X80管线钢焊接接头非均匀梯度特征对H2S腐蚀的影响机理研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51805285
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    24.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0508.成形制造
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2021-12-31

项目摘要

Hydrogen sulfide (H2S) corrosion is one of the main threats that the pipeline faces. The H2S corrosion for every zone in welded joint is diverse because of the microstructure gradients and residual stress gradients. The local corrosion perforation and breakage can be caused by the corrosion inhomogeneity in welded joint, which threatens the pipeline operation safety seriously. Many researchers studied the corrosion behavior in every zone of welded joint separately and ignored the interaction effect among different zones. In the present study, the X80 pipeline steel welded joint will be immersed in the H2S environment entirely to study the distinction for corrosion process in different zones. The electrochemical corrosion kinetics for welded joint will be analyzed and the influence mechanism of galvanic effect, introduced by microstructure gradients, on corrosion process will be studied. In addition, the hydrogen distribution regular in welded joint will be obtained by hydrogen permeation tests combined with calculated results. Effects of the different corrosion products formed on different zones on hydrogen permeation will be analyzed and effects of residual stress on hydrogen traps, like dislocations and grain boundaries, will be studied. What’s more, the effect mechanisms of inhomogeneity in welded joint on the sulfide stress corrosion cracking will be studied to analyze the effects of microstructure gradients, hydrogen distribution regular and corrosion product films on the origin and extension of cracking. This research will help clarify the H2S corrosion failure mechanism in high strength pipeline steel welded joint, and provide the theoretical basis to improve weld quality of pipelines.
H2S腐蚀是管线面临的主要威胁之一。显微组织梯度和残余应力梯度的存在使焊接接头各区域的H2S腐蚀存在差异,接头腐蚀的不均匀性可造成局部穿孔或断裂的发生,严重威胁管线运行安全。以往的研究往往将接头各区域分开单独研究,忽略了各区域之间的相互影响。本项目采用X80管线钢焊接接头整体浸泡的方法,研究不同区域腐蚀过程的差异性,解析焊接接头电化学腐蚀动力学,分析组织梯度引起的电偶效应对腐蚀过程的作用机理。通过氢渗透实验结合软件分析,获得焊接接头氢分布规律,分析各区域腐蚀产物膜特征的差异性对氢渗透的影响,并探究残余应力对位错、晶界等氢陷阱的束缚氢能力的影响。研究焊接接头的非均匀性对硫化物应力腐蚀开裂的作用机理,分析显微组织梯度、氢分布规律和腐蚀产物膜特征对裂纹起源和扩展的影响。该研究成果有助于揭示高强管线钢焊接接头在H2S环境中的腐蚀失效机理,为管线的焊接质量控制提供理论依据。

结项摘要

本项目以X80管线钢焊接接头为研究对象,研究了各区域显微组织及M/A组元特征的差异,并分析了峰值温度、冷却速度等对粗晶区、临界粗晶区显微组织的影响;研究了焊接接头存在的电偶效应,采用整体浸泡的方式研究了各区域在H2S环境中电化学腐蚀行为的差异;探究了焊接热影响区氢渗透行为的差异及其机理;分析了焊接接头硫化物应力腐蚀开裂行为及其机理。研究发现,焊接接头各区域显微组织差异明显;随着峰值温度的升高,焊接热影响区M/A组元的含量逐渐降低;一次峰值温度的差异会影响临界粗晶区M/A组元严重粗化的临界温度,超过上临界温度后,临界粗晶区M/A组元不再粗化,但其含量不变;冷却速度越快(冷却时间越短),M/A组元粗化程度越严重。在H2S环境整体浸泡过程中,各区域电化学腐蚀行为差异较大且与浸泡时间有关;在24-72h内时耐蚀性顺序为热影响区>焊缝>母材,腐蚀96h后转变为焊缝>母材>热影响区,这与各区域腐蚀产物特征的转变有关;在各区域均存在一定的腐蚀不均现象,但不存在点蚀孔,腐蚀凹槽主要位于M/A组元处。与母材相比,热影响区更容易引起氢的聚集;随着峰值温度升高,热影响区氢的聚集程度降低,这与M/A组元含量减少有关;增加冷却速度,粗晶区氢的聚集程度上升,主要是出现了部分马氏体,且铁素体含量降低所致;发生M/A组元严重粗化的临界粗晶区的氢聚集程度远大于未粗化的,且冷速越快,聚集程度越大。在H2S环境中,X80管线钢母材和焊接接头的塑性和强度损失均较大,且焊接接头的硫化物应力腐蚀开裂敏感性远高于母材;一般断裂在热影响区,这与其电化学腐蚀速率较快且不均匀、氢容易聚集有关。基于上述创新性成果,项目资助发表论文9篇,录用2篇,申请或授权专利6项,培养硕士生8名,其中3名已毕业。项目投入直接经费24万元,支出15.1357万元,各项支出均按照预算进行,剩余经费8.8643万元,计划用于本项目研究的后续支出。

项目成果

期刊论文数量(9)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(6)
Effect of the Local Damage of a Sulfide Film Formed on Steel Surfaces in H2S Environments
H2S环境下钢材表面形成的硫化物膜局部损伤的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Int. J. Electrochem. Sci.
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Wei Zhao
  • 通讯作者:
    Wei Zhao
一种基于E-R 图模型的装备维修数据记录方法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    齐鲁工业大学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘娜;李德林;赵伟;王燕;乔晋巍;任纪仲
  • 通讯作者:
    任纪仲
Microstructure and Corrosion Resistance to H2S in the Welded Joints of X80 Pipeline Steel
X80管线钢焊接接头的显微组织及耐H2S腐蚀性能
  • DOI:
    10.3390/met9121325
  • 发表时间:
    2019-12-01
  • 期刊:
    METALS
  • 影响因子:
    2.9
  • 作者:
    Wang, Jian-Bao;Xiao, Guang-Chun;Rao, Wei-Feng
  • 通讯作者:
    Rao, Wei-Feng
正交试验法研究X80管线钢在CO2环境中的腐蚀行为
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    齐鲁工业大学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王佳;赵伟;张辉
  • 通讯作者:
    张辉
离焦量对激光熔覆TiCoNiCrFe高熵合金涂层 组织与性能的影响研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    齐鲁工业大学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    于克东;赵伟;张辉
  • 通讯作者:
    张辉

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其他文献

政务电子地图协同更新方法研究——以南京市为例
  • DOI:
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  • 期刊:
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  • 影响因子:
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  • 作者:
    尹向军;余斌;王芙蓉;诸敏秋;黄华月;赵伟
  • 通讯作者:
    赵伟
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
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基于参考分离系统的变步长源分离方法
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  • 期刊:
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
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  • DOI:
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    2018
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重力梯度数据模拟及其在惯性导航中的应用
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  • 发表时间:
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    赵伟;王正涛;马强
  • 通讯作者:
    马强

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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