随着油气资源需求量不断增加,油气管线的腐蚀问题备受关注。油气输送管线通常以焊接的方式进行连接。焊接接头因成分和组织不均匀、应力集中等因素而容易导致局部腐蚀,成为管道输送安全的最薄弱环节之一,其腐蚀控制也一直是人们关注的焦点。管线钢焊接接头作为一个由母材、热影响区和焊缝金属构成的复杂电偶,它在管线内部工艺环境中的腐蚀演化过程及其机理尚未理清。目前,鲜有通过将焊接接头分离的方法研究焊接接头及各分区的耦合机理,对电偶腐蚀的机理研究不够深入。为解决上述问题,本文研究了X80管线钢焊接接头及其各分区(母材、热影响区、焊缝)在NACE溶液中的腐蚀行为。通过电化学手段研究温度、乙酸、氯离子及乙二醇对焊接接头各分区腐蚀行为的影响;通过正交设计的腐蚀失重实验分析各影响因子中的主要因子与次要因子。主要结果如下:本文利用开路电位、电化学阻抗谱与动电位极化曲线等经典电化学测试技术,系统研究了温度、乙酸、氯离子及乙二醇四个因子对X80钢焊接接头各分区的腐蚀电化学行为的影响,分析各分区在电解质溶液中的电极过程信息。从腐蚀动力学角度分析,在相同电解质溶液中,焊缝区的腐蚀倾向高于母材区与热影响区,但焊缝区的极化反应阻力明显高于母材与热影响区。在实验条件下,随乙酸浓度升高、温度升高及乙二醇浓度降低,母材区、热影响区和焊缝区腐蚀速度逐渐加快,其中乙二醇具有抑制管线钢腐蚀的作用;随氯离子浓度增加,母材区与热影响区腐蚀速度先升高后降低,焊缝区腐蚀速度逐渐升高。通过分析各电极阻抗谱与动电位极化曲线的变化情况,阐明了各因子对电极反应的作用机制。本文利用正交实验设计的方法,设计四因素、四水平正交腐蚀失重实验以研究焊接接头及其各分区在NACE溶液中的腐蚀失重行为及规律。通过对数据进行极差分析与方差分析,分析各因子(氯离子、乙酸、温度与乙二醇)对焊接接头及各分区腐蚀行为的影响权重,得出乙酸与温度为影响其腐蚀行为的主要因子,氯化钠与乙二醇为次要因子。通过SEM与EDS现代表征技术分析焊接接头及各分区腐蚀产物类型,根据Fe、C与O元素的比例推测腐蚀产物主要成分为碳酸亚铁,存在部分乙酸亚铁,且腐蚀产物膜较为致密。本文综合分析了焊接接头及各分区的腐蚀电化学行为与腐蚀失重行为,研究X80钢焊接接头与各分区的腐蚀行为相关性。在相同电解质溶液中,各分区挂片中焊缝区挂片的腐蚀失重速率要明显低于母材区与热影响区,与电化学阻抗谱和极化曲线分析所得结论一致,即焊缝区反应阻力最大。观察焊接接头整体挂片的宏观腐蚀形貌可得,焊接接头整体发生了电偶腐蚀过程,存在显著的台地腐蚀特征,其中焊缝区的腐蚀程度明显大于母材与热影响区,原因是电偶腐蚀过程使得焊缝区被活化而加速腐蚀。通过经典电化学测试已得焊缝区的腐蚀倾向大于母材和热影响区,所以各分区耦合后焊缝区会作为阳极区被加速腐蚀。因此,从腐蚀失重与经典电化学两个角度分析焊接接头及各分区腐蚀行为及腐蚀规律,所得结论基本一致。