温度对典型管线钢在土壤中的腐蚀及阴极保护的影响研究

摘要

管线钢在我国的应用十分广泛，其主要使用在我国的石油、石化、天然气的输送管线系统，以及各个油田的油气井、储气井等设施结构中，然而腐蚀对该材料的危害性极大，阴极保护技术是管线钢腐蚀控制的一种重要防护手段，但是管线钢服役条件的一个突出特点就是温度的改变。因此针对温度条件设计合理的阴极保护技术将会对管道的运行提供可靠保障。
　　本文模拟了不同温度、不同湿度的土壤环境，采用电化学测试手段研究16Mn钢和X65钢不同温度、湿度对阴极保护电位和渗氢电位的影响规律，采集两种管线钢的腐蚀表面形貌，对比分析各种环境下的腐蚀原理，分析不同温度湿度条件下两种管线钢的腐蚀行为和阴极保护参数的范围，为实际工程实践选取适当的阴极保护参数提供参考，研究结果为：
　　在对腐蚀行为的研究过程中：通过失重实验后的腐蚀形貌特征，我们可以看出两种钢材的腐蚀形貌在相同湿度土壤中没有明显的差异，在低湿度情况下金属以点蚀和局部腐蚀为主，高湿度情况下以均匀腐蚀为主，通过分析极化曲线特征，得到各土壤环境的腐蚀电位与腐蚀电流密度，随着温度的升高腐蚀电位整体处于负移的趋势，腐蚀电流逐渐增大，说明温度的升高其腐蚀情况越严重，由于两种管线钢同属低合金结构钢，材料主要受到环境因素影响导致在土壤中的腐蚀行为并没有显著差异。
　　在对保护电位的研究过程中：极化曲线的结果表明，其保护电位随温度的升高均为负移的趋势。通过与渗氢电位的比较，可知两种钢的保护电位均正于渗氢电位，因此可知该保护电位适用于所设定的环境。从40℃开始“-0.85VCSE标准”在非常温下不适合。两种钢随着湿度、温度的升高出现的阳极区出现受扩散控制的现象，这可能是由于 X65钢和16Mn钢的表面堆积形成土壤与腐蚀产物的混合结构，对阳极极化条件下铁离子的扩散的阻碍造成的，而在高温下扩散现象减弱，这可能是混合结构的稳定性降低，以及离子扩散速度加快导致。
　　在对渗氢电位的研究过程中：通过分析交流阻抗特征，利用混合电位理论得出16Mn钢和 X65钢在不同土壤环境中，不同温度下的渗氢电位，各个土壤环境下随着温度的升高渗氢电位均表现为负移的趋势。不同温度下 X65钢在NaCl溶液(wt=3.5％)溶液中的渗氢实验结果表明，氢的扩散系数将会随着温度的升高而降低，所测出的渗氢电流密度明显增大，渗氢电位的确会随着温度升高而负移，并且氢在X65钢表面充氢端的氢浓度上升。

目录

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第1章绪论

1.1引言

1.2典型管线钢的土壤腐蚀

1.3典型管线钢的阴极保护原理

1.4研究内容和意义

第2章实验材料、设备及方法

2.1实验材料与设备

2.2实验装置

2.3实验方法

第3章 温度对典型管线钢在土壤的腐蚀行为的影响

3.1交流阻抗谱特征

3.2极化曲线特征

3.3 16Mn和X65钢腐蚀行为的差异

3.4本章小结

第4章温度对典型管线钢的渗氢行为的影响

4.1不同温度下X65钢在NaCl溶液(wt=3.5%)中渗氢特征

4.2温度对X65钢渗氢参数的影响

4.3本章小结

第5章结论

5.1温度对埋地典型管线钢的腐蚀形貌的影响

5.2温度对埋地典型管线钢阴极保护特征参数的影响

5.3温度对典型管线钢的渗氢行为的影响

参考文献

发表论文及参加科研情况

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