【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?jǐn)_,使得埋地高強(qiáng)鋼管線的運(yùn)行環(huán)境日趨復(fù)雜。研究和探索應(yīng)力作用下高強(qiáng)鋼的腐蝕問(wèn)題已成為管線鋼腐蝕研究的新問(wèn)題,且交直流雜散電流混合作用下高強(qiáng)管線鋼腐蝕及防腐層剝離行為復(fù)雜和作用機(jī)理不明。因此,開(kāi)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(guò)COMSOL Multiphysics仿真,開(kāi)路電位、極化曲線、阻抗譜測(cè)試和三維體式顯微鏡觀測(cè)等先進(jìn)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(gè)因素單獨(dú)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(jìn)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(duì)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(hù)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(kāi)路電位負(fù)移,隨著雜散電流密度的增大,腐蝕電位負(fù)移,且直流雜散電流電引起的腐蝕電位負(fù)移幅度比交流電引起的腐蝕電位負(fù)移幅度大,交直流雜散電流混合作用后腐蝕電位負(fù)移幅度比各自單獨(dú)作用時(shí)大;極化曲線只有活性溶解區(qū),沒(méi)有鈍化區(qū)。陽(yáng)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(yáng)極極化曲線出現(xiàn)了明顯拐點(diǎn),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(yáng)極極化過(guò)程;交直流雜散電流單獨(dú)作用和混合作用時(shí)試樣的阻抗譜均出現(xiàn)兩個(gè)時(shí)間常數(shù);應(yīng)力對(duì)電化學(xué)行為的影響較雜散電流而言更小。腐蝕形貌觀測(cè)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(shí)比各自單獨(dú)干擾下造成的腐蝕坑深;同一條件下,對(duì)腐蝕反應(yīng)及涂層剝離促進(jìn)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(dá)到最大且之后保持不變的臨界電流密度。基于上述研究,對(duì)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(jī)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(jìn)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(huì)受影響，大，管線表面會(huì)析出氫，造成防腐層的剝離脫落。當(dāng)雜散電變電所時(shí)，金屬管線帶正電為陽(yáng)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(duì)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(jìn)展當(dāng)前，隨著各國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)對(duì)能源和交通建設(shè)的要求，埋地金屬管線與電通運(yùn)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(shì)，對(duì)工程建設(shè)和國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展帶大的損害，引起了國(guó)內(nèi)外專家、學(xué)者的高度重視，并投入了大量時(shí)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(jī)理依然是世界腐蝕界研究的熱點(diǎn)問(wèn)題。交流電引起的腐蝕大約為直流電的 1%。但是當(dāng)高壓輸電線與管道平行于電場(chǎng)和磁場(chǎng)的影響，在鋼管上感應(yīng)出交流電壓和電流，對(duì)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(wèn)題，認(rèn)為即使是在好涂層和陰極保護(hù)系統(tǒng)的管道上，交流腐蝕依然會(huì)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(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TE988.2

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2708250