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管道运输是石油、天然气的主要输送方式,然而其运输安全性却令人担忧,管道热收缩带补口因为其结构的特殊性容易形成阴极保护死区,遭受严重的缝隙腐蚀。土壤湿度、涂层状态和阴极保护效果是影响管道腐蚀的三大因素,本文模拟西气东输输油气管道土壤环境、防腐层结构和补口热收缩带状态以及阴极保护条件等情形,系统研究了土壤、涂层状态和阴极保护对管道补口腐蚀的影响。取得了以下研究成果:1.根据实际土壤条件,在不引入其它离子的情况下,通过控制土壤的含水量、温度及管道的涂层结构和空气流通条件,模拟自然环境条件下不同季节土壤中温度和湿度的变化规律,设计了一套阴极保护下管道土壤腐蚀加速试验装置。此装置可在不改变材料的土壤腐蚀机理的情况下,实现管体在阴极保护下的恒温恒湿、冷热交替和干湿交替等腐蚀加速实验,并验证其与现场管道腐蚀状态有很好的相关性。2.模拟西气东输输油气管道防腐层结构和补口热收缩带状态,制作具有不同膜层结构的模拟管道补口试样,利用阴极保护下管道土壤腐蚀加速试验装置对其进行加速腐蚀试验,研究了土壤类型、土壤含水量交变规律、阴极保护、补口热收缩带状态和时间对管道补口腐蚀的影响。其结果表明:(1)管道补口结构对腐蚀的影响要大于土壤类型的影响。补口缺陷试样在盐渍土和砂石土中容易发生严重的点腐蚀,要比黄粘土中的均匀腐蚀危害大得多;(2)相比干湿交替土壤环境,恒定饱和湿度土壤下的开口热收缩带补口试样阴极保护效率更高,但在管道补口热收缩带破损缝隙很小的情况下,阴极保护并不能完全起作用,而且随着时间增加会加速破损处管体腐蚀;(3)对于不同热收缩带状态补口试样,阴极保护对无热收缩带补口管道保护效果最好;完好密封热收缩带补口试样剥离后表现为自然状态下的均匀腐蚀;有开口缺陷热收缩带补口试样腐蚀最严重,随着时间延长和土壤湿度变化,阴极保护反而会加剧补口腐蚀。(4)根据阴极保护电流大小和变化,可判断补口热收缩带状态和阴极保护死区的存在。对于热收缩带开口补口试样,阴极保护效果随时间的延长而逐渐减弱,而且随后阴极保护电流的影响会加速管体腐蚀。3.模拟管体补口涂层结构,制备了不同防腐涂层状态试样,在阴极保护条件下以新疆库尔勒土壤为介质进行腐蚀,通过对阴极保护下的自腐蚀电位和交流阻抗谱测试,研究和探讨了试样在不同湿度条件下的腐蚀行为。结果表明:(1)在饱和湿度盐渍土中,阴极保护在前期对涂层已破损并剥离和只发生破损未剥离的试样有保护效果,但随着时间延长,充足的电解质溶液和阴极保护会加快涂层的剥离,并由此产生严重的缝隙腐蚀。可见在高湿度的土壤中,涂层一旦破损定会随着腐蚀的进行逐渐引起涂层剥离,而阴极保护会加速这一过程;(2)在中等湿度盐渍土中,破损涂层试样能够得到完全的阴极保护,而破损剥离涂层试样在剥离处会进一步产生更严重的剥离,导致试样的严重腐蚀;(3)在低含水量土壤中,所有涂层在短期内都不会发生腐蚀;(4)在干湿交替土壤中,破损涂层试样腐蚀最为严重,随着时间延长,其涂层会出现新的剥离和破损,剥离涂层下发生严重的缝隙腐蚀。同时,破损涂层和破损剥离涂层试样在剥离处还出现钾钠碳酸盐和部分氢氧化钾、氢氧化钠等固体物质。