發(fā)布時間：2020-06-11 17:54

【摘要】：隨著油氣管道輸送壓力的不斷提高以及雜散電流的侵擾,使得埋地高強鋼管線的運行環(huán)境日趨復(fù)雜。研究和探索應(yīng)力作用下高強鋼的腐蝕問題已成為管線鋼腐蝕研究的新問題,且交直流雜散電流混合作用下高強管線鋼腐蝕及防腐層剝離行為復(fù)雜和作用機理不明。因此,開展交直流雜散電流與應(yīng)力耦合作用下腐蝕及防腐層剝離的相關(guān)研究具有重要工程意義。本文通過COMSOL Multiphysics仿真,開路電位、極化曲線、阻抗譜測試和三維體式顯微鏡觀測等先進技術(shù)手段系統(tǒng)研究了交流雜散電流、直流雜散電流、應(yīng)力三個因素單獨或耦合作用下涂層破損處X70鋼腐蝕及涂層剝離行為的影響規(guī)律。利用COMSOL Multiphysics軟件進行了雜散電流在埋地管線鋼附近土壤域及防腐層破損處傳播規(guī)律研究。得到了雜散電流在埋地管線鋼及附近土壤域中的傳播規(guī)律,揭示了雜散電流對埋地管線鋼腐蝕行為的影響,提出了減輕埋地管線遭受雜散電流干擾的防護措施。電化學(xué)研究結(jié)果表明:交流雜散電流作用下試樣的開路電位負移,隨著雜散電流密度的增大,腐蝕電位負移,且直流雜散電流電引起的腐蝕電位負移幅度比交流電引起的腐蝕電位負移幅度大,交直流雜散電流混合作用后腐蝕電位負移幅度比各自單獨作用時大;極化曲線只有活性溶解區(qū),沒有鈍化區(qū)。陽極極化曲線隨著電流密度的增大逐漸變陡。加入直流雜散電流干擾后,陽極極化曲線出現(xiàn)了明顯拐點,原因是X70鋼試樣表面堆積了大量腐蝕產(chǎn)物從而短暫阻礙了陽極極化過程;交直流雜散電流單獨作用和混合作用時試樣的阻抗譜均出現(xiàn)兩個時間常數(shù);應(yīng)力對電化學(xué)行為的影響較雜散電流而言更小。腐蝕形貌觀測結(jié)果表明:隨著電流密度的增大,試樣表面最大腐蝕坑深度變深。交直流雜散電流混合干擾時比各自單獨干擾下造成的腐蝕坑深;同一條件下,對腐蝕反應(yīng)及涂層剝離促進效果排列從大到小依次是直流雜散電流交流雜散電流應(yīng)力;存在使涂層剝離面積達到最大且之后保持不變的臨界電流密度�；谏鲜鲅芯�,對比單一因素(交流雜散電流、直流雜散電流)干擾、交直流雜散電流混流干擾、交直流雜散電流與應(yīng)力耦合干擾下X70管線鋼腐蝕及涂層剝離規(guī)律,探討多種因素耦合作用下X70管線鋼的腐蝕和涂層剝離機理。
【圖文】：

第 1 章 緒 論雜散電流腐蝕（Stray current corrosion）。圖 1-1 為電氣化鐵系統(tǒng)形成的雜散電流示意圖。由圖可知，雜散電流進入金屬這一區(qū)域稱為陰極區(qū)，處于陰極區(qū)的管線一般不會受影響，大，管線表面會析出氫，造成防腐層的剝離脫落。當雜散電變電所時，金屬管線帶正電為陽極區(qū)，金屬以離子的形式溶金屬體的電化學(xué)腐蝕。因此，雜散電流的危害主要是對金屬結(jié)構(gòu)鋼筋、電纜等產(chǎn)生的電化學(xué)腐蝕。

圖 1-2 典型的雜散電流腐蝕形貌Fig.1-2 The typical corrosion morphology of stray current-induced.2.2 雜散電流腐蝕研究進展當前，隨著各國經(jīng)濟建設(shè)對能源和交通建設(shè)的要求，埋地金屬管線與電通運輸線路、電力線路的建設(shè)日益增多，在這些領(lǐng)域中，都出現(xiàn)了不同程散電流腐蝕現(xiàn)象，并有愈演愈烈的趨勢，對工程建設(shè)和國民經(jīng)濟的發(fā)展帶大的損害，引起了國內(nèi)外專家、學(xué)者的高度重視，并投入了大量時間精力研得了一定的成果，但由于雜散電流本身具有的不確定性和復(fù)雜性等原因，流的腐蝕機理依然是世界腐蝕界研究的熱點問題。交流電引起的腐蝕大約為直流電的 1%。但是當高壓輸電線與管道平行于電場和磁場的影響，在鋼管上感應(yīng)出交流電壓和電流，對管道的危害則忽視的。在 2007 年 12 月世界管道(WordPipelines)雜志上，Matcor[25]討論埋地金屬管道在高壓輸電線附近遭受交流干擾腐蝕的問題，認為即使是在好涂層和陰極保護系統(tǒng)的管道上，交流腐蝕依然會發(fā)生，，交流干擾已成為
【學(xué)位授予單位】：北京工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TE988.2

【參考文獻】

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本文編號：2708250