本文關鍵詞：含剝離涂層缺陷埋地油氣管道縫隙腐蝕微區(qū)電化學行為研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：由于埋地油氣管道深埋地下,其防腐蝕涂層在土壤環(huán)境等自然環(huán)境因素、人為因素、機械碰撞以及陰極剝離等因素作用下,容易造成涂層出現(xiàn)各種各樣的損傷缺陷。涂層一旦發(fā)生破損或剝離后,會使涂層與金屬基體之間產生縫隙,腐蝕介質通過縫口進入縫隙,使金屬基體發(fā)生縫隙腐蝕,進而導致涂層保護效果顯著降低,降低了管線的使用壽命,嚴重時導致管道穿孔泄漏造成中毒、火災和爆炸等重大安全事故。當前,對油氣地下管道的腐蝕失效及服役安全已經成為研究的熱點,對于管線鋼在不同土壤環(huán)境下的腐蝕研究成果較多,但是隨著油氣管道腐蝕研究的不斷深入,傳統(tǒng)的宏觀電化學測量技術已經逐漸不能滿足研究的需要。因此,以掃描開爾文探針(SKP)和局部電化學阻抗譜(LEIS)技術為代表的先進的微區(qū)電化學測量技術越來越受到重視,并被應用到管道的腐蝕研究中。微區(qū)電化學測量技術可以從微觀層面獲得埋地管線的局部腐蝕情況,并從本質上揭示管道腐蝕的過程和機理,給出管道的微區(qū)電化學腐蝕參數(shù)和信息,為埋地管道腐蝕防護提供基本數(shù)據(jù)。論文主要采用實驗室模擬試驗和理論分析相結合的方法,模擬重慶地區(qū)典型土壤環(huán)境,對含剝離缺陷涂層埋地油氣管道開展縫隙腐蝕微區(qū)電化學行為的研究,主要研究內容及結論如下:(1)根據(jù)重慶地區(qū)典型土壤成分的分析,在實驗室配制了三種不同離子濃度的土壤模擬溶液,采用電化學三電極測量體系,對不同離子濃度土壤模擬溶液中20#管線鋼的自腐蝕電位、極化曲線和電化學阻抗譜的變化規(guī)律進行了測量和分析,得到了20#鋼在三種不同模擬溶液中的基本腐蝕行為和腐蝕參數(shù)。(2)通過制作兩種不同尺寸的涂層缺陷(200μm和800μm),模擬含剝離缺陷涂層管道鋼,采用掃描開爾文探針(SKP)和局部電化學阻抗譜(LEIS)兩種測量方法對缺陷處的Kelvin電位、局部阻抗模值等微區(qū)電化學參數(shù)進行了測量,并對腐蝕產物的進行EDS、XRD等測量和分析,得到了不同涂層缺陷尺寸、不同浸泡時間(1h、4h和24h)、不同離子含量溶液(NaCl、NaCl+Na2SO4和NaCl+Na2SO4+NaHCO3)以及不同陰極保護電位(-775mV、-925mV和-1025mV,相對于飽和甘汞電極)對涂層缺陷處微區(qū)電化學特征及其影響規(guī)律。(3)200μm剝離涂層缺陷處的Kelvin電位比800μm剝離涂層缺陷處的Kelvin電位高,且缺陷處Kelvin電位分布不均勻。剝離涂層缺陷處的局部阻抗模值最低,距離缺陷部位越遠阻抗模值越大,且200μm缺陷處的局部阻抗模值大于800μm缺陷處。(4)隨著土壤模擬溶液中離子種類的增加,剝離涂層缺陷處Kelvin電位增加,且缺陷處的高電位部分隨著反應的繼續(xù)呈現(xiàn)出了不均勻的態(tài)勢;涂層缺陷處的交流阻抗模值最小,并隨著溶液中離子數(shù)量的增加而減小。(5)隨著浸泡時間的增加,剝離涂層缺陷處Kelvin電位最高,且高電位部分呈現(xiàn)出了分布不均勻的趨勢;缺陷處的局部阻抗模值最小,且隨著浸泡時間的增加而增大。(6)施加欠保護電位(-775mV)、保護電位(-925 mV)和過保護電位(-1025mV)三種不同的陰極保護電位下,剝離涂層缺陷處的交流阻抗模值呈現(xiàn)不同的變化趨勢,保護電位下的交流阻抗模值最大,對20#管線鋼的陰極保護效果最佳。
【關鍵詞】：20#管線鋼 掃描開爾文探針 局部電化學阻抗譜 縫隙腐蝕 陰極保護
【學位授予單位】：重慶科技學院
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TE988.2
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 1 引言11-26
• 1.1 研究背景及意義11-12
• 1.2 國內外研究現(xiàn)狀12-23
• 1.2.1 管線鋼的發(fā)展現(xiàn)狀12-13
• 1.2.2 管線鋼腐蝕研究進展13-16
• 1.2.3 微區(qū)電化學測量技術研究腐蝕的進展16-23
• 1.3 研究目標與內容23-24
• 1.3.1 研究目標23
• 1.3.2 研究內容23-24
• 1.4 研究方法與思路24-26
• 1.4.1 研究方法24
• 1.4.2 研究思路24-26
• 2 土壤模擬溶液中20#鋼管道材料電化學腐蝕行為研究26-36
• 2.1 引言26
• 2.2 實驗內容與方法26-29
• 2.2.1 實驗裝置26-27
• 2.2.2 實驗材料與制備27-28
• 2.2.3 實驗溶液配制28-29
• 2.3 實驗結果與討論29-34
• 2.3.1 自腐蝕電位變化規(guī)律29-30
• 2.3.2 極化曲線變化規(guī)律30-31
• 2.3.3 電化學阻抗譜的變化規(guī)律31-33
• 2.3.4 腐蝕過程與機理分析33-34
• 2.4 小結34-36
• 3 含剝離涂層缺陷20#管線鋼在土壤模擬溶液中的 SKP測量36-50
• 3.1 引言36
• 3.2 實驗內容與方法36-38
• 3.2.1 實驗裝置36-37
• 3.2.2 實驗材料與制備37
• 3.2.3 實驗溶液配置37-38
• 3.3 實驗結果與討論38-48
• 3.3.1 不同涂層缺陷尺寸下的SKP測量38-41
• 3.3.2 不同離子溶液下的SKP測量41-44
• 3.3.3 不同浸泡時間下的SKP測量44-48
• 3.4 小結48-50
• 4 含剝離涂層缺陷20#管線鋼在土壤模擬溶液中的 LEIS測量50-66
• 4.1 引言50
• 4.2 實驗內容與方法50-52
• 4.2.1 實驗裝置50-51
• 4.2.2 實驗材料與制備51
• 4.2.3 實驗溶液配制51-52
• 4.3 實驗結果與討論52-65
• 4.3.1 不同缺陷尺寸下的LEIS測量52-55
• 4.3.2 不同離子溶液下的LEIS測量55-58
• 4.3.3 不同浸泡時間下的LEIS測量58-61
• 4.3.4 不同陰極保護電位下的LEIS測量61-65
• 4.4 小結65-66
• 5 含剝離涂層缺陷管道縫隙腐蝕及保護機制影響分析66-73
• 5.1 引言66
• 5.2 含剝離涂層缺陷管道縫隙腐蝕影響分析66-69
• 5.2.1 涂層缺陷尺寸對縫隙腐蝕的影響67
• 5.2.2 土壤模擬溶液離子濃度對縫隙腐蝕的影響67
• 5.2.3 浸泡時間對縫隙腐蝕的影響67-68
• 5.2.4 陰極保護對縫隙腐蝕的影響68-69
• 5.3 陰極保護對縫隙腐蝕保護機制的影響分析69-72
• 5.3.1 埋地管道陰極保護方法原理69-70
• 5.3.2 陰極保護防止剝離涂層管道縫隙腐蝕的可行性70-71
• 5.3.3 陰極保護防止剝離涂層管道縫隙腐蝕的機制71-72
• 5.4 小結72-73
• 6 結論與展望73-75
• 6.1 主要結論73
• 6.2 展望73-75
• 參考文獻75-81
• 致謝81-82
• 作者在攻讀學位期間發(fā)表的論著及取得的科研成果82

【參考文獻】

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本文編號：367570