IJC 国际期刊的腐蚀 1687 - 9333 1687 - 9325 Hindawi 10.1155 / 2019/4372430 4372430 研究文章 研究交流杂散电流的影响下对X80钢剥离涂层的电化学方法 http://orcid.org/0000 - 0001 - 6878 - 3652 崔 考察 1 沈 道 1 http://orcid.org/0000 - 0002 - 5344 - 5295 丁 Qingmiao 1 Solmaz 斋月 机场的学校 中国民航大学 天津 中国 cauc.edu.cn 2019年 9 4 2019年 2019年 27 01 2019年 18 03 2019年 26 03 2019年 9 4 2019年 2019年 版权©2019年崔考察等。 这是一个开放的文章在知识共享归属许可下发布的,它允许无限制的使用,分布和繁殖在任何媒介,提供最初的工作是正确的引用。

交流杂散电流密度的影响在X80钢的腐蚀行为剥夺了电化学方法研究了涂层缺陷。实验结果表明,X80钢的开路电位转移负面是因为交流干扰的存在。负转移的程度增加而交流杂散电流密度的增加。和潜在降低交流干扰后仍比以往更加消极。即腐蚀干扰切断交流电源后继续。在实验的初期,腐蚀电流密度与30 / m2交流杂散电流干扰的约1.4倍,如果没有交流干扰,而腐蚀电流密度与50 / m2交流杂散电流干扰的两倍,如果没有交流干扰。

 民航安全能力建设基金 机场工程研究基地开放基金 1。介绍

随着经济的快速发展,中国对能源的需求正在增长。由于人口密度高和缺乏土地资源在中国,这是不可避免的,高压输电线路或铁路系统和油气管道交叉或长距离平行(将竖立“公共走廊” 1, 2]。交流电源产生的高压输电线路和铁路系统容易交流腐蚀管线钢的 3- - - - - - 6]。交流的存在可能突破管道的绝缘加速管道的腐蚀和破坏,并威胁人身安全( 7- - - - - - 10]。

埋地管道的交流腐蚀的问题变得越来越突出,国内外学者进行了大量的研究交流杂散电流对管道腐蚀的影响。研究发现,交流腐蚀速率不是直接交流电压的影响,主要的作用是交流频率和交流电流密度( 11]。刘诚et al。 12]研究交流杂散电流的影响在不同电流密度下X80钢的腐蚀减肥方法、SEM、XRD、EDS。发现与交流杂散电流密度增加X80钢的腐蚀速率增加缓慢,然后迅速,最后增加趋势减缓。与此同时,腐蚀变化的形式均匀腐蚀和局部腐蚀。傅一个清 13]研究了交流杂散电流对X65钢的腐蚀行为的电化学方法和减肥方法。小尺寸涂层缺陷的涂层管线钢具有较高的交流杂散电流腐蚀的风险。固定的交流电流的干扰下,当前在极化曲线的振幅的平方缺陷直径成反比。Funk et al。 14)进行了实地测试10 ~ 30 / m2300 ~ 1000 / m2在样品暴露区10厘米2在砂和粘土。结果表明,如果在恒定的阴极保护电流密度是2 a / m2当交流密度超过30 A / m2,腐蚀速率将超过0.1 mm /。Goidanich et al。 15)获得的实验结果交流腐蚀速率是原状当前样本局部腐蚀速率的两倍的电流密度10 a / m2;当交流电流密度超过30 / m2腐蚀率成指数增加。温家宝C et al。( 16]发现数量、面积和深度的增加所引起的腐蚀坑交流电流密度。朱米等。 17)发现,交流电流密度增加,钢的腐蚀程度增加,坑越来越明显。戴算了et al。 18]发现高烈度交流电压干扰和50 100 Hz诱导大坑DSS 2205样品;然而是点状腐蚀抑制进一步提高频率。一般来说,金属的腐蚀速率增加交流电流密度的增加和减少,但增加的大小在不同的腐蚀系统是不同的 19]。

大多数的研究是关于交流杂散电流的影响在裸金属管线钢的腐蚀行为,不考虑涂层的影响,实验装置采用传统的矩形缺口配置实验设备配置和楔形的差距,这是不同于实际工程。在本文的研究中,实验设备已得到改进。电化学方法用于研究交流杂散电流对埋地金属管道的腐蚀行为与剥落涂层缺陷,这为管道的安全运行提供了一定的参考。

 2。实验方法 2.1。解决方案准备

土壤模拟溶液取自一条石油管道周围的土壤在天津和离心机。通过滴定法测量后,化学成分终于得到如表所示 1。

土壤的组成模拟解决方案。

组件 内容
蒸馏水/毫升 1000年
Na2有限公司3/ g 0.1600
生理盐水/ g 0.5125
Na2所以4/ g 0.1712
Na2HCO3/ g 0.0865
2.2。电极制备

X80管线钢挂块被选中作为实验材料,大小为50毫米×25毫米×2毫米,和X80管线钢的化学成分如表所示 2。

X80管线钢的化学成分(质量)%。

C 如果 锰 Cr 莫 倪 艾尔 铜 注 “透明国际” Pb 菲
0.042 0.189 1.560 0.028 0.243 0.230 0.034 0.153 0.060 0.019 0.005 休息

模拟涂层剥离装置是由有机玻璃板,0.5毫米厚硬PVC板,和挂片,如图 1。刚性PVC板用于模拟剥皮厚度的差距,和挂片的面积48毫米×21毫米保留工作区域,剩下的五国与环氧树脂密封。

设备的图。

工作电极

硬聚氯乙烯板

 2.3。实验内容

交流杂散电流密度的影响,对X80管线钢的腐蚀行为与剥落涂层缺陷进行了测试电化学参数如开路电位、极化曲线和电化学阻抗的工作电极。

工作电极是沉浸在准备土壤模拟溶液,和正弦波信号应用于工作电极。频率设置为50赫兹。交流电流密度为0 A / m2,30 A / m2,50 / m2。信号与碳棒的一端,另一端与工作电极。测试时间是11天。

电化学测试使用standard-three-electrode系统。在此系统中,标本的X80管线钢作为工作电极进行测试(我们),铂金板作为对电极(CE-Pt),和一个饱和甘汞电极(SCE)是参比电极(RE)。和石墨电极用于产生交流干扰。在电化学测试中,添加一个串联电容器的交流信号防止电化学测试系统干扰的交流信号。参比电极的电极电位南加州爱迪生公司在整个论文。电化学测试装置如图 2。

电化学测试装置图。

有三个流程测试开路电位: ( 1 ) 潜在应用测试前AC密度; ( 2 ) 潜在应用测试,当交变电流密度; ( 3 ) 潜在的交流密度被切除后的测试。

电化学阻抗谱测试频率是0.1 hz - 100 kHz的振幅10 mV,阻抗谱是安装的软件ZSimp赢。

极化曲线的扫描范围±400 mV(相对于开路电位)和扫描速率为1 mV / s。

 3所示。结果与讨论 3.1。分析Eocp-Time

工作电极电位随时间的变化在不同的交流电流密度图所示 3。每个曲线分为三个阶段,其中0 ~ 600年代是可能没有交流干扰,600 ~ 1200年代是交流电干扰下的潜力,和1200 ~ 1800年代是潜在的交流电后删除。从图可以看出 3没有应用,当交流电,工作电极的潜力约为-0.66 V时,只是沉浸在解决方案是稳定在-0.68 V的延长测试时间。目前应用交流电时,可以看出,工作电极的潜力有一定的消极转变。当应用交流电密度30 / m2,应用交流电的瞬时潜在突然从-0.65 V至-0.72 V,减少和消除瞬时潜力交流电转变为-0.69 V。当应用交变电流密度是50 / m2,应用交流电的瞬时潜在突然下降从-0.67 v至-0.79 v,最后稳定在-0.80 v。当交流电源,潜力是搬到-0.71 v。它可以发现- 50 / m的潜在偏差2大于30 a / m2。和30 / m的潜力2更接近潜在的没有交流电比50 / m2,但仍低于潜在的没有交流电。它显示的应用交流干扰影响工作电极电位明显。潜在的干扰是交流电流密度的增加更明显。那就是补充消耗的电力系统电极反应的间接加速反应的进展。额外的电力应用交流电流密度的增大而增大,并对反应的影响将会更大。其次,由于电场的影响产生的交流干扰,积极的和消极的电荷层积累超过没有交流的电子干扰,从而增加电极之间的界面电场/解决方案阶段和加速的阳极溶解和去死皮产品电影X80电极。

不同的交流电流密度下的Eocp-t图。

 3.2。极化曲线的分析

X80钢的偏振没有交流和在30 A / m2和50 A / m2如图 4。开路电位的测量金属腐蚀反应的热力学趋势。更大的阴极和阳极之间的电位差时可能是负的,更大的金属腐蚀。从图可以看出 4开路电位有一定程度的负面转变实验的进展在三种情况下,这表明趋势X80钢的腐蚀与实验的进展显著增加。在实验的开始,开路电位的波动是显而易见的。实验的进展,开路电位的波动变得温柔和异构性降低。

极化曲线在不同交流电流密度。

0 A / m2

30 / m2

50 / m2

X80钢的腐蚀电流密度没有交流的交流干扰30 / m2和50 A / m2如图 5。电化学参数拟合从极化曲线在不同交流电流密度如表所示 3。腐蚀电流密度是通过腐蚀电流除以工作区域。

电化学参数拟合从极化曲线在不同交流电流密度。

交流干扰(A / m2) 时间(d) 开路电位(V) 腐蚀电流密度( μ一个/厘米2)
0 0 -0.624 48.99
2 -0.810 26.62
9 -0.881 40.32
30. 0 -0.663 65.69
2 -0.855 21.31
9 -0.891 44.84
50 0 -0.730 93.11
2 -0.842 46.25
9 -0.882 40.20

腐蚀电流密度随时间的关系在不同的交流电流密度。

根据图 5和表 2开始时,腐蚀电流密度实验是49 μ一个/厘米2没有交流杂散电流。目前的应用交流电,腐蚀电流密度是93 μ一个/厘米2交流干扰的50 / m2和腐蚀电流密度比,没有交流的两倍。而腐蚀电流密度是66 μ一个/厘米230的交流干扰/ m2,腐蚀电流密度约为1.4倍,没有交流,也就是说,目前的应用交流杂散电流,交流电的振荡增加工作电极的电化学活性和加速金属的腐蚀速率。实验开始时,电极的表面氧含量相对较高,工作电极的表面清洁、无腐蚀产物。这时,电极之间的联系和周围的模拟解决方案是好的,有利于离子交换。

从第二天到第八天的实验中,腐蚀电流密度下降到一定程度上与实验的开始,有一个小的波动。这是因为随着实验的进行,氧气被消耗。氧气扩散慢,腐蚀产物在电极表面开始形成一定程度的积累,和腐蚀产物的累积损伤涂层的尤其明显。在这个阶段,氧气扩散和腐蚀产物的积累导致腐蚀电流密度的快速下降。腐蚀电流密度基本保持不变的实验进展的第九天。交流电的应用30 / m2大于50的交流电应用密度/ m2。这可能是由于交变电流密度的应用50 a / m2在前面的腐蚀过程产生更多的腐蚀产物和积累在涂层脱落的缺陷,这使得它很容易交流杂散电流输入和腐蚀电流密度低于30的交流电流密度/ m2应用。总的来说,腐蚀电流密度应用交流电流密度的增加而增加,但腐蚀电流密度的后期没有太大差异腐蚀。

 3.3。EIS分析

图 6X80钢的交流阻抗谱没有交流和交流电流密度30 a / m2和50 a / m2。从图可以看出 6的高频容抗弧阻抗频谱不从零点开始,不一致。这是因为受损区域的断裂点涂层和解决方案供应足够大后涂层剥落,剥落差距缩小和离子浓度很低,所以溶液电阻缝很大,高频容抗弧的电化学阻抗谱测量不从0开始,不一致( 20., 21]。高频阻抗谱部分反映了电极表面腐蚀产品信息,而低频阻抗谱部分反映了电极反应的信息。从图可以看出 6(一)的高频电容antiarc半径实验的第九天不大于电容antiarc半径的其他实验阶段当杂散电流不应用,这可能是因为随着浸泡时间延长,形成的腐蚀产物膜表面的样品增加阻抗模量,使反应难以执行,耐蚀性增强。浸泡后1 d,感抗主要是由于腐蚀产物的吸附。从图可以看出 6 (b)30,随着交流杂散电流密度/ m2,电容antiarc半径作为一个整体有下降趋势。这表明,在实验中,交变电流的振荡阻止腐蚀产物膜秉承X80钢衬底的表面,因此表面腐蚀产物膜后分开X80钢的矩阵。从图可以看出 6 (c)作为一个交流杂散电流密度的50 / m2,电容弧的半径与浸泡时间增加然后减少。这可能是由于积累的前体电影离开了X80钢矩阵稍后交流电作用下振动。

电化学阻抗谱在不同交流电流密度。

0 A / m2

30 / m2

50 / m2

电极电路由一个电子元件组成的等效电路表示准确分析电化学阻抗谱,如图 7。其中, R 年代 表示溶液电阻, C f 的电容腐蚀金属表面形成吸附膜, R f 的抗腐蚀金属表面形成吸附膜, C d 的电容是双层金属表面与电解液之间的解决方案,然后呢 R p 极化电阻。它与法拉第过程和阳极反应,所以它可以反映腐蚀和 R p 用于描述腐蚀速率( 22]。第一,第二,第九天为例进行分析。极化电阻的波德图和拟合结果如图所示 8和表 4。

极化电阻的值在不同的交流干扰。

时间(d) 交流干扰(A / m2) R p (Ω)
0 0 5.614
2 8.685
9 4.132
0 30. 9.063
2 8.613
9 5.038
0 50 12.21
2 11.27
9 3.386

等效电路。

波德图在不同的交流电流密度。

0 A / m2- - - - - - Z - - - - - - 日志 ⁡ f

30 / m2- - - - - - Z - - - - - - 日志 ⁡ f

50 / m2- - - - - - Z - - - - - - 日志 ⁡ f

的波德图的幅频特性曲线 8反映出金属的耐腐蚀性能。从波德图可以看出,幅频曲线波动比较大的时候没有交流干扰。应用交流干扰后,幅频曲线平滑,变化范围较小。结果表明,金属的耐腐蚀性能恶化后的应用交流干扰。

表 4极化电阻的拟合结果显示没有交流和交流电流密度30 a / m2和50 a / m2。表 3表明,如果没有应用交流杂散电流极化电阻增加然后减少没有应用交流杂散电流。也就是说,金属腐蚀的阻力增加,然后下降,腐蚀速率降低,然后增加。当交流电流密度是30 / m2和50 a / m2极化电阻减小,这表明剥离涂层下的金属的腐蚀程度逐渐增加与实验。

 4所示。结论

( 1 ) 交流干扰的存在使X80钢的潜在负面转变在某种程度上,和应用交流电流密度越大越消极转变,表明交流可以加速X80钢的腐蚀。后断开交流干扰,可能还比以前更消极,这表明腐蚀干扰继续交流断开后,并进一步说明了交流腐蚀的不可逆性。

( 2 ) 有或没有交流干扰,开路电位波动明显在实验的开始。随着实验进行,开路电位降低不均匀性和波动不再是强烈的。

( 3 ) 交流电的影响下,腐蚀电流密度在交流干扰30 a / m2和50 a / m2的1.4倍和2倍没有交流干扰。但是在后期的腐蚀,腐蚀电流密度略有不同。和与极化阻抗的结果是一致的。金属的耐腐蚀性能恶化后的应用交流干扰。

 数据可用性

研究数据用于支持本研究的结果中包括这篇文章。

 的利益冲突

作者宣称没有利益冲突有关这篇文章的出版。

 确认

支持的研究工作是民航安全能力建设基金(安全评价体系建设multibranch复杂环形围裙管网)和机场工程研究基地开放基金(研究优化阴极保护模型的围裙地区基于BEASY)。

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