交流干扰下牺牲阳极材料服役行为的研究

来源 :第八届全国腐蚀大会暨第217场中国工程科技论坛 | 被引量 : 0次 | 上传用户:rgypf1988
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  随着"一带一路"、京津冀协调发展以及长江经济带等一系列国家重大战略的提出,我国石油天然气管道、高压交流输电线路以及交流电气化铁路(特别是高铁)步入了大规模发展时期。由于路径的择优选择,埋地石油天然气管道常常与高压交流输电线路或者交流电气化铁路小间距长距离的并行或者交叉铺设,埋地管道遭受的交流干扰越来越严重。牺牲阳极阴极保护技术因其运行费用低等优点已广泛应用于埋地管道的防腐之中。现有的相关研究表明,交流电会对埋地管道牺牲阳极阴极保护系统造成干扰。不幸的是,目前交流电对牺牲阳极材料(如镁合金牺牲阳极、锌合金牺牲阳极)自身腐蚀行为及其服役性能的影响规律和作用机制含糊不清,交流干扰下牺牲阳极阴极保护系统的优化设计及系统维护缺乏数据参考和理论支撑。基于此,本文利用实验室模拟实验,开展了交流干扰下镁合金牺牲阳极和锌合金牺牲阳极服役行为的研究。研究结果表明,交流电的存在增大了镁合金牺牲阳极和锌合金牺牲阳极的消耗速率,如图1所示;交流干扰下镁合金牺牲阳极和锌合金牺牲阳极的工作电位均会发生正向偏移(如图2所示);锌合金牺牲阳极输出的阴极保护电流随着交流电流密度的增大而增加(如图3所示)。对于镁合金牺牲阳极,当交流干扰水平较低,如交流电流密度iac≤50A/m2时,交流电的存在降低了镁合金输出的阴极保护电流(如图4所示),此时镁合金输出的阴极保护电流为正值,即镁合金向管道提供阴极保护的电流方向;当交流电流密度达到一定的值(如iac≥100A/m2)时,镁合金牺牲阳极输出的阴极保护电流由正值变为负值(如图4所示),负值表明此时的阴保电流由管道提供,管道变成阳极,而镁合金变成阴极,管道向镁合金提供阴极保护,镁合金发生了"极性逆转"。此外,镁合金牺牲阳极的"极性逆转"随着交流干扰时间的延长而逐渐发生变化:在100A/m2的交流干扰下,镁合金牺牲阳极的"极性逆转"随交流干扰时间的延长而逐渐消失;在200A/m2~300A/m2的交流干扰下,镁合金牺牲阳极的"极性逆转"在实验周期内(96小时)一直维持,并未消失。结合交流干扰下两种牺牲阳极材料表面膜层的电化学特征及其极化特性,本文进行了交流电对两种牺牲阳极材料服役行为作用机制的探讨。
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