剥离涂层下管线钢腐蚀行为

发布时间：2017-10-29 15:08

  本文关键词：剥离涂层下管线钢腐蚀行为

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【摘要】：埋地管线通常采用外防腐蚀涂层和阴极保护(CP)联合防护。涂层能够使基体与腐蚀性介质隔离,起到物理屏障作用；阴极保护作为防腐涂层的辅助手段,对裸露金属实施电化学保护,进而防止或减缓金属腐蚀。外防腐蚀涂层为屏蔽性管道防腐层或是涂层在运输、安装和使用过程中破损,阴极保护电流无法到达管线钢表面,土壤电解质就会渗入到外防腐蚀涂层与管线钢基体之间的缝隙内,造成管线钢腐蚀。若土壤环境中含有丰富的CO2,CO2就会在压差的作用下渗入,溶于土壤介质后形成弱酸碳酸,管线钢在此环境下易发生危害性极大的近中性pH值应力腐蚀开裂,造成巨大的经济损失和人员伤亡。本文通过自制矩形缝隙实验装置模拟涂层剥离后管线钢腐蚀,自制钨/氧化钨pH电极原位测量剥离涂层下缝隙内局部pH值。采用微电极技术、微观分析技术及电化学阻抗谱技术,对有、无阴极保护下,剥离涂层下缝隙内X80钢局部电位、局部电流和腐蚀微环境变化进行研究,探索X80钢腐蚀规律,为埋地管线钢腐蚀与防护提供理论依据。本文研究了无阴极保护情况下,5%CO2/N2气氛下酸性红壤浸出液剥离涂层下缝隙内受力与不受力X80钢腐蚀行为。结果表明,缝口处试样腐蚀最为严重,随距缝口距离的增加,缝隙内X80腐蚀逐渐减弱。不受力试样表面表现为均匀腐蚀,而受力试样表面出现微裂纹,且随着实验时间的延长,微裂纹聚集成团簇状,腐蚀加重。本文对不同阴极保护电位下剥离涂层下缝隙内X80钢局部电位、局部电流、微环境变化进行了研究。结果表明,外加电位的负移,有利于阴极保护电流的渗入,但当缝口处控制电位达到-1200mVvs.SCE时,缝口处大量析氢,阻碍阴极保护电流渗入,引起X80钢氢脆,促进了涂层的进一步剥离,此电位不能用于管线钢保护。本文通过采用电化学阻抗谱技术对不同温度(20~75℃)临界水饱和状态土壤环境下X80钢的腐蚀行为进行研究,结合动力学理论分析X80钢腐蚀动力学,探究环境温度对埋地管线钢腐蚀行为的作用机理。结果表明,X80钢在红壤中的EIS由高频区土壤容抗弧和低频区界面过程容抗弧组成。温度升高,腐蚀速度增加。反应动力学分析表明,X80钢在酸性红壤中的腐蚀是体系混乱度减小的吸热反应。本文采用恒电流脉冲技术(GPM)检测管线钢在酸性红壤环境下的腐蚀速率,并与极化曲线技术对照,验证恒电流脉冲技术快速检测管线钢腐蚀速率的可行性。结果表明,两种测试方法在预测X80钢腐蚀速率方面有较好相关性。恒电流脉冲技术可快速获取材料界面腐蚀动力学参数,且对体系扰动小,适合于现场土壤腐蚀监测。
【关键词】：剥离涂层 阴极保护 管线钢 酸性红壤浸出液 恒电流脉冲技术
【学位授予单位】：沈阳理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG142.1
【目录】：

• 摘要6-8
• Abstract8-15
• 第1章 绪论15-30
• 1.1 前言15
• 1.2 埋地管线剥离涂层下缝隙内局部腐蚀15-22
• 1.2.1 涂层失效及管体腐蚀16-17
• 1.2.2 自然腐蚀状态下缝隙腐蚀17-18
• 1.2.3 剥离涂层下阴极保护18-19
• 1.2.4 剥离涂层下影响因素19
• 1.2.5 剥离涂层下局部环境演化19-20
• 1.2.6 剥离涂层下应力腐蚀20-22
• 1.3 X80钢酸性土壤腐蚀22-25
• 1.3.1 酸性红壤22
• 1.3.2 X80钢酸性土壤腐蚀类型22-23
• 1.3.3 X80钢酸性土壤腐蚀影响因素23-25
• 1.4 土壤腐蚀试验研究方法25-28
• 1.4.1 现场埋设试验25
• 1.4.2 实验室模拟加速实验25-26
• 1.4.3 土壤腐蚀电化学研究技术26-27
• 1.4.4 表面分析27-28
• 1.5 本论文的研究目的28-29
• 1.5.1 剥离涂层下管线钢腐蚀行为28
• 1.5.2 环境影响因素—温度28-29
• 1.5.3 恒电流脉冲技术29
• 1.6 本论文的主要研究内容29-30
• 第2章 酸性土壤环境中剥离涂层下缝隙内X80钢腐蚀行为30-52
• 2.1 前言30
• 2.2 实验方法30-34
• 2.2.1 剥离涂层实验装置30-32
• 2.2.2 实验材料32-33
• 2.2.3 土壤浸出液33
• 2.2.4 钨/氧化钨电极的制备33
• 2.2.5 实验装置组装33-34
• 2.3 测试方法34-35
• 2.3.1 溶液pH和电导率34
• 2.3.2 钨/氧化钨电极性能测试34
• 2.3.3 腐蚀电位34
• 2.3.4 腐蚀电流34-35
• 2.3.5 电化学测试35
• 2.3.6 表面形貌及成分分析35
• 2.4 实验结果35-41
• 2.4.1 W/WO_3 pH电极性能曲线35-36
• 2.4.2 剥离涂层下闭塞区局部电化学环境36-38
• 2.4.3 剥离涂层下缝隙内X80钢微观形貌分析38-41
• 2.5 剥离涂层下缝隙内X80钢电化学阻抗谱41-46
• 2.5.1 阻抗谱随距缝口距离的变化41-44
• 2.5.2 阻抗谱随时间变化44-46
• 2.6 结果与讨论46-51
• 2.6.1 电化学阻抗谱解析46-49
• 2.6.2 剥离涂层下缝隙内电化学反应49-51
• 2.7 小结51-52
• 第3章 埋地管线阴极保护剥离涂层下薄液腐蚀特征及演化52-65
• 3.1 前言52
• 3.2 模拟矩形缝隙试验装置52
• 3.3 实验方法52-54
• 3.3.1 实验材料52-53
• 3.3.2 土壤浸出液53
• 3.3.3 阴极保护电位的设置53
• 3.3.4 电位和电流测量53-54
• 3.4 实验结果54-60
• 3.4.1 阴极保护电位对剥离涂层下X80钢电位分布的影响54-57
• 3.4.2 阴极保护电位对剥离涂层下X80钢电流分布的影响57-59
• 3.4.3 不同缝口控制电位下电化学阻抗谱59-60
• 3.5 结果与讨论60-63
• 3.5.1 阴极保护电位60-62
• 3.5.2 阴极保护电流62-63
• 3.5.3 电化学阻抗谱解析63
• 3.6 小结63-65
• 第4章 X80管线钢酸性土壤腐蚀行为：温度的影响65-75
• 4.1 前言65-66
• 4.2 实验材料和方法66-68
• 4.2.1 实验材料66
• 4.2.2 实验方法66-67
• 4.2.3 分析方法67-68
• 4.3 结果与讨论68-72
• 4.3.1 X80钢在不同温度下的EIS68-69
• 4.3.2 EIS解析69-72
• 4.4 动力学分析72-74
• 4.5 结论74-75
• 第5章 恒流脉冲技术检测X80管线钢土壤腐蚀75-84
• 5.1 前言75
• 5.2 实验方法75-76
• 5.3 结果与讨论76-83
• 5.3.1 Tafel曲线76-77
• 5.3.2 恒电流脉冲测量及分析方法77-79
• 5.3.3 电流脉冲幅值的影响79-81
• 5.3.4 GP技术检测X80钢的腐蚀过程81-83
• 5.4 结论83-84
• 结论84-86
• 参考文献86-92
• 攻读硕士学位期间取得的学术成果92-93
• 致谢93

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 徐晶;姚武;;恒流脉冲技术检测混凝土中钢筋的腐蚀[J];中国腐蚀与防护学报;2010年03期

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本文编号：1113480