交流干扰下X80钢表面氢原子的析出与渗透行为研究

来源 :中国石油大学(华东) | 被引量 : 0次 | 上传用户:Tongtong07
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为了明确X80钢在交流杂散电流干扰下能否产生氢原子从而受到氢损伤的可能性,本文系统的研究了交流干扰下X80钢表面氢原子的析出与渗透特性。搭建了三电极体系、排水集气装置以及双电解池渗氢装置,采用电化学方法,从电化学电位的角度研究了X80钢在交流干扰下的析氢能力,在强化介质中与直流电流试验进行对比,分析了交流干扰下X80钢表面氢原子的析出与渗透特性。研究结果表明:交流干扰下X80钢的电位从开路电位偏移并高频极化,交流杂散电流能够促进X80钢表面氢原子的析出,不同模拟土壤溶液中发生析氢反应的临界交流电流密度均不超过200 A/m~2。交流干扰超过临界电流密度后,X80钢表面的阴极反应即可转变为析氢反应析出氢原子。不同环境中发生析氢反应的临界交流电流密度取决于H+浓度、试样Tafel斜率之比βc/βa以及溶液电极界面阻抗模值|Z|。交流干扰下X80钢在强化介质中发生析氢反应后,析氢速率随交流电流密度的增加呈对数关系增加,随交流电流频率的增加呈线性关系下降。同等电流密度的交流干扰下,三角波的析氢速率最大,正弦波次之,方波的析氢速率最小。由于交流干扰下的瞬时电位高频极化,电极溶液界面法拉第电流与非法拉第电流共存,并且交流腐蚀减少X80钢发生电极反应的有效表面积,X80钢在交流干扰下的析氢速率约为同等直流电流作用下析氢速率的25%。X80钢表面在交流干扰下析出的氢原子通过吸附与吸收进入X80钢次表面。受交流腐蚀的作用,X80钢表面对氢原子的吸收能力降低约70%,其渗氢通量与交流电流密度的拟合结果为先增加后减小的4次多项式关系,且交流干扰下的最大渗氢通量仅为同等直流电流作用下渗氢通量的21%。最大渗氢通量与溶液氢离子浓度之间符合Jma x=8.906*10-1 ~0c+3.888*10-1 ~0的线性关系。降低溶液中氢离子浓度可以降低X80钢表面氢原子的生成速率,因此可以有效减少X80钢表面的渗氢通量。本研究为X80钢在交流干扰下的氢损伤的防治提供了有效参考。
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