直流杂散电流干扰下X70钢的极化特性研究

来源 :中国石油大学(华东) | 被引量 : 0次 | 上传用户:star010lxl
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为了系统研究X70钢在直流杂散电流不同干扰方式(阴极干扰、阳极干扰和阴阳极交替干扰)、不同电流密度(小直流、大直流)下的极化特性。设计一套直流干扰下的电化学测试装置,实现了以下功能:(1)直流电流对工作电极进行干扰的同时进行电化学测试;(2)既能进行阳极干扰又能进行阴极干扰下的测试;(3)准确控制施加在工作电极上的干扰电流大小;(4)确保实验的可重复性。应用电化学方法测试X70钢的电位曲线、极化曲线、电化学阻抗谱,应用失重法计算腐蚀速率,应用光学显微镜分析腐蚀形貌特征。大于临界干扰电流密度180 A/m~2时,E-I极化曲线呈线性,不存在Tafel段,不存在Tafel常数。提出线性拟合法处理直流干扰下的极化曲线,并得到极化特性参数极化电阻Rp。结果表明:阳极干扰下腐蚀电位正移,干扰电流密度越大,腐蚀电位越正。阴极干扰下腐蚀电位负移,干扰电流密度越大,腐蚀电位越负。阴阳极交替干扰下,表观腐蚀电位负移,随着干扰电流密度增大,负移量先增大后减小。小直流(<180 A/m~2)干扰下,建议采用Tafel外推法。随着阳极和阴极干扰电流密度的增大,塔菲尔斜率比βa/βc均逐渐接近于1,电化学过程分别从阴极控制和阳极控制转向阴阳极混合控制。大直流(≥180 A/m~2)干扰下,采用线性拟合法。极化电阻Rp随阴极及阳极干扰电流密度的增大而减小,建立了极化电阻与电流密度的关系式。阳极干扰时,Rp反映腐蚀剧烈程度,阴极干扰时,在本研究的干扰电流密度下,Rp反映过保护的程度。直流杂散电流极大加速了X70钢的腐蚀。随着干扰电流密度增大,X70钢的腐蚀速率线性增大,且发生了严重的点蚀和缝隙腐蚀。改变采样频率,测得阴阳极交替干扰下的瞬时电位和表观电位。瞬时电位以表观电位为基准正负剧烈波动,阴极极化下瞬时电位相对于无干扰时的自腐蚀电位移动的幅度大于阳极极化,导致阴阳极交替干扰下的表观电位负移。阴阳极交替干扰电流密度越大,电荷转移电阻越大,干扰后的试片的耐蚀性越强。本研究为直流杂散电流干扰下X70钢管道的安全运行提供了有效指导。
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