含剥离涂层缺陷埋地油气管道缝隙腐蚀微区电化学行为研究

发布时间：2017-05-15 11:04

  本文关键词：含剥离涂层缺陷埋地油气管道缝隙腐蚀微区电化学行为研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：由于埋地油气管道深埋地下,其防腐蚀涂层在土壤环境等自然环境因素、人为因素、机械碰撞以及阴极剥离等因素作用下,容易造成涂层出现各种各样的损伤缺陷。涂层一旦发生破损或剥离后,会使涂层与金属基体之间产生缝隙,腐蚀介质通过缝口进入缝隙,使金属基体发生缝隙腐蚀,进而导致涂层保护效果显著降低,降低了管线的使用寿命,严重时导致管道穿孔泄漏造成中毒、火灾和爆炸等重大安全事故。当前,对油气地下管道的腐蚀失效及服役安全已经成为研究的热点,对于管线钢在不同土壤环境下的腐蚀研究成果较多,但是随着油气管道腐蚀研究的不断深入,传统的宏观电化学测量技术已经逐渐不能满足研究的需要。因此,以扫描开尔文探针(SKP)和局部电化学阻抗谱(LEIS)技术为代表的先进的微区电化学测量技术越来越受到重视,并被应用到管道的腐蚀研究中。微区电化学测量技术可以从微观层面获得埋地管线的局部腐蚀情况,并从本质上揭示管道腐蚀的过程和机理,给出管道的微区电化学腐蚀参数和信息,为埋地管道腐蚀防护提供基本数据。论文主要采用实验室模拟试验和理论分析相结合的方法,模拟重庆地区典型土壤环境,对含剥离缺陷涂层埋地油气管道开展缝隙腐蚀微区电化学行为的研究,主要研究内容及结论如下:(1)根据重庆地区典型土壤成分的分析,在实验室配制了三种不同离子浓度的土壤模拟溶液,采用电化学三电极测量体系,对不同离子浓度土壤模拟溶液中20#管线钢的自腐蚀电位、极化曲线和电化学阻抗谱的变化规律进行了测量和分析,得到了20#钢在三种不同模拟溶液中的基本腐蚀行为和腐蚀参数。(2)通过制作两种不同尺寸的涂层缺陷(200μm和800μm),模拟含剥离缺陷涂层管道钢,采用扫描开尔文探针(SKP)和局部电化学阻抗谱(LEIS)两种测量方法对缺陷处的Kelvin电位、局部阻抗模值等微区电化学参数进行了测量,并对腐蚀产物的进行EDS、XRD等测量和分析,得到了不同涂层缺陷尺寸、不同浸泡时间(1h、4h和24h)、不同离子含量溶液(NaCl、NaCl+Na2SO4和NaCl+Na2SO4+NaHCO3)以及不同阴极保护电位(-775mV、-925mV和-1025mV,相对于饱和甘汞电极)对涂层缺陷处微区电化学特征及其影响规律。(3)200μm剥离涂层缺陷处的Kelvin电位比800μm剥离涂层缺陷处的Kelvin电位高,且缺陷处Kelvin电位分布不均匀。剥离涂层缺陷处的局部阻抗模值最低,距离缺陷部位越远阻抗模值越大,且200μm缺陷处的局部阻抗模值大于800μm缺陷处。(4)随着土壤模拟溶液中离子种类的增加,剥离涂层缺陷处Kelvin电位增加,且缺陷处的高电位部分随着反应的继续呈现出了不均匀的态势;涂层缺陷处的交流阻抗模值最小,并随着溶液中离子数量的增加而减小。(5)随着浸泡时间的增加,剥离涂层缺陷处Kelvin电位最高,且高电位部分呈现出了分布不均匀的趋势;缺陷处的局部阻抗模值最小,且随着浸泡时间的增加而增大。(6)施加欠保护电位(-775mV)、保护电位(-925 mV)和过保护电位(-1025mV)三种不同的阴极保护电位下,剥离涂层缺陷处的交流阻抗模值呈现不同的变化趋势,保护电位下的交流阻抗模值最大,对20#管线钢的阴极保护效果最佳。
【关键词】：20#管线钢 扫描开尔文探针 局部电化学阻抗谱 缝隙腐蚀 阴极保护
【学位授予单位】：重庆科技学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TE988.2
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 1 引言11-26
• 1.1 研究背景及意义11-12
• 1.2 国内外研究现状12-23
• 1.2.1 管线钢的发展现状12-13
• 1.2.2 管线钢腐蚀研究进展13-16
• 1.2.3 微区电化学测量技术研究腐蚀的进展16-23
• 1.3 研究目标与内容23-24
• 1.3.1 研究目标23
• 1.3.2 研究内容23-24
• 1.4 研究方法与思路24-26
• 1.4.1 研究方法24
• 1.4.2 研究思路24-26
• 2 土壤模拟溶液中20#钢管道材料电化学腐蚀行为研究26-36
• 2.1 引言26
• 2.2 实验内容与方法26-29
• 2.2.1 实验装置26-27
• 2.2.2 实验材料与制备27-28
• 2.2.3 实验溶液配制28-29
• 2.3 实验结果与讨论29-34
• 2.3.1 自腐蚀电位变化规律29-30
• 2.3.2 极化曲线变化规律30-31
• 2.3.3 电化学阻抗谱的变化规律31-33
• 2.3.4 腐蚀过程与机理分析33-34
• 2.4 小结34-36
• 3 含剥离涂层缺陷20#管线钢在土壤模拟溶液中的 SKP测量36-50
• 3.1 引言36
• 3.2 实验内容与方法36-38
• 3.2.1 实验装置36-37
• 3.2.2 实验材料与制备37
• 3.2.3 实验溶液配置37-38
• 3.3 实验结果与讨论38-48
• 3.3.1 不同涂层缺陷尺寸下的SKP测量38-41
• 3.3.2 不同离子溶液下的SKP测量41-44
• 3.3.3 不同浸泡时间下的SKP测量44-48
• 3.4 小结48-50
• 4 含剥离涂层缺陷20#管线钢在土壤模拟溶液中的 LEIS测量50-66
• 4.1 引言50
• 4.2 实验内容与方法50-52
• 4.2.1 实验装置50-51
• 4.2.2 实验材料与制备51
• 4.2.3 实验溶液配制51-52
• 4.3 实验结果与讨论52-65
• 4.3.1 不同缺陷尺寸下的LEIS测量52-55
• 4.3.2 不同离子溶液下的LEIS测量55-58
• 4.3.3 不同浸泡时间下的LEIS测量58-61
• 4.3.4 不同阴极保护电位下的LEIS测量61-65
• 4.4 小结65-66
• 5 含剥离涂层缺陷管道缝隙腐蚀及保护机制影响分析66-73
• 5.1 引言66
• 5.2 含剥离涂层缺陷管道缝隙腐蚀影响分析66-69
• 5.2.1 涂层缺陷尺寸对缝隙腐蚀的影响67
• 5.2.2 土壤模拟溶液离子浓度对缝隙腐蚀的影响67
• 5.2.3 浸泡时间对缝隙腐蚀的影响67-68
• 5.2.4 阴极保护对缝隙腐蚀的影响68-69
• 5.3 阴极保护对缝隙腐蚀保护机制的影响分析69-72
• 5.3.1 埋地管道阴极保护方法原理69-70
• 5.3.2 阴极保护防止剥离涂层管道缝隙腐蚀的可行性70-71
• 5.3.3 阴极保护防止剥离涂层管道缝隙腐蚀的机制71-72
• 5.4 小结72-73
• 6 结论与展望73-75
• 6.1 主要结论73
• 6.2 展望73-75
• 参考文献75-81
• 致谢81-82
• 作者在攻读学位期间发表的论著及取得的科研成果82

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 刘智勇;郑文茹;王力伟;崔中雨;杜翠薇;李晓刚;;库尔勒土壤环境中X70管线钢剥离涂层下的腐蚀特征[J];北京科技大学学报;2014年11期

2 丁康康;肖葵;邹士文;董超芳;赵瑞涛;李晓刚;;PCB-HASL电路板在NaHSO_3/Na_2SO_3溶液中的腐蚀电化学行为[J];金属学报;2014年10期

3 裴礼鸿;吴俊升;潘晓铭;田然;李晓刚;;BTAOH和钼酸钠对铜的缓蚀作用[J];武汉理工大学学报;2013年12期

4 魏丹;肖葵;陈长风;李晓刚;;碳钢在含Cl~-和SO_4~(2-)碱性溶液中腐蚀规律的局部交流阻抗[J];科技导报;2013年20期

5 李慧艳;董超芳;邹士文;肖葵;孙敏;钟平;李晓刚;;超高强钢在不同单一霉菌环境中的腐蚀行为研究[J];中国腐蚀与防护学报;2013年02期

6 周和荣;揭敢新;赵越;李晓刚;;纯铝在SO_2气氛溶液中的腐蚀行为研究[J];装备环境工程;2013年02期

7 周贤良;聂轮;华小珍;刘智勇;崔霞;彭新元;;15-5PH不锈钢初期点蚀的电化学特性[J];中国腐蚀与防护学报;2012年05期

8 常炜;胡丽华;;温度对X65和3%Cr管线钢CO_2腐蚀行为的影响[J];腐蚀与防护;2012年S2期

9 邹士文;肖葵;董超芳;李慧艳;李晓刚;;霉菌对化学浸银处理印制电路板腐蚀行为影响[J];科技导报;2012年11期

10 生海;董超芳;肖葵;李晓刚;;高强铝合金裂纹尖端在3.5%NaCl溶液中的微区电化学特性[J];金属学报;2012年04期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 钟澄;Ⅰ.Cu薄膜与机械研磨处理Fe表面的腐蚀与扩散行为研究　Ⅱ.X-65钢表面高性能复合涂层缺陷处的局部腐蚀行为研究[D];复旦大学;2009年

中国硕士学位论文全文数据库 前3条

1 左立杰;La-Ce对管线钢X70耐腐蚀机理研究[D];内蒙古科技大学;2012年

2 李彬;海底集输管线钢的腐蚀行为研究[D];西安工业大学;2011年

3 霍林桃;涂层缺陷下X70管线钢腐蚀行为的研究[D];内蒙古科技大学;2007年

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本文编号：367570