含Cl、SO42溶液中X70管线钢缝隙的阴极极化行为.pdf

博新杯中国青年腐蚀与防护研讨会 暨第九届全国青年腐蚀与防护科技论文讲评会 含CI一、S042一溶液中X70管线钢缝隙的阴极极化行为 张新2宋义全“2杜翠薇’3李晓刚“3 (1北京科技大学材料科学与工程学院腐蚀与防护中心北京10083： 4010： 2内蒙古科技大学材料科学与工程学院包头01 0083) 3北京市腐蚀、磨蚀与表面工程重点实验室北京1 摘要：研究了X70管线钢缝隙在含cl一、so。2一溶液中阴极极化行为，试验结果表明：在-1000mV 。哑，缝13控电位下，随着缝隙开口尺寸增大，缝隙尖端越靠近缝口控电位；在同一缝隙开口尺 寸时，随着缝口控电位的增大，缝隙内越容易达到保护状态。欠保护状态下，缝隙腐蚀会发生， 缝隙内溶液pH值降低，保护状态下，缝隙内溶液pH值升高有碱化趋势。 关键词：X70管线钢：C1一：SO。2。：阴极保护 目前世界上对输气管线普遍采用联合保护的方式来防止输气管线外部腐蚀。联合保护指防 腐涂层与阴极保护同时使用。防腐涂层在生产、运输与施工中无法保证不受损坏。另外，埋地管 线的外防腐蚀涂层在长时间使用过程中由于不断从环境中吸收水分，以及土壤应力和生物降解等 作用而导致失效【l】’还有一些人为的因素、技术应用不当[2】、机械碰撞以及阴极剥离【31等也会造 成防护涂层的损坏，这样将会造成各种各样的涂层缺陷，如起泡、开裂、剥离等等。 防腐涂层一旦发生剥离或破损后，将会在涂层与金属基体之间产生缝隙，腐蚀介质通过缝口 进入缝隙中，导致缝隙内的金属发生缝隙腐蚀【4】。又由于缝隙深处保护电流难以到达以及高绝缘 涂层的屏蔽作用，将会使阴极保护的效果大大地降低，不仅浪费能源，而且也使管线不能正常服 役，使涂层缺陷处的钢基体发生局部腐蚀乃至穿孔，使管线的使用寿命大大地降低甚至造成重大 事故。 X70钢是我国西气东输工程指定用钢。我国西部土壤为盐渍土和荒漠土，有很高的含盐量， 腐蚀性很强。本文选取新疆库尔勒地区土壤为背景土壤，依据土壤的理化性质配置模拟溶液，研 究X?0管线钢缝隙的阴极极化行为。 1试验方法 试验材料是浦项生产的APIXT0热轧钢板，其化学成分为(wt，％)：O．061C， 0．24Si，1．53Mn，0．0009S，0．011P，余量为铁。试验采用的楔形缝隙模拟构型是用环氧树脂将6片X70 钢试片封装成一个100×45×10mm的矩形大试块，如图1所示，并将一有机玻璃板覆盖在该面 上，其中将一端作为缝口暴露于腐蚀介质中，其余三端用704硅橡胶封好。在有机玻璃盖板上， 基金项目：国家自然科学基金项目(项目批准号50499333)资助 作者简介：张新，男，1979年生，硕士，研究方向为腐蚀与防护 126 博新杯中国青年腐蚀与防护研讨会 暨第九届全国青年腐蚀与防护科技论文讲评会 对应X70钢试片的位置开三个通孔，以插入盐桥及H+-ISFET传感器。在暴露于腐蚀介质端垫不 同尺寸的胶带纸用于控制缝隙开口尺寸。从缝口到缝尖，X70钢试片编号为l≠}～6≠f。 环氧封装的X70钢大试块在每次试验前用150～1000号的金相砂纸依次打磨，用无水乙醇 擦洗后并吹干。然后封装如图2所示的缝隙模拟构型。试验采用PS一12型恒电位／电流仪控制电 位，参比电极为饱和甘汞电极(SCE)，辅助电极为铂电极。按试验条件控制缝口电位(Eh)，对楔 形缝隙内X70钢试片进行阴极极化，并在不同时刻测量电位和电流。极化一般持续30小时，试 验结束时用H+-ISFET传感器测量pH值，并目视检查X70试片表面腐蚀情况。试验采用含有C1． 和S04}溶液。试验溶液是根据库尔勒土壤埋化性质配制的。库尔勒土壤的理化性质为：pH9．40； 准来配制溶液。用分析纯NaCI，Na2S04及去离子水配制溶液。本文中所有电位都是相对于硫酸 铜电极(CSE)而言。 l bulk