第27卷第5期2007年10月JournalofChineseSocietyforCorrosionandProtection中国腐蚀与防护学报Vol.27No.5Oct.2007埋地管线剥离掩盖层下阴极爱惜的有效性闫茂成王俭秋柯伟韩恩厚(中国科学院金属争辩所环境腐蚀试验争辩中心沈阳110016摘要:由微小缝隙模拟管线剥离掩盖层(涂层下的局部电化学环境,用微电极技术测量了缝隙内局部电位及pH的分布,争辩了缝口阴极爱惜电位，剥离区几何形状，溶液电导率等因素对剥离区内部局部环境及阴极爱惜水平的影响；结果说明,剥离区内电位降(电位梯度主要集中在破旧口邻近,而剥离区深处接近自然腐蚀状态;剥离区内有效爱惜距离随缝口爱惜电位负移而增加,但缝口过爱惜并不能有效提高剥离区爱惜成效；阴极爱惜可使剥离区局部电化学环境pH上升，电导率增大；关键词:阴极爱惜管道涂层缝隙腐蚀微电极电位降(IR降应力腐蚀开裂:TG174.41;TG172.4文献标识号:A:1005-4537(200705-0257-061前言埋地油气管道一般接受掩盖层(涂层与阴极爱惜联合防护体系把握管体的土壤腐蚀:掩盖层通过阻隔外部腐蚀环境使管道免遭腐蚀;掩盖层破旧或存在微孔处,阴极爱惜电流可通过降低电位减缓或排除管壁腐蚀；某些绝缘性掩盖层(如聚烯烃类粘胶带常因机械损耗，老化降解，土壤应力，阴极析氢等因素作用失去粘结力而发生剥离,与管道表面间形成缝隙,地下水，O2，CO2等腐蚀介质渗入缝隙内形成局部电化学腐蚀环境；由于破旧掩盖层对阴极电流的“屏蔽”及缝隙内介质电阻造成的电位衰减(IR降,往往使剥离区金属得不到有效爱惜[1￣7],并且在地面难以精确检测；调查显示,剥离掩盖层下金属腐蚀与暴露于土壤环境中的自然腐蚀[8]类似,同样存在均匀腐蚀，点蚀，微生物腐蚀(MIC等多种腐蚀形式;近年来,剥离掩盖层下又发觉了严肃威逼管道运行安全的碳酸盐应力腐蚀开裂(SCC[9,10]；对高压油气管线运行安全的日益重视促使人们对剥离区局部环境中的阴极爱惜成效及腐蚀行为进行深化争辩,以查找有效的腐蚀把握措施；由于剥离区几何尺寸限制,实际测量较为困难,故较多接受理想条件下的运算机模拟争辩；本文利用缝隙试验装置及微电极技术模拟争辩绝缘掩盖层剥离区内阴极爱惜成效和局部电化学环境变化,及缝口爱惜电位，缝隙厚度，溶液电导率等因素的影响；2试验方法2.1模拟试验装置设计图1为模拟剥离掩盖层下局部腐蚀环境的缝隙试验装置示意图；其中,有机玻璃(PMMA板和管道钢试样间由聚四氟乙烯(PTFE垫片形成的缝隙模拟剥离区,PMMA板，PTFE垫片和试样由螺栓组装压紧；模拟缝隙尺寸为190mm×50mm(长×宽,其厚度(δ可由垫片厚度调剂；PMMA板的一端开20mm×50mm矩形口(缝隙口以模拟掩盖层破旧口,并与主体池连接；PMMA板上距缝隙口20mm，40mm，80mm，120mm，150mm，180mm处分别开φ3mm的孔,以安装复合微电极,同时在缝隙口处也安装一个复合微电极；复合微电极由Ir/IrO2pH电极(铱pH电极，Ag/AgCl电极及一端拉成φ0.2mm毛细管盐桥组成,可同时测量pH，Cl-浓度及钢试样电位值；铱pH电极接受高温熔融碳酸锂氧化法[11]制备；处理好的铱pH电极使用前用一系列pH缓冲溶液进行标定,所得标定曲线见图2；可见,铱pH电极在pH1~14范畴内对溶液pH呈良好线性响应,斜率为48.3mV/pH,相关系数R2=0.993；该pH电极响应速度快,一般在20s内即可获得稳固响应信号；2.2试验条件试验材料为X70管线钢,其化学成分(mass%为C0.046%,Mn1.58%,Si0.23%,P0.012%,S0.0015%,Cr0.024%,Ni0.17%,Ca0.003%,Cu0.24%,Al0.032%,Mo0.23%,Ti0.010%,Nb0.066%,V0.028%,余量为Fe；试样工作面积为210mm×50mm,缝隙内外试样面积比为9.0；定稿日期:2007-03-02基金项目:国家自然科学基金重大项目(50499336作者简介:闫茂成,男,1976年生,博士,从事工业材料腐蚀与防护领域的争辩258第27卷中国腐蚀与防护学报试样工作面用400#￣600#水砂纸逐级打磨,去离子水及丙酮洗净,烘干待用；试验溶液为0.02mol/LNaCl溶液，NS4及0.5mol/LNa2CO3+1mol/LNaHCO3溶液,其pH值分别为6.4，7.5和9.7,电导率σ分别为1450μS/cm，670μS/cm和2700μS/cm；NS4溶液具体成分为0.483g/LNaHCO3,0.122g/LKCl,0.137g/LCaCl2,0.131g/LMgSO4.7H2O；NS4溶液中的试验在5%CO2+95%N2气氛中进行,其余试验在空气氛围中进...