模拟海洋静水压力、温度对X65管线钢冲刷腐蚀的影响研究

摘要

X65管线钢在服役的过程中，经常受到海洋环境的冲刷腐蚀，从而导致管道性能恶化，严重时还可能会使管道发生破坏事故，造成巨大的经济损失和环境污染。再加上随着对海洋石油天然气的开发和利用，使得管线钢的应用范围从表层海水进一步扩大到具有一定深度的海洋环境，而海洋静水压力和低温环境是这些环境所特有的腐蚀条件。然而目前国内外对于在冲刷腐蚀环境下，静水压力或低温环境对于X65管线钢冲刷腐蚀的影响还鲜有报道。因此，本文选取国产X65管线钢为研究对象，利用自行研制的冲刷模拟装置，采用动电位极化曲线测试、电化学阻抗谱测试、扫描电子显微镜、激光拉曼光谱图等测试方法，首先研究X65管线钢在这种装置下的冲刷腐蚀行为，然后探讨静水压力和低温环境对于不同冲刷腐蚀体系下的影响，从而对于管线钢的海洋防护措施和寿命预测提供必要的理论和实验依据，主要的研究结果如下：
　　增大冲蚀介质的转速无论对于X65管线钢的纯NaCl溶液，还是在含砂的NaCl溶液的冲刷腐蚀都能加快X65管线钢的腐蚀速率。在纯液相冲刷腐蚀中，极化曲线的结果显示阳极反应和阴极反应都随着随着转速的增大而增强，这表明基体溶解和传质作用都随着流速进一步变大，试样也由静态浸泡时的均匀腐蚀向着均匀与局部混合腐蚀的破坏形式转变。在含砂的NaCl溶液冲刷腐蚀下，随着转速的增大，阳极电流密度由于固相颗粒的冲击导致金属表面活性溶解的增大而加剧，阴极反应则相对影响较小。在固液冲刷介质转速大于临界速度（约200 rpm）后，腐蚀电流密度显著增大，冲蚀坑变得十分密集，深度和直径进一步扩大。
　　在增加静水压力的环境下，经过液相冲刷腐蚀后的X65管线钢试样的极化曲线显示出自腐蚀电位负移，腐蚀电流密度变小，腐蚀速率降低。试样表面的局部腐蚀随着静水压力的增加而逐渐加剧，这是因为静水压力能够通过促进Cl-通过腐蚀产物的渗透能力，加快Cl-对基材表面的吸附能力，从而加速点蚀和局部腐蚀的成形和生长进程。另一方面，静水压力也减弱X65管线钢的表面均匀腐蚀程度，使得总的冲刷腐蚀速率下降。
　　在低温的环境下，经过固液冲刷腐蚀后的X65管线钢试样随时间变化的开路电位向正移动，极化曲线自腐蚀电位也逐渐正移，阳极极化曲线中电流缓慢增长的电位区间得到扩大，阴极反应则变化不大。低温下的电流密度降低明显，冲蚀坑数量较少，深度较浅，只是呈现轻微的腐蚀状态，整体腐蚀速率显著降低。通过激光拉曼光谱图分析结果表明，温度的降低对于腐蚀产物锈层组分的影响不大。

目录

第一章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 管线钢的海洋应用及研究

1.3 管线钢的海洋环境腐蚀行为

1.4 冲刷腐蚀的研究概况

1.5 管线钢的冲刷腐蚀行为研究现状

1.6 本文研究的主要内容

第二章 实验部分及研究方法

2.1 实验材料

2.2 实验试样制备及实验介质

2.3模拟冲刷环境设备及条件控制

2.4 电化学腐蚀行为测试

2.5 腐蚀形貌及成分分析

2.6 腐蚀锈层组分分析

第三章 不同参数对X65管线钢单相液流冲刷腐蚀行为的影响研究

3.1 引言

3.2 X65管线钢在不同转速下的冲刷腐蚀研究

3.3 静水压力对X65管线钢的冲刷腐蚀行为影响的研究

3.4 本章小结

第四章 不同参数对X65管线钢固液双相冲刷腐蚀行为的影响研究

4.1 引言

4.2 介质转速对X65管线钢固液冲刷腐蚀行为的影响

4.3 温度对X65管线钢固液冲刷腐蚀行为影响

4.4 本章小结

结论

参考文献

硕士期间成果

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致谢