外加拉应力对X80管线钢点蚀电化学行为影响的研究

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X80管线钢作为21世纪主要输油气管道用钢,其在碱性土壤环境中首先发生点腐蚀。点腐蚀不仅具有高的穿透速率,而且蚀孔还是其它腐蚀破坏的主要源头。关于环境如pH值、温度和Cl-浓度等对点蚀行为的影响,国内外已有大量研究,对其影响作用机理也达成了共识。但外加应力对点蚀的影响及其作用机理研究相对较少,得出的结论不一,如外加应力对点蚀是起促进作用还是抑制作用并未得到定论,其作用机理也未达成一致意见,但输油气管线在服役过程中必然伴随着应力作用。根据点蚀的成核及生长理论,本论文通过电化学方法,在有无Cl-环境下分别研究了不同外加拉应力(0MPa、50MPa、100MPa、200MPa、400MPa)对X80管线钢钝化和点蚀电化学行为的影响,讨论了外加拉应力对钝化膜的形成和点蚀产生的影响机理。主要结论如下:(1)不同外加拉应力下的X80管线钢在0.5mol L-1NaHCO3溶液中的极化曲线、动电位阻抗及Mott-Schottky测试结果均获得结论:外加拉应力的存在能够促进钝化膜的形成和耐蚀性的提高,其促进作用随拉应力的增大先增大后减小,在σ=100MPa时促进作用达最大;(2)不同外加拉应力下的X80管线钢在0.5mol L-1NaHCO3+0.0075mol L-1NaCl溶液中的极化曲线和动电位阻抗结果证明了小拉应力(σ≤100MPa)的存在可以提高耐点蚀性能,大拉应力(σ≥200MPa)的存在会促进点蚀的发生;(3)在0.5mol L-1NaHCO3+0.2mol L-1NaCl溶液中,采用电化学噪声监测不同外加拉应力下的X80管线钢腐蚀过程发现:与受小拉应力(σ≤100MPa)作用的X80管线钢相比,不受应力作用的X80管线钢优先被腐蚀,而受大拉应力(σ≥200MPa)作用的X80管线钢优先于不受应力作用的X80管线钢被腐蚀;(4)综合实验结果提出外加拉应力对X80管线钢点蚀电化学行为影响的模型:促进钝化膜形成作用与加速Cl-侵蚀作用相互抑制,最终表现为小拉应力(σ≤100MPa)可以抑制点蚀的萌生,大拉应力(σ≥200MPa)会促进点蚀的发生。
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