腐蚀问题危害海底管道的安全运行,造成了巨大的经济损失,目前通常采用阴极保护联合外防腐涂层系统,用以保护管道外壁免受腐蚀。涂层能够隔绝海水等腐蚀介质接触管道基体,但其在运输、安装及服役过程中容易出现机械损伤、龟裂、起泡缺陷,导致管道基体暴露在海水中。阴极保护作为涂层系统的辅助手段,能够对裸露金属实施保护,但在阴极保护电流作用下产生的碱性物质与涂层成分反应会导致涂层丧失黏结力而剥离,高绝缘性涂层产生阴极屏蔽使阴极保护电流难以到达涂层剥离区,区内金属与侵入的腐蚀性介质接触产生腐蚀现象。本文通过自制模拟涂层剥离区实验装置,结合丝束电极技术,形貌观测技术,研究了电导率及涂层剥离缝隙宽度对阴极屏蔽效应的影响以及海底管道涂层剥离区金属在不同条件下的腐蚀行为。第二章研究对比了海洋环境和土壤环境典型电导率及不同缝隙宽度对阴极屏蔽的影响,发现在海洋环境中,涂层剥离区阴极屏蔽效应弱于土壤环境,阴极保护电流能够更快速地进入缝隙对金属实现保护。涂层剥离产生的缝隙越窄,阴极屏蔽效果越明显,但缝内溶解氧含量降低,腐蚀被抑制,所以缝隙越窄并不意味着缝内金属腐蚀越严重,金属腐蚀的严重程度与缝内溶解氧含量同样有着密切的关系,因此在相同阴极保护电位、不同电导率环境中,缝隙内金属腐蚀速率最大时所对应的缝隙宽度并不一致。在较强的阴极屏蔽效应下,尽管阴极电流不能渗透到缝隙深处,但阴极保护电流产生的过量OH~-可以逐渐扩散到缝隙内,使缝内逐渐形成高pH环境,有利于抑制金属腐蚀的发生。第三章通过设置不施加阴极保护、预先施加阴极保护后断开阴极保护两种实验条件研究了阴极保护在涂层破损并剥离前、后失效两种情况下涂层剥离区金属的腐蚀行为,当阴极保护在涂层破损并剥离前失效时,涂层破损及剥离区整个腐蚀过程主要受宏观氧浓差电池效应影响,涂层剥离区金属最严重的腐蚀位置发生在缝口至缝内2 mm左右的区域内,腐蚀速率可达0.54 mm/a。当阴极保护在涂层破损并剥离后才失效时,在阴极保护电流的作用下,缝口产生的过量OH~-扩散至缝内,使缝内pH升高,阴极保护失效后缝口处pH快速降低而缝内pH保持稳定,因此缝内金属得到保护,缝外金属腐蚀倾向性高于缝内金属,金属腐蚀最严重的位置由缝口内侧转移至缝外。腐蚀速率可达0.35 mm/a。第四章研究了位于潮差区的管道涂层剥离区金属腐蚀行为,并对比了不同缝口朝向产生的影响。涨落潮影响着阴极保护的有效性,落潮过程是一个阴极保护逐渐失效的过程,涨潮过程是阴极保护逐渐恢复的过程。当剥离涂层缝口朝上时,缝内始终保有海水溶液,低潮时阴极保护失效,金属腐蚀腐蚀最为严重,且腐蚀电流随潮汐周期逐渐增大,在剥离区中部,出现了非均匀点蚀,因此用阳极电流密度换算得到的腐蚀速率可能偏保守。剥离涂层缝口朝下时,缝内无法留存海水溶液,当容器水位低于缝口时,缝口仍存在一段水柱将缝内与缝外环境隔开,缝内金属处于相对干燥且贫氧的环境下,腐蚀情况轻微。因此在潮汐作用下,当阴极保护不足甚至失效的同时,涂层剥离区金属必须与腐蚀性介质直接接触,才会导致腐蚀的发生。