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埋地管道材料在土壤中的交流腐蚀行为研究

作　者: 胡春伟
导　师: 张大伟
学　校: 大庆石油学院
专　业: 化工过程机械
关键词: 交流电埋地管道感应电压牺牲阳极阴极保护交流腐蚀行为
分类号: U177
类　型: 硕士论文
年　份: 2003年
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内容摘要

本文从测试电泵井周围有无杂散电流入手，通过对两组交流腐蚀实验结果的分析(即室内水浴杂散电流实验和室外杂散电流埋片实验)，分别从以下几个方面对交流腐蚀行为进行了研究：(1)电压对腐蚀率的影响；(2)电阻率对腐蚀率的影响；(3)温度对腐蚀率的影响；(4)平均电流密度和失重量的关系；(5)平均电流密度和时间的关系；(6)根据泄漏面积和腐蚀率的关系提出了电场强度理论。借用现代分析测试技术和方法对腐蚀后的试片进行了扫描电镜的能谱分析和试片的SEM腐蚀形貌观察，并对水浴试验的腐蚀产物进行了物相检测，分析其形成过程。根据室外现场埋片试验结果，讨论了杂散电流对牺牲阳极阴极保护性能的影响。研究结果表明：(1)在低温低电阻率条件下，随交流电压升高，试片的腐蚀率呈增大趋势；在高温高电阻率条件下，随交流电压上升，腐蚀率下降；(2)电阻率对腐蚀率的影响表明：在低温低电阻率条件下，电阻率越高，腐蚀率越低。这主要是由于与高电阻率溶液相比，低电阻率的溶液中的离子浓度较大有关。对同样大的暴露面积的试片而言，离子浓度越大，与试片接触的几率越多，发生反应的可能性越大，从而出现了在低电阻率条件下，腐蚀率增高的现象；(3)本实验条件下，温度对腐蚀率的影响不起主要作用；(4)平均电流密度的影响非常显著，随电流密度升高，腐蚀率呈上升趋势；这是由于真正管道材料的交流腐蚀是由流过其的低电流在非常小的面积上形成的高的电流密度而引起的。(5)泄露面积和腐蚀率的关系表明：随泄露面积增大，腐蚀率呈减小的趋势。同时用电场强度理论来解释这一现象。实验结果表明：交流腐蚀应当和电压、电阻率、平均电流密度和泄露面积等因素有关。同时，杂散电流的存在使牺牲阳极的保护性能下降。通过实验结果以及文献资料，归纳和总结了埋地管道材料在土壤中的三种交流腐蚀理论：电化学理论，电场强度理论和电击假设。提出用二极管加牺牲阳极的方法来减轻杂散电流对埋地管道的腐蚀影响。

全文目录

埋地管道材料在土壤中的交流腐蚀行为研究  3
中文摘要  3-4
英文摘要  4-12
第一章绪论  12-20
  1．1 交流腐蚀机理的研究  12-16
  1．2 交流杂散电流的干扰  16-19
    1．2．1 交流腐蚀与自然腐蚀的区别  16-17
    1．2．2 交流杂散电流干扰源  17
    1．2．3 交流干扰的成因  17-18
    1．2．4 交流干扰电压的分类  18
    1．2．5 交流干扰的判定  18-19
      1．2．5．1 交流电干扰判断  18
      1．2．5．2 管道交流感应电压允许值  18-19
      1．2．5．3 最小间距  19
  1．3 开题意义和研究内容  19-20
第二章实验材料及实验方法  20-33
  2．1 电泵井杂散电流测试  20-22
    2．1．1 电泵井零序电流测量  20
    2．1．2 电泵井杂散电流测试  20-22
      2．1．2．1 仪器性能：  20-21
      2．1．2．2 测式条件：  21
      2．1．2．3 测量过程：  21-22
  2．2 室内加速腐蚀实验  22-24
    2．2．1 实验材料及制备  22
    2．2．2 实验前的表面处理方法  22
    2．2．3 配制实验用溶液  22
    2．2．4 实验装置  22-23
    2．2．5 水浴电流实验  23
    2．2．6 实验腐蚀产物的收集及检验  23
    2．2．7 腐蚀产物清除及称重  23-24
    2．2．8 表观检查  24
    2．2．9 计算试片的腐蚀失重速度以及腐蚀率  24
  2．3 室外现场模拟实验  24-29
    2．3．1 土壤电阻率的测定  25
    2．3．2 牺牲阳极种类的选择  25-26
    2．3．3 计算保护电流I  26
    2．3．4 确定每根阳极的发生电流Ia  26-27
    2．3．5 确定所需阳极规格和数量N  27-28
    2．3．6 确定阳极使用寿命T  28
    2．3．7 室外土壤中埋置试片  28-29
    2．3．8 测试通过各试片的电流  29
    2．3．9 腐蚀产物的收集及检验  29
  2．4 实验场地土壤理化性质的测定及腐蚀性评价  29-33
    2．4．1 含水量测定  29
    2．4．2 氯离子测定  29-30
    2．4．3 硫酸根（SO4~（2-））的测定  30
    2．4．4 含盐量测定  30
    2．4．5 PH值的测定  30
    2．4．6 土壤腐蚀性评价  30-31
    2．4．7 三厂电泵井附近土壤理化性质测定  31-33
第三章交流电流腐蚀实验研究  33-54
  3．1 实验现象分析  33-35
    3．1．1 实验现象及分析  33-35
    3．1．2 水浴实验结果  35
  3．2 实验结果分析  35-52
    3．2．1 电压与腐蚀率的关系  35-39
    3．2．2 电阻率对腐蚀率的影响  39-42
    3．2．3 温度对腐蚀率的影响  42-45
    3．2．4 平均电流密度和失重量的关系  45-46
    3．2．5 平均电流密度和时间的关系  46-47
    3．2．6 泄漏面积和腐蚀率的关系——电场强度理论  47-48
    3．2．7 扫描电镜的能谱分析  48-50
    3．2．8 SEM形貌分析  50-51
    3．2．9 水浴实验产物分析  51-52
  小结  52-54
第四章牺牲阳极在工频电场作用下的保护性能研究  54-60
  4．1 牺牲阳极阴极保护的原理  54-56
    4．1．1 阴极保护模型和牺牲阳极接地排流  54-56
  4．2 杂散电流对牺牲阳极保护性能的影响  56-58
    4．2．1 杂散电流对埋地管道和结构的电位影响  56-57
    4．2．2 杂散电流对埋地管道和结构保护电流的影响  57
    4．2．3 杂散电流对管道牺牲阳极阴极保护系统的影响  57-58
  小结  58-60
第五章埋地管道材料在土壤中的交流腐蚀机理研究以及解决途径  60-65
  5．1 交流电腐蚀的电化学理论  60
  5．2 交流电腐蚀的电场强度理论  60-62
  5．3 交流电腐蚀的电击假设以及强电线路的感应影响  62-63
  5．4 交流腐蚀的防治措施  63-64
  小结  64-65
结论  65-66
致谢  66-67
附录  67-73
参考文献  73-75

埋地管道材料在土壤中的交流腐蚀行为研究

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