X80鋼在酸性紅壤中腐蝕機(jī)理研究.pdf

1、西氣東輸二線工程大量使用了高強(qiáng)度的 X80管線鋼。管線鋼土壤腐蝕是管線鋼使用壽命所面臨的關(guān)鍵問(wèn)題。目前，管線鋼土壤腐蝕的研究基本集中在土壤環(huán)境因素對(duì)管線鋼土壤腐蝕的影響以及管線鋼在土壤中的應(yīng)力腐蝕。而從陰極過(guò)程研究管線鋼紅壤腐蝕機(jī)理的報(bào)道較少。許多研究者都認(rèn)為管線鋼在紅壤中發(fā)生了析氫腐蝕，但尚無(wú)直接證據(jù)證明。此外，X80管線鋼腐蝕的陰極過(guò)程究竟是氧去極化為主還是氫去極化為主，目前沒(méi)有定論。
　　本文分析了 X80管線鋼在模擬紅壤溶

2、液中耗氧腐蝕和析氫腐蝕的熱力學(xué)，自行設(shè)計(jì)了收集氫氣的集氣裝置，研究了 X80鋼在紅壤中腐蝕的陰極過(guò)程，同時(shí)還研究了含水量對(duì)X80管線鋼在紅壤中的腐蝕行為。
　　研究結(jié)果表明，X80鋼在模擬紅壤溶液中是否具備析氫腐蝕的熱力學(xué)條件不僅取決于溶液的pH值，也取決于溶液中溶解氧(DO)的含量。在pH為3.0的模擬紅壤溶液中，X80管線鋼具備析氫腐蝕和耗氧腐蝕的熱力學(xué)條件；在pH為5.0、DO≤4.45 ppm的模擬紅壤溶液中，X80管線鋼

3、具備析氫腐蝕和耗氧腐蝕的熱力學(xué)條件；在中性模擬紅壤溶液中，X80管線鋼不具備析氫腐蝕的熱力學(xué)條件。
　　X80管線鋼在酸性模擬紅壤溶液中的腐蝕陰極過(guò)程由氧去極化反應(yīng)和氫去極化反應(yīng)共同組成。在此情況下，溶液的pH值和DO濃度決定了X80管線鋼的腐蝕陰極過(guò)程是氧去極化反應(yīng)為主還是氫去極化反應(yīng)為主。
　　當(dāng)pH為3.0、3.5、4.0、4.5和5.0時(shí)，隨時(shí)間延長(zhǎng)，溶液中氧含量從自然狀態(tài)逐漸降低至大約1.0 ppm，析出氫氣的量逐

4、漸增加，析氫速率在1 h時(shí)達(dá)到最大；X80鋼的平均腐蝕速率iFe、耗氧的平均速率iO2和析出氫氣的平均速率 H2i均減小。在16h內(nèi)，iFe=22 OiH?i。
　　當(dāng)pH值為3.0和3.5、DO≤7.0 ppm時(shí)，iH2>iO2，腐蝕以析氫腐蝕為主。當(dāng)pH為5.0時(shí)， H2i