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腐蚀问题易发生于油气输运管线的焊接区域,是影响管道系统可靠性和使用寿命的重要因素。为提高管线钢焊接接头的耐腐蚀性能,本文利用电弧喷涂技术,在X80钢焊缝区域以及20＃钢注水管内壁焊缝区,分别制备铝、锌、锌铝合金三种牺牲阳极涂层。通过模拟酸性、近中性、碱性土壤溶液腐蚀试验,以及模拟注水管腐蚀试验,观察腐蚀形貌,并结合XRD分析技术和电化学腐蚀测试系统,评价三种牺牲阳极涂层的耐腐蚀性能。
模拟土壤溶液腐蚀试验结果表明:在三种腐蚀环境下,X80钢焊缝接头均存在较为严重的腐蚀问题,而覆盖有牺牲阳极涂层的试样未出现腐蚀问题。在酸性模拟土壤腐蚀环境下,锌铝合金涂层的耐腐蚀性能最佳,腐蚀产物具有自封闭作用,随浸泡时间延长,涂层耐蚀性能提高;锌涂层始终处于活化消耗状态,涂层损耗较快;铝涂层耐蚀性较好,但存在鼓泡问题。在近中性模拟土壤腐蚀环境下,三种涂层均具有良好的防腐蚀效果,浸泡初期,涂层均处于快速消耗状态,腐蚀反应受扩散控制,随浸泡时间延长,腐蚀产物逐渐封闭涂层孔隙,腐蚀反应转为电化学控制,耐蚀性能提高。在碱性模拟土壤溶液腐蚀环境下,铝涂层的耐腐蚀性能最好,铝涂层具有较低的自腐蚀电位和良好的自钝化作用,涂层阻抗在浸泡20天时达到最大值,腐蚀后期由于孔隙内腐蚀产物的流失,涂层阻抗减小。锌涂层和锌铝合金涂层腐蚀消耗速率较快,涂层表面存在以碱式碳酸盐为主的腐蚀产物堆积问题,容易构成闭塞电池,加速涂层消耗。
模拟注水管腐蚀试验结果表明:无涂层保护的注水管内壁焊缝热影响区表面,覆盖有大量红棕色锈蚀,部分区域存在点蚀现象。三种牺牲阳极涂层均能起到良好的腐蚀防护效果,涂层保护下的基体未出现腐蚀问题。涂层存在一定消耗,并伴有少量白色腐蚀产物生成,在腐蚀介质流动的条件下,腐蚀产物易从试样表面剥离,未出现堆积现象。