温度对X65管线钢和304不锈钢阴极保护的影响研究

• 作 者: 刘英杰
• 出 处: 天津大学
• 发表日期: 2004年期
• 关键词: 土壤溶液 阴极保护 析氢电位 不锈钢 氢渗透 点蚀 管线钢 丝束电极

近年来管线钢应用非常广泛,但是腐蚀对其危害巨大,由于管段延伸距离长,所处环境差异导致不同管段存在着一定的温度差异,且通常油气运输温度较高,因此,找出不同温度下阴极保护电位和析氢电位并设计合理的阴极保护方案变得极为重要。X65管线钢随着温度的升高,自腐蚀电位降低,自腐蚀电流密度增加,X65管线钢耐蚀性随着温度升高而下降。在不同温度下,X65管线钢的电荷转移电阻均出现随着阴极极化电位负移出现先增加后减小的趋势,并且随着温度的升高,两种介质中的保护电位和析氢电位出现负移。304不锈钢的阴极保护电位范围较大,通过电荷转移电阻和钝化膜电容综合分析,得出随着温度升高,304不锈钢在两种介质中的阴极保护电位和析氢电位出现负移。通过对304不锈钢进行电化学充氢后的电化学测试结果可知,随着阴极极化电位负移,304不锈钢自腐蚀电位和击穿电位均出现下降,维钝电流增大,蚀孔中电荷转移电阻和溶液电阻减小,304不锈钢耐蚀性出现了下降,经充氢之后的304不锈钢钝化膜更容易被溶解。通过对钝化膜成分和结构分析可知,随着充氢电位负移,蚀坑的数目和尺寸均增加,钝化膜中施主浓度增加,充氢电位越负,304不锈钢表面点蚀萌生更容易。经XPS测量分析可得,其主要是由于阴极极化电位过负时,304不锈钢表面Cr元素溶解到腐蚀介质中,导致钝化膜中Cr元素含量随之减少,最终完全消失,钝化膜致密度出现下降,钝化膜易击穿,304不锈钢耐蚀性下降。通过对比不同温度下304不锈钢电化学阻抗谱结果可知,随着温度的升高,304不锈钢表面点蚀敏感性增加,点蚀形核几率增大。通过电化学渗氢实验可得,304不锈钢的内部结构导致氢无法穿过试样,只能留在其表面。通过双循环水槽装置模拟35~55℃的温度梯度并研究丝束电极表面电流电位的分布规律,得知随着温度升高,X65管线钢表面电位负移,电流增大,随着时间增加,电流电位变化趋于平稳,腐蚀进入稳定阶段。通过所处不同时间和温度的电极对应电位下的电化学阻抗谱结果可知,随着温度升高,X65管线钢在3.5%NaCl溶液中电荷转移电阻减小,耐蚀性下降,且随着时间的增加,电荷转移电阻又出现增加趋势,这是由于表面腐蚀产物的存在减小了X65管线钢表面离子交换的速度,腐蚀速率有所减小。