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特殊环境下长输管道腐蚀原因分析及防治措施研究
| 论文题名： | 特殊环境下长输管道腐蚀原因分析及防治措施研究 |
| 关键词： | 长输管道;腐蚀原因;电化学测试技术;土壤电阻率;阴极保护 |
| 摘要： | 针对部分管段长期浸泡于水中的这一特殊环境下运行的长输管道（具有低土壤电阻率且阴极保护电位检测难等特点），通过资料调研和现场数据调研，以及管道开挖检测分析，明确了长输管道的腐蚀原因。辅以电化学测试技术研究了温度、介质类型、阴极保护电位等对沥青玻璃丝布、熔结环氧和胶粘带三种防腐层质量和防护性能的影响。同时，借助有限元数值模拟对特殊环境下长输管道阴极保护电位的分布规律和影响因素进行了系统研究，结合现场试验探讨了镁合金牺牲阳极作为特殊环境下长输管道辅助保护措施的可行性。得到以下结论: （1）土壤电阻率平均值仅为12.51Ω·m,为强腐蚀性土壤环境;防腐层有166处破损点，结合力较差，存在渗水现象，管道表面发生明显腐蚀，腐蚀产物主要为铁的氧化产物FeOOH、Fe（OH）2;管道阴极保护欠保护管段为12km（研究管段总长约28km）,保护率仅为42％。管道沿线土壤腐蚀性强、防腐层质量差、阴极保护电位不满足标准要求是管道发生腐蚀的根本原因。 （2）随着温度升高，沥青玻璃丝布防腐层10mHz处的阻抗模值由1.23×106Ω·cm2降到1.3×104Ω·cm2,其防护性能严重下降，而熔结环氧防腐层在80℃的高温溶液中的阻抗模值仍高达4.48×108Ω·cm2,表现出优异的防护性能;过负的阴极保护电位对防腐层性能影响较大，当施加-1600mV（vsCSE）阴极保护电位时，沥青玻璃丝布防腐层发生严重的阴极剥离，且剥离涂层下因保护电流屏蔽效应，局部腐蚀十分明显;对含有缺陷防腐层的加速试验（80℃、-1600mV（vsCSE））评价结果表明，熔结环氧的防护性能要明显优于胶粘带。对于大量采用沥青玻璃丝布防腐层的常温管道，影响其性能的主要因素为防腐层缺陷和阴极保护电位。 （3）辅助阳极与长输管道之间的距离对管道的阴极保护电位分布影响较小，而防腐层破损率和土壤电阻率则对管道的阴极保护电位分布影响显著。随着土壤电阻率的增大，阴极保护电位衰减严重，有效保护距离显著减小。对于低土壤电阻率环境运行的长输管道，防腐层破损率为影响管道阴极保护电位分布的主控因素。当防腐层破损率超过1％时，阴极保护效果极差，应对管道防腐层进行局部修补或采取其他辅助保护措施。 （4）对长输管道采取牺牲阳极与外加电流联合保护措施后，所研究的管道均处于有效保护状态，且管道阴极保护电位分布更为均匀，保护率由42％提升至100％,同时降低了防护成本。牺牲阳极可作为特殊环境下长输管道欠保护区域的辅助保护措施。 |
| 作者： | 李宁 |
| 专业： | 材料科学与工程 |
| 导师： | 吕祥鸿 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 西安石油大学 |
| 学位年度： | 2023 |
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