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腐蚀与防护 2023年第6期44卷 24-33页

作者：覃慧敏张涛杜艳霞车琨路民旭北京科技大学新材料技术研究院北京100083 北京市燃气集团有限责任公司北京100035

通过现场试验研究了试片埋设时间、断电延迟时间、试片埋设深度、外部干扰电场以及参比电极位置等因素对试片断电法测试结果的影响,通过对比不同条件下的测试结果,获得不同因素的影响规律。结果表明:试片的裸露面积越大,达到稳定极化状... 详细信息

通过现场试验研究了试片埋设时间、断电延迟时间、试片埋设深度、外部干扰电场以及参比电极位置等因素对试片断电法测试结果的影响,通过对比不同条件下的测试结果,获得不同因素的影响规律。结果表明:试片的裸露面积越大,达到稳定极化状态所需的时间越长,浅埋试片需要更长的时间才能达到稳定的极化状态;对于试片瞬时断电电位的测试,应设置合理的断电延迟时间;在当前试验条件下,试片极化稳定所需要的时间最长为25 h,150 ms的断电延迟时间是合理的;土壤中流动的电流会在试片和参比电极之间产生地电位梯度,影响试片断电电位的正确读数,可以通过缩小试片和参比电极之间的距离来消减外电场产生的误差。

关键词：动态直流杂散电流瞬时断电电位试片断电法

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动态直流杂散电流干扰下埋地管道的腐蚀行为

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腐蚀与防护 2013年第9期34卷 771-774页

作者：张玉星杜艳霞路民旭北京科技大学材料科学与工程学院腐蚀防护中心北京100083

根据实际中动态地铁杂散电流干扰的特点设计了室内模拟试验装置,研究了外界干扰电压、总试验时间、每周期干扰持续时间、稳定杂散电流密度相同时不同干扰频率对腐蚀速率的影响,得出动态直流杂散电流对管道的腐蚀行为影响规律。

关键词：动态直流杂散电流干扰频率电位波动杂散电流密度腐蚀规律

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动态直流杂散电流下X80钢腐蚀行为与机理研究

动态直流杂散电流下X80钢腐蚀行为与机理研究

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作者：姚知林常州大学

学位级别：硕士

X80高强管线钢（以下简称X80钢）已大量应用于西气东输等管网工程中。随着城市区域和轨道交通的发展,这些处于发达城市周边的埋地管道愈发受到以地铁为主要泄漏源的动态直流杂散电流干扰,存在加速腐蚀的安全风险。为此,本文开展了动态... 详细信息

X80高强管线钢（以下简称X80钢）已大量应用于西气东输等管网工程中。随着城市区域和轨道交通的发展,这些处于发达城市周边的埋地管道愈发受到以地铁为主要泄漏源的动态直流杂散电流干扰,存在加速腐蚀的安全风险。为此,本文开展了动态直流杂散电流的干扰特征及动态直流杂散电流下X80钢腐蚀行为与机理等以下几个方面的研究,以期为动态直流杂散电流下X80钢管道的腐蚀防护评估提供基础支撑。（1）以地铁动态直流杂散电流为研究对象,对上海、广州、深圳和武汉地铁附近的埋地管道进行管地电位测试,并对管地电位进行快速傅里叶变换。结果表明,各城市测试点地铁动态直流杂散电流干扰中占主导的干扰周期集中在27～250 s,该干扰周期范围与附近地铁线的站间行车间隔范围基本吻合。（2）进行对称动态直流杂散电流下X80钢的腐蚀实验。结果表明,在土壤模拟液和土壤中,X80钢实测腐蚀失重量小于法拉第理论腐蚀失重量。随着干扰周期增大,X80钢的腐蚀速率和电流腐蚀效率增大,腐蚀产物由黑色为主变为黄褐色为主。土壤模拟液中,当干扰周期为27～250s时,X80钢的电流腐蚀效率小于24%,当干扰周期增至8 h时,电流腐蚀效率增至99.7%。当干扰周期不变时,X80钢的腐蚀速率随着电流密度成倍增加,而电流腐蚀效率基本不变。机理研究表明,腐蚀产物膜电容和双电层电容的充、放电过程,以及阴、阳极电极反应均消耗了部分阳极电流,使得实测腐蚀失重量小于法拉第理论腐蚀失重量。随着干扰周期增大,用于电容充、放电的阳极电流比例减少,阴、阳极电极反应过程中水合产物膜氧化还原再氧化消耗的阳极电流比例变化较小,而用于铁溶解的阳极电流在增加,导致X80钢的腐蚀失重量增加。（3）进行非对称动态直流杂散电流下X80钢的腐蚀实验。结果表明,土壤模拟液中,随着正向不对称性系数减小,X80钢的腐蚀速率和电流腐蚀效率逐渐减小,实测腐蚀失重量仍小于法拉第理论腐蚀失重量,腐蚀产物由黄褐色变为黑色,局部腐蚀现象增加。当正半周干扰时长为60 s时,随着负半周干扰时长从15 s增至150 s,X80钢在免蚀、活化及钝化区振荡导致局部腐蚀产生。腐蚀产物膜电容和双电层电容充、放电消耗的阳极电流比例增加,使得流经法拉第电阻的阳极电流比例下降。阴、阳极交替过程中水合产物膜氧化还原再氧化反应量的增加,消耗了更多阳极电流,使得用于铁溶解的阳极电流进一步减少,导致X80钢的腐蚀失重量减少。（4）进行多种环境介质中动态直流杂散电流下X80钢的腐蚀实验。结果表明,对称动态直流杂散电流下X80钢在固体介质中发生局部腐蚀,在液体介质中发生全面腐蚀。随着负半周干扰电流密度增大,X80钢在固、液体介质中分别发生全面腐蚀和局部腐蚀,腐蚀速率和电流腐蚀效率均降低。四种介质按X80钢腐蚀速率和电流腐蚀效率从低到高排序为土壤、石英砂+土壤模拟液、土壤模拟液和土壤浸出液。在固体介质中,X80钢腐蚀产物膜电容和双电层电容充、放电消耗了较少比例的阳极电流,但阴极过程的参与促使更多Fe2+还原成Fe以及生成带有Fe3+的黑色Fe3O4和黄褐色Fe2O3等腐蚀产物,是导致实测腐蚀失重量小于液体介质中实测腐蚀失重量的重要原因。

关键词：动态直流杂散电流 X80钢腐蚀速率阳极电流环境介质

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动态直流杂散电流下X80钢渗氢行为研究

动态直流杂散电流下X80钢渗氢行为研究

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作者：石超杰常州大学

学位级别：硕士

在以地铁轨道交通泄漏为主的动态直流杂散电流干扰及防护下,埋地管道的阴极保护电位会过负引发析氢反应,而高强钢有着较高的氢脆敏感性,过量的氢容易导致高强钢的氢脆断裂,影响管道的安全运行。本论文以X80高强管线钢为研究对象,利用电... 详细信息

在以地铁轨道交通泄漏为主的动态直流杂散电流干扰及防护下,埋地管道的阴极保护电位会过负引发析氢反应,而高强钢有着较高的氢脆敏感性,过量的氢容易导致高强钢的氢脆断裂,影响管道的安全运行。本论文以X80高强管线钢为研究对象,利用电化学渗氢法、微探针近表面p H测量法、形貌分析法以及有限元模拟法,以动态直流杂散电流阴极析氢反应及氢在X80钢中的扩散为研究重点,研究了地铁动态直流杂散电流的波形、周期、幅值的特点,选取典型的动态直流杂散电流的参数在两种典型p H土壤模拟液中的渗氢行为开展实验研究并分析了其机理,以及利用有限元模拟方法对实验条件下的方波与三角波渗氢进行模拟并与实验结果进行了对比研究。在地铁动态直流杂散电流的特征研究中,通过通电电位放大分析出其波形主要由三角波、方波构成;利用傅里叶变换法分析出其周期受到地铁主要站间行车间隔影响;通过对断电电位进行统计分析其幅值主要在-1.25～-0.25V之间波动。为检测渗氢时试样表面的pH变化情况,利用阳极沉积氧化铱法制作了可以检测微区p H的电极,其测量截面小（电流密度不同电镀时间的镀镍试样进行渗氢比较,测试出电流密度为1m A/cm2,电镀时长为6min的试样渗氢效果最好。选取广州土壤模拟液作为典型的酸性溶液条件进行渗氢研究,通过阳极渗氢电流及可扩散氢浓度计算的对比,发现在同一波形下,随着杂散电流波峰电位的负移,试样中的可扩散氢浓度逐渐扩大;与三角波相比,方波在同等条件下渗氢产生的可扩散氢浓度更大;不论是三角波还是方波,杂散电流波峰电位的负移会使渗氢侧的阴阳极电流密度会同时下降,但阳极电流下降的更多。选取上海土壤模拟液作为典型的碱性溶液条件进行渗氢研究,通过阳极渗氢电流及可扩散氢浓度计算的对比,发现其渗氢行为受波形与电位影响的规律与广州土壤模拟液相同;通过与广州土壤模拟液渗氢的对比,发现在同样的波形与幅值条件下,广州土壤模拟液渗氢的可扩散氢浓度要比上海的高。通过对试样近表面p H的测量、线性循环伏安测试、表面腐蚀产物分析及EIS测试,分析出在动态直流杂散电流下,X80钢表面会在钝化与钝化膜破裂之间循环,从而导致其表面出现大量点蚀,使其渗氢量在长时间过后缓慢上升。通过设置与实验相同的参数进行有限元模拟,将模拟结果与实验进行对比研究,发现随着距离渗氢面的距离增长,试样内部氢浓度均匀下降、波动性降低且在方波渗氢条件下试样内部各点氢浓度比三角波大,这与实验结果一致。模拟中方波渗氢的量相比三角波只有微弱的增大,但在实验中方波渗氢的量比三角波大很多。

关键词：动态直流杂散电流 X80钢土壤模拟液渗氢有限元模拟

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埋地钢质管道直流杂散电流干扰研究综述

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中国特种设备安全 2023年第2期39卷 4-11页

作者：李晓龙杨绪运李长春罗艳龙何仁洋中国特种设备检测研究院北京100029

随着轨道交通、高压直流输电系统的建设,埋地钢质管道受到越来越多的直流杂散电流干扰,由此引发的安全问题受到政府和企业的重视。本文以直流杂散电流为对象,论述了直流干扰的不同来源以及对埋地钢质管道的腐蚀机理;综述了不同来源的直... 详细信息

随着轨道交通、高压直流输电系统的建设,埋地钢质管道受到越来越多的直流杂散电流干扰,由此引发的安全问题受到政府和企业的重视。本文以直流杂散电流为对象,论述了直流干扰的不同来源以及对埋地钢质管道的腐蚀机理;综述了不同来源的直流杂散电流干扰规律的研究现状;总结了现行标准中的直流杂散电流评价准则,并提出了建议;综述了各种直流杂散电流检测与防护技术,分析了各自技术的适用范围及特点;并且对直流杂散电流干扰规律以及检测防护研究方向进行了展望。

关键词：动态直流杂散电流高压直流接地极埋地钢质管道电化学腐蚀评价标准检测防护技术

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