,0.11,7)0.ωi(
}。气候环境影响函数值与-0.09,0.99,0.51,0.75
碳钢腐蚀速率vcorr的拟合关系为
2.5E+1.937
()v0.25-2corr=e
气候环境影响函数中各气候环 从图3~5可见,
境因素权值取最优权值时,各站点的气候环境影响
(
)
函数值与碳钢腐蚀速率整体上符合对应的函数关
图4 气候环境影响函数值腐蚀速率的二次函数拟合i.4QuadraticfunctionreressionmodelofclimaticandF ggenvironmentalimactfunctionvalueandcorrosionrate p
系,即呈现出由气候环境推算碳钢腐蚀速率的一般规律。
2.3 气候环境因素推测碳钢腐蚀速率量化关系
为了验证基于三个不同拟合函数的模型对碳钢腐蚀速率的推测准确度,选取了不同等级的5个腐
15]
。每次检验均以所蚀站点数据进行准确性检验[
与碳钢腐蚀速率vcorr的拟合关系为
()vE2-1E-102.76.40.94corr=1
2.2.3指数函数拟合模型
对应温度、湿度、降雨量、日照时数、OS2含量,
-
沉积速率7项因素的最优权值集
合lNOC2含量,
选站点中的1个为测试样本,用其余11个站点的数据进行建模,准确度比较如表3所示。
表3 模型准确度比较
Tab.3 Comarisonofthemodelaccurac py
腐蚀站点敦煌
沈阳北京武汉江津
试验数据
-1
)/(m·aμ
线性模型
-1
)准确度/%数据/(m·aμ
二次函数模型
-1
)数据/(m·aμ
指数函数模型
-1
)数据/(m·aμ
准确度/%83
84 85 90 75
准确度/%80
83889490
4
37 45 58 88 85.
35.8 53.9 51.6 64.0 55
97 80 89 72 4.7
31.2 51.8 52.2 66.1 3.2
30.8 50.1 61.4 96.6
线性模型和二次函数拟合模 从表3可以看出,
型在高腐蚀等级站点江津出现了较大误差,而指数函数拟合模型在五个站点均较好地预测了腐蚀速率,且平均准确度最高,因此选择指数函数作为气候环境影响函数值和碳钢腐蚀速率的拟合关系。
根据上述研究过程,最终确定了由气候环境因素推算各地碳钢腐蚀速率的计算公式为
2222
(0.5dddd.2.1.019191+02+03-04+E=222
0.9ddd.5.79155+06+07)(37)E+2.51.9
20.-2corr=e()6
式中:E为气候环境影响函数值;vcorr表示碳钢腐蚀…、/;速率,单位为μdddma1、2、7分别表示年平均
温度,年平均湿度、年平均降雨量、年平均日照时间、
·506·
崔梦晨等:大气环境中碳钢腐蚀速率推测方法
-
沉积速率经过区间化处理SOlNOC2含量、2含量、
后的数据。
()西南地区各城市碳钢腐蚀速率差异很大,4
/,该腐其中川渝地区的碳钢腐蚀速率高于60μma蚀特点与其温湿度大、空气中硫化物和氮化物含量
19];云南地区高、易形成酸雨的气候环境特点相符[
3 碳钢腐蚀速率推测公式的应用
我国具有多种气候类型,不同气候类型的区域金属腐蚀强度差异很大蚀性调查
[17]
[16]
。我国自然环境大气腐
的昆明和西双版纳为非工业城市,污染性气体含量/。低,沿海较远,对应碳钢腐蚀速率都低于30μma
通过本方法推测出的各区域腐蚀情况整体上与专家的判断相符,其中中部地区由于工业的发展造成大气中污染性气体含量升高,金属腐蚀速率相对本世纪初有了一定程度的增大,云南的西双版纳站/)/)和昆明推测数据(点试验数据(9μma29μma1
与专家的判断存在一定的出入,需要做进一步的分析。
对金属大气腐蚀特性的区域划分做出
了研究。其中,西北内陆是较干旱的地区,腐蚀现象非常轻微;东部地区有着较为明显的腐蚀发生,并随着纬度的升高强度逐渐降低;长江以南黄河以北区域的金属腐蚀状况不强;海南岛及西双版纳等热带湿润地区是较强的腐蚀区域。
)根据式(及全国各主要城市的环境统计数据,6分别计算了不同地区各主要城市的碳钢腐蚀速率如表4所示。
表4 各地区主要城市碳钢腐蚀速率推测结果
Tab.4 Seculatedresultsofcorbonsteelcorrosionrates p
inmaorcitiesofdifferentreions jg
区域西北地区
城市乌鲁木齐呼和浩特天津
沿海地区东北地区中部地区西南地区
福州烟台大连太原南昌重庆昆明
腐蚀速率
-1
/(m·a)
4 结论
()建立了通过大气环境数据推测碳钢腐蚀速1
率的模型,并得出碳钢腐蚀速率推测公式。()根据腐蚀速率推测公式和各主要城市环境2统计数据,推算了不同地理区域内主要城市的碳钢腐蚀速率,分析了各区域的腐蚀特点。
本工作还存在诸多不足,如未能利用离群点万宁站的试验数据参与建模;区域腐蚀特点的分析与专家的判断还存在一定出入,需进一步探讨。
参考文献:
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·507·
城市银川西宁上海厦门海口长春石家庄长沙成都
腐蚀速率
-1
/(m·a)
城市兰州西安杭州威海温州哈尔滨郑州合肥贵阳
腐蚀速率
-1
/(m·a)
52200542775324056492
411285506702932416
913159715252840343
从表4可以看出,我国各地理区域的碳钢腐蚀速率差异很大,具体表现为:
()西北地区碳钢腐蚀速率很低,该腐蚀特点1
与西北地区干旱少雨、沿海距离远、空气中氯离子含量极低的气候环境特点相对应。
()沿海地区由于潮湿多雨,靠近海岸线,空气2
18]
的气候特点造成其碳钢腐蚀速中氯离子含量高[
/率很高,大部分城市都在50μma以上。
()东北地区由于年平均温度低,大气中污染3性气体含量偏低等原因造成其腐蚀速率整体偏低;湿度中部城市距离海岸线的距离大多超过400km,及氯离子含量均低于沿海城市,但其中很多城市为重工业城市,污染严重,对应的碳钢腐蚀速率集中在/。0~50μma3
王震亚等:基于老化机理的核电厂机械贯穿件检查和试验技术
压到最大事故峰值压力,并对压降与泄漏率进行测量。AP1000机组的机械贯穿件B类试验的试验计划见表4。
表4 机械贯穿件B类试验的试验计划
Tab.4 TeBtestinscheduleofmechanicalenetration ypgp
assembly
试验对象人员闸门设备闸门燃料运输通道快开管道盲板主管水贯穿件膨胀波纹管主蒸汽贯穿件膨胀波纹管
备用贯穿件
数量
试验方法
试验周期选项A选项B
验收准则
t2.ice1989.WashintonDC:NRC,1989:1- g
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entofaeinofmaornuclearowerlantom -ggjppp :nentsimortanttosafetconcretecontainmentbuild- py[]nsS.ig
[]11SMEBPVCSectionXI-2013 Rulesforinervices A -
[]insectionofnuclearowerlantonentsS. pppp
、注2)2压降法/流量补偿法≤6月≤30月注1)
2压降法/流量补偿法≤2年≤30月注1)1压降法/流量补偿法≤2年≤30月注1)2压降法/流量补偿法≤2年≤30月注1)2压降法/流量补偿法≤2年≤30月3压降法/流量补偿法≤2年≤30月
注1)注1)
事故工况下允许泄注:6La(La:1)B类和C类两类局部试验的允许泄漏率不高于0.
;漏到安全壳外的放射性汽水混合物的最大泄漏率)2)人员闸门应满足技术规格书
中所规定的关于泄漏率的可接受准则
5 结论
()机械贯穿件的主要老化机理及造成的影响1包括:全面腐蚀、点蚀和缝隙腐蚀导致材料损失,循环载荷导致开裂及累计疲劳损伤,人员闸门锁、铰链、盖板等机械结构磨损和垫圈磨损等导致密封性降低,以及螺栓连接件自松动导致预载荷损失。()将老化分析结果,联合ASME规范第XI2
卷所确定的安全壳在役检查大纲、0CFR50附录J1确定的安全壳泄漏率试验大纲,可更针对性地对机械贯穿件进行监测。
()以上工作将有利于AP1000安全壳老化大3纲的建立,并适用于定期安全评审。
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(上接第507页)
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·512·
范文五:腐蚀速率
腐蚀裕量应根据预期的容器寿命 B 和介质对 金属材料 的腐蚀速 率 K 来确定,即:C2=K*B。一般容器寿命按 10年考虑,塔、反应 器等按 20年考虑。腐蚀速率可从腐蚀手册、化工物性手册及国外有 关资料等查取或者实际运行 “ 挂片 ” 试验确定。
也可参考以下参数确定:
1、 腐蚀程度:无腐蚀, 腐蚀速率小于 0.05mm/年, 腐蚀裕量为 0mm ;
2、腐蚀程度:轻微腐蚀,腐蚀速率 0.05~0.13mm/年,腐蚀裕量为 大于等于 1mm ;
3、腐蚀程度:有腐蚀,腐蚀速率 0.13~0.25mm/年,腐蚀裕量为大 于等于 2mm ;
4、腐蚀程度:严重腐蚀,腐蚀速率大于 0.25/年,腐蚀裕量为大于等 于 3mm 。
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