埋地管线阴极保护屏蔽剥离涂层下薄液腐蚀环境特征及演化

doi:10.11900/0412.1961.2014.00156

金属学报

2014, Vol. 50

Issue (9): 1137-1145 DOI: 10.11900/0412.1961.2014.00156

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埋地管线阴极保护屏蔽剥离涂层下薄液腐蚀环境特征及演化

闫茂成(

), 王俭秋, 韩恩厚, 孙成, 柯伟

中国科学院金属研究所国家金属腐蚀控制工程技术研究中心, 沈阳 110016

CHARACTERISTICS AND EVOLUTION OF THIN LAYER ELECTROLYTE ON PIPELINE STEEL UNDER CATHODIC PROTECTION SHIELDING DISBONDED COATING

YAN Maocheng(

), WANG Jianqiu, HAN En-hou, SUN Cheng, KE Wei

National Engineering Center for Corrosion Control, Institute of Metal Research, Chinese Academy of Sciences, Shenyang 110016

引用本文:

闫茂成, 王俭秋, 韩恩厚, 孙成, 柯伟. 埋地管线阴极保护屏蔽剥离涂层下薄液腐蚀环境特征及演化[J]. 金属学报, 2014, 50(9): 1137-1145.
Maocheng YAN, Jianqiu WANG, En-hou HAN, Cheng SUN, Wei KE. CHARACTERISTICS AND EVOLUTION OF THIN LAYER ELECTROLYTE ON PIPELINE STEEL UNDER CATHODIC PROTECTION SHIELDING DISBONDED COATING[J]. Acta Metall Sin, 2014, 50(9): 1137-1145.

全文: PDF(1620 KB) HTML

摘要:

构建了埋地管线表面剥离高绝缘性聚乙烯(PE)涂层下模拟缝隙实验装置, 采用微电极技术研究阴极保护(CP)水平和环境气氛(CO₂和O₂)条件下剥离涂层下缝隙薄液电化学环境(电位和溶液pH值等)特征及其演化规律, 探讨剥离涂层下近中性pH环境存在条件. 结果表明, 不同阴极保护水平和CO₂分压条件下, 剥离涂层下可出现近中性到高pH值各种薄液环境. 高阴极保护电流使管表产生并维持高pH环境; 大面积剥离、阴极保护屏蔽或缺失和CO₂的缓冲作用可使剥离涂层下封存近中性pH应力腐蚀开裂(SCC)敏感薄液环境; 由剥离涂层下缝隙薄液pH值可判断剥离涂层下阴极保护有效性及其屏蔽程度.

关键词 ：管线钢, 土壤腐蚀, 3PE防腐层, 阴极保护, 薄液膜, 应力腐蚀开裂(SCC)

Abstract：

External corrosion and stress corrosion cracking (SCC) have been observed in a thin layer electrolyte under disbonded coating shielding cathodic protection (CP). In this work, characteristic and evolution of the thin layer electrolyte environment (potential, pH, etc.) on pipeline steel under disbonded coatings were investigated by microelectrode technology in a simulating crevice cell at various CP levels and different atmosphere conditions (CO₂ and O₂). The results show that pH of the thin layer electrolyte under the disbondment varies from near neutral to the value as high as 12, depending on the amount of CP current and CO₂. CP current on pipeline surface initiates a high pH environment on the steel surface. Due to the CP shielding effect and a high CO₂ content, a near-neutral pH environment may exist under disbonded coating. The CP effectiveness and the shielding effect of the disbondment can be estimated by measuring pH of the thin layer electrolyte under disbonded coatings.

Key words： pipeline steel soil corrosion 3PE coating cathodic protection thin electrolyte layer stress corrosion cracking (SCC)

ZTFLH:

TG172.9

基金资助:* 国家自然科学基金重点项目51131001和教育部留学回国人员科研启动基金项目资助

作者简介: null

闫茂成, 男, 1976年生, 副研究员, 博士

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图1 剥离涂层下缝隙腐蚀环境模拟实验装置示意图

图2 涂层漏点处无阴极保护时缝隙内X70钢局部电位及薄液pH值的分布

图3 漏点处ECP= -1000 mV下缝隙内X70钢局部电位及pH值的分布

图4 漏点CP水平对缝内X70钢局部电位及薄液环境pH值的影响

图5 漏点处溶液通N2条件下缝内局部电位及pH值的分布

图6 漏点处敞口条件下缝内局部电位及pH值的分布

图7 漏点处不同环境气氛对缝底180 mm处局部电位及pH值的影响

图8 不同环境气氛下CP断电前后缝内局部电位和薄液pH值分布

图9 X70钢在近中性pH值、高pH值模拟溶液及标准高pH SCC溶液中的极化行为

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