摘要:
近年来,随着我国"西气东输二三线"、"中俄、中缅油气管线"等重大生命线工程的建设,埋地高强钢油气管线运营里程大幅增加.在役高强钢管线由于输送压力、地面压力等因素的存在不可避免的受到应力的作用,应力能够对高强管线钢腐蚀的热力学和动力学过程产生重要影响,此外,直流牵引供电系统以及高压超高压输电系统常与管线并行或交叉敷设导致管中杂散电流产生,威胁着高强钢管线的安全运行.目前,对高强钢管线的腐蚀研究多集中在应力或杂散电流等单因素引起的腐蚀, 未形成相应的腐蚀评价方法.本文针对应力条件下的油气管道用高强钢直流杂散电流的腐蚀评价进行了系统研究,以期能为高强钢油气管道外腐蚀评价提供技术支撑.基于电化学原理和慢应变速率拉伸方法,搭建了应力作用下油气管道用高强钢直流杂散电流腐蚀试验模拟平台,该平台能够模拟埋地高强钢油气管线在应力和杂散电流耦合作用下的实际工况,可以获得不同级别高强钢的腐蚀电位、极化曲线、阻抗谱等电化学参数.运用电化学测试和表面表征技术研究了不同应力条件(30%、50%、80%、100%屈服强度)下高强钢(X65、X70、X80)油气管道在典型(酸性、近中性、碱性)土壤环境中直流杂散电流腐蚀行为,运用机械化学理论研究了应力和杂散电流等单因素对高强钢腐蚀进程的影响,得到了应力条件下高强管线钢直流杂散电流腐蚀速率发展规律.研究表明X65、X70、X80管线钢在酸性、近中性、碱性溶液中随着拉伸应力的增大其腐蚀电位和极化曲线均负移,腐蚀速率增大,且这种规律随着杂散电流密度的增大而愈发明显.在其他实验条件相同的情况下,随着钢级的提升,腐蚀电位上升,腐蚀速率下降,抗腐蚀性能增强.大庆溶液中活化离子浓度特别是易于与Fe2+反应的HCO.-、Cl-、SO42-等阴离子浓度明显高于其他两种溶液,高强钢在大庆溶液中的腐蚀电流密度最大,腐蚀速率明显大于在拉萨和鹰潭溶液中的腐蚀速率.高强钢在鹰潭溶液中的腐蚀速度略大于拉萨溶液.当高强管线钢发生弹性形变时,应力与腐蚀电位和腐蚀速率间近似为线性关系,当发生塑性形变时,杂散电流腐蚀电位和腐蚀速率均会发生较为明显的突变,应力与腐蚀电位和腐蚀速率之间均不再是线性关系.
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