交流干扰下管道最佳保护准则探究

为了探究交流干扰下抑制管道发生腐蚀的最佳保护准则,通过试验确定交流干扰下达到最佳保护状态时的阴极保护电位,首先验证经典的-0.85 V[vs饱和硫酸铜参比电极(CSE)]阴极保护电位准则和负向偏移100mV阴极保护准则在交流干扰下是否还具有良好的保护效果;接着探究阴极保护电位对保护效果的影响,确定保护效果较好时保护电位的范围.在此基础上,再结合保护程度和保护效率2个评价指标全面分析,找出最佳保护状态下的阴极保护电位取值.结果表明:存在交流干扰时,经典的-0.85 V(vs CSE)阴极保护电位准则和负向偏移100 mV阴极保护准则已经失效;在-1.20 V(vs CSE)以内,阴极保护电位负向升高,对交流干扰下的腐蚀抑制作用会增强;综合腐蚀速率、保护程度和保护效率3个因素,得到交流电流密度在50 A/m2以内时,建议采用-1.00 V(vs CSE)的保护电位;交流电流密度大于50A/m2时,建议采用-1.10 V(vs CSE)的保护电位.     

温度对L450管线钢最小阴极保护电位的影响

通过动电位极化以及恒电位极化试验,采用失重法、阳极Tafel直线段反推法等技术手段,针对温度对最小阴极保护电位的影响,探究了不同温度条件下模拟土壤溶液中埋地管道L450的最小阴极保护电位,以期阴极保护系统达到最佳的保护状态,避免因阴极保护不足而造成管道腐蚀穿孔的现象,从而科学有效地提升管道腐蚀防护的适用性和正确性.结果 表明:对于运行温度≤40℃的管线,最小阴极保护电位应为Ep≤-850 mV(vs CSE,下同);对于运行温度40～60℃的管线,最小阴极保护电位应为-850 mV≤Ep≤-950 mV;对于运行温度60～ 80℃的管线,最小阴极保护电位应为-950 mV≤Ep≤-1000 mY;对于运行温度＞80℃的管线,Ep≤-1000mV.     

铜离子及电位对5083铝合金阴极保护行为的影响

目前有关船体防污涂料中的铜离子及阴极保护电位对铝合金船体的腐蚀电化学研究不够深入。通过极化试验、电化学阻抗谱(EIS)测试及外加恒电位阴极保护试验,并结合腐蚀形貌观察,研究了5083铝合金在有无Cu~(2+)的3.5%NaCl溶液中的极化及腐蚀特性,并结合不同电位下的阴极保护行为,探讨了其阴极保护电位范围。结果表明:防污剂中的Cu~(2+)沉积在铝合金基体表面会造成防腐蚀性能下降,降低铝合金舰船的阴极保护效果,应该避免Cu~(2+)的渗入;阴极保护电位过正,保护效果不佳,会造成铝合金表面发生点蚀,但若阴极保护电位过负,表面会发生析氢腐蚀,因此其合理的阴极保护电位范围为-1.00~-1.10 V(vs SCE)。     

X80管线钢在近中性环境中阴极保护下的应力腐蚀敏感性

目前,对管线钢在外加电位下的应力腐蚀开裂的研究尚不全面.应用慢应变速率拉伸、扫描电镜(SEM)观察和动电位极化测试方法,研究了在近中性模拟土壤溶液(NS4)中,不同阴极保护电位下X80管线钢的应力腐蚀开裂(SCC)行为.结果表明:X80管线钢的SCC行为与阴极保护电位密切相关;在-850,-1000,-1 200 mV(相对饱和硫酸铜电极)3个保护电位下,阴极过程析氢反应起主要作用,随着阴极保护电位的负移,X80管线钢的脆性逐渐增大;在-1 200 mV条件下SCC敏感性系数最高,形变硬化指数最低,SCC现象最为严重.     

辅助试片法管道阴极保护电位的精确测量

通过测量管道的阴极保护电位,对管道的保护效果进行评价,是最简便而通用的方法。但是,通常测量的通电电位并不是管道的真实电位。本文提出了一种基于辅助试片法的阴极保护电位测试系统,在阐明其结构设计的基础上,通过现场实验数据进一步探究了断电电位采集时间和真实极化电位的确定方法。实验结果表明,该断电电位测试系统工作可靠、测量精确,得到的消除IR降后的阴极保护电位能真实反映管道保护状况。     

温度对X65管线钢在压缩机作业区土壤腐蚀行为的影响研究

压气站内压缩机作业区的高温环境对管道有腐蚀影响,造成管体失效,然而现有研究很少关注压缩机作业区管道的腐蚀特点和规律.采用埋设试片法并结合管地电位测试、腐蚀形貌观察、腐蚀失重分析和腐蚀产物的XRD测试分析,研究了管道在压缩机作业区70～ 100℃、40～70 ℃和10～ 30 ℃ 3种环境温度下的腐蚀行为,并探讨了管道在高温环境下的腐蚀机理.结果 表明:自腐蚀试片和阴极保护试片均呈现出高温环境腐蚀速率高、低温环境腐蚀速率低的规律;阴极保护试片腐蚀速率低于自腐蚀试片;提高管道的阴极保护,可降低管道在高温环境下的腐蚀.     

某输气管道阴极保护电位欠保护原因探究

某输气管线服役12年后发生阴极保护电位不达标的问题。经分析,影响阴极保护电位的因素有外防腐蚀层绝缘性能、外防腐蚀层缺陷点情况和阴极保护系统等。为此,对电位不达标段管线进行埋地管道腐蚀检测(PCM)、交流电位梯度(ACVG)、直流电位梯度(DCVG)、管道密间距电位检测(CIPS)测试。结果表明:加建阴极保护站后,阴极保护电位不达标的管段断电电位均在-0.85~-1.20 V之间,满足保护要求。     

海底管道阴极保护电位的分布

海底管道将穿越不同环境的海水,海水的电导率和管道本身防腐蚀涂层的完好率,将极大地影响海底管道阴极保护电位的分布,而实测又受到多种因素的限制。为了准确地获取其真实分布状态,建立了海底管道阴极保护电位分布的数学模型,采用FLUENT软件对海底管道阴极保护电位进行模拟计算,研究了不同海水电导率和管道涂层破损率对管道阴极保护电位分布的影响。结果表明:模拟计算结果与实际测量结果吻合良好;阴极保护电位随海水电导率的升高而降低;管道涂层的破损率越低,越有利于阴极保护电位的均匀分布。     

极化电位对超级13Cr钢应力腐蚀开裂行为的影响

采用慢应变速率拉伸(SSRT)应力腐蚀开裂(SCC)的实验方法,通过应力应变(σ-ε)曲线、扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)和X射线衍射分析(XRD)等手段分析了不同极化电位下超级13Cr钢在NaCl溶液中的力学性能、腐蚀形貌、腐蚀产物和应力腐蚀开裂敏感性指数(Iscc),研究了极化电位对其抗SCC性能的影响。结果显示:随极化电位的升高,超级13Cr钢在5%NaCl溶液中的Iscc增大,其抗SCC性能降低;当极化电位低于-150mV时,超级13Cr钢的应力腐蚀程度较轻,抗SCC性能较好;当极化电位高于-90mV时,其应力腐蚀程度严重,抗SCC性能较差。     

地下金属构筑物阴极保护效果评价准则的研究进展

简要分析了评价阴极保护效果的3个定量准则在阴极保护工程实践中存在较大差异的原因,并根据腐蚀电化学原理,探讨了100 mV极化值准则下保护对象的腐蚀速度,结果表明,100 mV极化值准则更加科学、经济,能够满足工程实际的需要.     

含有硫酸盐还原菌的海泥中阴极保护电位对碳钢腐蚀的影响

对含有SRB海泥中的碳钢的阴极保护的可靠性进行了评价,重点研究了不同保护电位下碳钢的交流阻抗行为,并结合失重法、MPN法细菌计数,得出极化电位、腐蚀速度以及细菌活性之间的关系。3种极化电位下碳钢的腐蚀速度与交流阻抗谱表明,在本试验条件下,碳钢在-950 mV极化电位下受到了较好的保护,腐蚀速度稳定且相对较小。细菌计数表明在较高阴极极化电位下细菌的生长活性与稳定性低于在低电位下的。分析表明,合适的保护电位应该比-950 mV更负。     

试片断电法测量埋地管道的断电电位

为了对埋地管道阴极保护的效果进行评价,用试片断电法测量埋地管道的断电电位,以此近似阴极保护电位,给出了试片断电法测量中关键参数的选择方法及推荐值,并确定了测量过程中的具体操作步骤和注意事项。结果表明：此方法可准确测量埋地管道的断电电位,为管道阴极保护系统的安全运行和管理提供支持。     

海底生物燃料电池中304不锈钢(06Cr19Ni10)阴极腐蚀保护作用研究

以304不锈钢(06Cr19Ni10)作为阴极构建海底生物燃料电池装置,研究了该电池对其海水腐蚀的阴极保护作用。自然腐蚀状态下不锈钢电位为-260 mV,阴极保护试样为-340 mV。荧光显微镜(FM)和扫描电镜(SEM)观察结果表明,两组试样的表面微生物附着情况差别不大,阴极保护试样表面腐蚀程度较低。电化学阻抗法及极化曲线测试表明,通电保护试样的阻抗值随时间增加逐渐增大,腐蚀电流密度Icorr逐渐减小,保护试样的抗腐蚀能力增强,电池装置对不锈钢阴极起到一定的保护作用。     

自升式平台桩腿防腐蚀技术研究

应用外加电流法阴极保护技术,通过传动机构将辅助阳极及参比电极下放至海底;对比固定式高纯锌参比电极,桩腿的电位始终保持在100-250mV范围内（国标中相对于高纯锌参比电极保护电位为0-250mV）;对比便携式参比电极（Cu/CuSO4）,桩腿的电位基本在-900mV左右,（国标中相对于Cu/CuSO4参比电极保护电位为-850~-1100mV）。结果表明采用外加电流法阴极保护技术,将电极通过电缆投入海水后,能够较好的对圆柱形不可进水式桩腿进行保护,是对自升式平台桩腿防腐蚀技术安装工艺的积极探索。     

埋地管道阴极保护系统辅助阳极参数优化研究

阴极保护是抑制管道电化学腐蚀的重要手段,其电位的分布情况直接影响着管道保护效果。以西北某成品油输油站为例,利用COMSOL Multiphysics仿真软件研究管道阴极保护电位的分布规律,分析确定了影响管道阴极保护电位分布的主要因素是辅助阳极的埋设位置和输出电流值;并且通过电化学试验分析得到了L360管线钢在该成品油输油站模拟土壤溶液的最佳保护电位。然后以阳极数量、阳极敷设位置和阳极输出电流值为优化目标建立目标函数,利用模拟退火算法搜索出最佳阳极数量,最佳阳极位置和最佳阳极输出电流值。最后根据管道实际保护电位验证了优化方案的可行性,结果证明该方法对阴极保护设计有一定的参考价值。     

铁基材料用于海水中铜管材的阴极保护

通过测试在海水中的自腐蚀电位、工作电位以及驱动电位,分析了2种铁基材料用于海水中紫铜阴极保护的可行性,确定了紫铜在海水中的最小保护电位。利用实验室阴极保护模拟实验对保护效果进行了测试。结果表明,在海水中铁基阳极工业纯铁、35钢对紫铜具有良好的保护效果,失重率减小达90%以上,海水中紫铜阴极极化电位稳定-680 m V左右,超过紫铜最小保护电位。     

涂层破损对船体阴极保护电位分布的影响

采用缩比模型法研究了船体涂层破损率、常见破损位置及控制电位对船舶阴极保护电位和保护电流分布的影响。结果表明,船体所需的保护电流和电位分布不仅与涂层破损面积有关,还与阳极和参比电极相对于涂层破损处的位置有关,通过合理布放参比电极和辅助阳极,即使涂层破损率达到10%,船体仍得到良好保护,且电位分布均匀。基于上述结果确定了船舶阴极保护辅助阳极和参比电极位置、控制电位设计原则。     

外加电位条件下X100/X80管线钢的应力腐蚀行为研究

以X100、X80管线钢为研究对象，通过在外加电位条件下的慢应变拉伸速率试验(SSRT),获取管线钢材料在空气中和不同外加电位下的慢拉伸应力腐蚀的应力-应变曲线，分析其应力腐蚀敏感性可知：外加电位对X100和X80管线钢在3.5%NaCl中性溶液中的SCC敏感性和腐蚀开裂机理有显著影响。相同应力腐蚀条件下，X100管线钢的SCC敏感性相对于X80管线钢更低。结合断口微观形貌和极化曲线快、慢扫测试分析X100/X80耐腐蚀性能的特征和差异，可以得出X100和X80管线钢材料在不同外加电位条件下的应力腐蚀机理类型：当外加电位高于-395 mV时，金属处于活化溶解状态；当外加电位置于-395～-462 mV(X80钢)或-395～-504 mV(X100钢)时，机理为膜破裂-阳极溶解(AD)和氢致开裂(HIC)型；如果外加电位进一步降低，机理表现为氢致开裂型。     

埋地金属管道恒电位参数远程监控系统设计

为实现恒电位仪的自动化控制,使金属管道始终处于受保护状态,设计对阴极保护设备恒电位仪的输出保护参数(通电电位、断电电位、交流电位、自腐蚀电位)进行监控的电路。该监控系统以Cortex-M3内核的微控制器STM32为核心,以多通道信号调理电路为数据采集单元,通过RS485总线实现与恒电位仪的通信,采用GPRS作为数据传输网络,将恒电位仪的各项参数采集后发送回服务器,服务器对数据进行分析处理,得出恒电位仪的工作状态以及被监测管道的受保护状态。系统需要调节恒电位仪输出功率时,服务器通过GPRS网络将参数传输到监控系统,监控系统通过RS485总线实现对恒电位仪的控制。实测结果表明:恒电位仪输出电流的测量范围为0~80A,准确度在±0.48%以内;管道通电电位测量范围为-3~3 V,准确度在±7 m V以内,能够实现对埋地金属管道恒电位参数的远程监控。     

交流干扰对X80管线钢腐蚀电位的影响规律研究

为进一步明确交流干扰过程中埋地金属管道腐蚀电位所处极化区域的极化斜率之比对腐蚀电位偏移的影响,通过提高腐蚀电位的采集频率等方法从交流电流密度和干扰时间等角度综合分析研究了交流干扰对X80钢在库尔勒土壤模拟液中腐蚀电位的影响规律。研究表明:施加交流干扰后,1 Hz采集频率得到的相对平均腐蚀电位会发生偏移,其偏移方向与100 Hz采集频率得到的相对真实腐蚀电位处的阳极和阴极极化区的极化斜率之比r密切相关,r大于1平均电位正移,反之负移;随着干扰时间的延长,在J_(ac)=10~50A/m~2时,腐蚀电位偏移量变化较小,而在J_(ac)=100~400 A/m~2时腐蚀电位偏移量先明显减小后稳定。