电化学方法研究交流干扰对埋地管线的影响

论文摘要

传统经验认为交流电流所产生的干扰不能造成管道的腐蚀,其主要危害在于故障电流对人身安全造成威胁,但是近年来人们已经觉察到交流电气化铁轨等交流源对埋地金属管道的交流腐蚀危险和对阴极保护系统的交流干扰影响都增大了。由交流电流所产生的腐蚀干扰是一个相对新的现象,而且腐蚀行为比在通常的介质中要复杂得多,因此研究方法具有某些特殊性和一定的困难。为了快速而准确地测定金属材料在土壤介质中的腐蚀随时间的变化规律,本文选择符合青岛土壤情况的模拟试验溶液,进行交流干扰对管道腐蚀影响的实验室模拟试验和研究。通过测量管线钢X70钢的自腐蚀电位随时间的变化曲线及极化曲线和交流阻抗谱研究了X70钢在施加交流干扰时其相关电化学参数的变化规律,以及腐蚀速率的变化规律,从而初步探讨研究了交流干扰下土壤腐蚀机理。结果表明试样在有交流干扰时比没有干扰自腐蚀电位更负,且随着交流干扰电压的增大为负移趋势;自腐蚀电流变大,也随着交流干扰电压的增大而呈现增大趋势;腐蚀过程由阴极反应控制变成混合控制,腐蚀速度加剧。虽然阴极保护在一定程度上可以抑制交流腐蚀,但是在交流干扰防护标准中,继续使用中性溶液中碳钢的保护电位-770mVSCE就不一定合理了,因此在有交流电压干扰的阴极保护中,选择最适当的保护电位,对于抑制腐蚀,节约能源以及防止过保护造成的危害是十分重要的。本文提出在阴极保护工程中使用最佳保护电位来代替保护电位。采用电化学方法测量X70钢在不同交流干扰电压下的极化曲线、恒电位极化曲线和不同阴极极化电位下的电化学交流阻抗谱,建立了确定交流干扰腐蚀下阴极保护电位范围和最小及最佳保护电位的方法。结果表明,采用电化学测试方法可以确定X70钢的在有交流干扰的条件下的阴极保护参数,并建议在本实验条件下X70钢的最小保护电位为交流干扰电压较小时（≤4V）在-815mVSCE左右,交流保护电压较大时（≥5V）-835mVSCE左右;最佳保护电位在交流干扰电压较小（≤6V）时-900mVSCE左右,交流干扰电压较大（≥7V）时-1000mVSCE左右。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题提出的目的和意义
• 1.2 交流干扰的成因
• 1.3 交流干扰的判定与防治措施
• 1.3.1 交流干扰的判定
• 1.3.2 交流腐蚀的防治措施
• 1.4 国内外研究现状
• 1.4.1 交流电流对金属腐蚀电位的影响
• 1.4.2 交流电对金属钝性的影响
• 1.4.3 交流电流对腐蚀速度的影响
• 1.4.4 交流干扰腐蚀机理的讨论
• 1.4.5 阴极保护准则的讨论
• 1.5 主要研究内容和课题目标
• 1.5.1 主要研究内容
• 1.5.2 预期目标
• 1.6 本文的创新点
• 第二章 腐蚀电化学方法及实验装置设计
• 2.1 电化学测量方法
• 2.1.1 极化曲线技术
• 2.1.2 极化电阻技术
• 2.1.3 交流阻抗技术
• 2.2 常用的交流测试实验装置介绍
• 2.3 本次试验采用的实验装置
• 第三章 交流干扰对X70钢自然腐蚀电位的影响
• 3.1 实验目的
• 3.2 实验内容
• 3.2.1 模拟溶液、实验材料和实验仪器
• 3.2.2 实验方法
• 3.3 实验结果与讨论
• 3.3.1 腐蚀电位跟踪实验后的试样
• 3.3.2 不同强度交流干扰下X70 钢自然腐蚀电位随时间的变化
• 3.4 小结
• 第四章 交流干扰对X70钢腐蚀行为的影响
• 4.1 实验目的
• 4.2 实验方法
• 4.2.1 极化曲线测试
• 4.2.2 交流阻抗谱测试
• 4.2.3 浸泡实验
• 4.3 实验结果与讨论
• 4.3.1 不同强度交流干扰下的极化曲线及相关电化学参数
• 4.3.2 交流阻抗谱分析
• 4.3.3 浸泡实验结果分析
• 4.4 小结
• 第五章 交流干扰对X70钢阴极保护电位的影响
• 5.1 实验目的
• 5.2 实验方法
• 5.2.1 极化曲线测试
• 5.2.2 恒电位极化实验
• 5.2.3 交流阻抗测试
• 5.3 实验结果与讨论
• 5.3.1 极化曲线测试分析阴极保护电位范围
• 5.3.2 恒电位极化实验验证保护电位的适用性
• 5.3.3 交流阻抗谱分析确定最小及最佳保护电位
• 5.4 小结
• 结论
• 参考文献
• 附录1 不同交流干扰电压下实验测得交流阻抗谱
• 附录2 不同交流干扰电压下实验测得的Rt—Ee，c曲线
• 附录3 由重复试验得出的阴极最小及最佳保护电位
• 攻读硕士学位期间取得的成果
• 致谢