代佳赟　李長俊　謝 萍

1.西南石油大學(xué)　2.中石油管道聯(lián)合西部分公司

西氣東輸二線X80管線鋼內(nèi)腐蝕行為的研究

代佳赟1李長俊1謝 萍2

1.西南石油大學(xué)2.中石油管道聯(lián)合西部分公司

摘要以西二線X80管線鋼為對象，采用動電位極化和交流阻抗技術(shù)研究了不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的Cl-和在西二線清管產(chǎn)物模擬溶液中X80鋼內(nèi)腐蝕行為，探討了西二線管道內(nèi)腐蝕機(jī)理。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，X80管線鋼在只含不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的Cl-模擬溶液中的極化曲線都呈明顯的活化控制，且隨著Cl-質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增大，X80鋼的腐蝕電流密度icorr大幅增大，X80鋼的腐蝕速率增大；X80在含質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.05%Cl-、不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的模擬溶液中的極化曲線同樣呈明顯的活化控制，但是隨著質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增大，X80鋼的腐蝕速率呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.50%時(shí)，腐蝕電流密度icorr達(dá)到最大值，腐蝕最為嚴(yán)重；當(dāng)模擬溶液中同時(shí)含有Cl-和時(shí)，X80鋼的腐蝕電位與只含Cl-時(shí)相比均有所降低，腐蝕電流密度均增大； 當(dāng)Cl-和共存時(shí)，隨著質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，能快速地吸附在金屬表面，阻礙Cl-的吸附，減小了Cl-對金屬的腐蝕。

關(guān)鍵詞西二線X80鋼內(nèi)腐蝕極化曲線交流阻抗內(nèi)腐蝕機(jī)理

1實(shí)驗(yàn)方法

實(shí)驗(yàn)鋼材為X80鋼，化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù))如表1所示。試片加工尺寸為10 mm ×10 mm ×5 mm(長×寬×高)，在試樣非工作面引出一條Cu導(dǎo)線 ，用環(huán)氧樹脂封裝。封裝時(shí)會產(chǎn)生縫隙，為防止發(fā)生縫隙腐蝕，在試樣環(huán)氧樹脂與工作面之間用專用硅膠涂覆消除縫隙。硅膠涂覆后留下的工作面積約為1 cm2。將試片清洗除油后，用600#到1 500#的砂紙對電極表面打磨至光滑，再用無水乙醇和去離子水清洗，烘干備用。

實(shí)驗(yàn)采用Gamry Reference3000電化學(xué)工作站進(jìn)行開路電位、極化曲線和電化學(xué)阻抗測量，測試采用三電極體系，X80鋼試樣為工作電極，石墨為輔助電極，飽和甘汞電極(SCE)為參比電極，動電位極化曲線測試時(shí)掃描范圍從-0.8 V到0.1 V(參考SCE參比電極),掃描速率為0.5 V/min，采用origin8.0軟件，利用Tafel外推原理對極化曲線進(jìn)行擬合分析，得出腐蝕電流密度icorr，交流阻抗曲線測試的頻率范圍是10 mHz～100 mkHz，激勵電位10 mHz，采用ZsimWin軟件對交流阻抗數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合分析，并對電極腐蝕表面進(jìn)行觀察分析。

表1 X80管線鋼化學(xué)成分表 Table1 ChemicalcompositionofX80pipelinesteel (w/%) 鋼種CSiMnPSNbTiAITMoNiCuCeqPcmX800.050.231.350.0070.0020.090.020.040.230.190.220.3480.1339

2實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.1極化曲線

表2 X80鋼在不同Cl-質(zhì)量分?jǐn)?shù)下極化曲線擬合結(jié)果Table2 FittingparametersofpolarizationcurvesinstimulatedsolutioncontainingdifferentCl-massfractionw(Cl-)/%Ecorr/mVicorr/(μA·cm-2)0.006-3582.50160.050-3943.45140.200-6055.80850.500-6238.33840.800-62810.2627

表3 X80鋼在不同SO2-4質(zhì)量分?jǐn)?shù)下極化曲線擬合結(jié)果Table3 FittingparametersofpolarizationcurvesinstimulatedsolutioncontainingdifferentSO2-4massfractionw(SO2-4)/%Ecorr/mVicorr/(μA·cm-2)0.05-6263.96120.10-6488.58800.50-69012.90121.00-6386.47835.00-6626.1381

2.2電化學(xué)阻抗譜

表4 X80鋼在不同SO2-4質(zhì)量分?jǐn)?shù)下交流阻抗譜擬合結(jié)果Table4FittingparametersofEISinstimulatedsolutioncontainingdifferentSO2-4massfractionw(SO2-4)/%Rt/(Ω·cm-2)Rad/(Ω·cm-2)nQdl/(S-n·cm-2)RP/(Ω·cm-2)0.0538.4933420.64390.00068693380.490.1032.2322650.71700.0012112297.230.5025.0722560.71560.0010242281.071.0020.7123770.72430.000852397.715.008.7526340.66400.00060512642.75

3分析與討論

4結(jié) 論

參 考 文 獻(xiàn)

[1] 梁平， 李曉剛， 杜翠薇， 等. X80管線鋼在0.5 mol/L NaHCO3+0.02 mol/L NaCl溶液中的點(diǎn)腐蝕性能[J]. 腐蝕與防護(hù)， 2008，29(11)： 657-660.

[4] 張淑雁， 梁平. 庫爾勒土壤中陰離子對X80管線鋼腐蝕行為的影響[J]. 腐蝕與防護(hù)， 2014，35(1)： 14-17.

[5] 王霞， 張仁勇， 申少飛. X80鋼在土壤模擬液中的腐蝕行為研究[J]. 石油與天然氣化工， 2012， 41(6)： 594-596.

[6] 張仁勇， 漆亞全， 施岱艷， 等. 3Cr鋼在CO2環(huán)境中的腐蝕研究[J]. 石油與天然氣化工， 2013， 42(1)： 61-63.

[7] ZHANG C G， ZHENG L， XIE S Q， etal. Recent developments of large diameter X80 UOE line pipes[J]. Baosteel Technical Research， 2014(2)： 46-54.

[8] 周建龍， 李曉剛， 張新， 等. Cl-對X80管線鋼在HCO3-溶液中的電化學(xué)行為影響[J]. 腐蝕與防護(hù)， 2013，34(10)： 865-869.

[9] 程遠(yuǎn)， 俞宏英， 王瑩， 等. 外加電位對X80鋼在南雄土壤模擬溶液中應(yīng)力腐蝕行為的影響[J]. 腐蝕與防護(hù)， 2013，34(1)： 13-17.

[10] 王霞， 王飛， 張鵬. 不同溫度下X80鋼在高pH土壤模擬溶液中的腐蝕電化學(xué)行為[J]. 腐蝕與防護(hù)， 2013，34(4)： 287-290.

[11] 楊仲熙， 劉志德， 谷壇， 等. 高含硫氣田電化學(xué)腐蝕現(xiàn)場試驗(yàn)研究[J]. 石油與天然氣化工， 2006， 35(3)： 222-223.

[12] 曹楚南. 腐蝕電化學(xué)原理[M]. 北京： 化學(xué)工業(yè)出版社， 2004.

[13] 曹楚南. 電化學(xué)阻抗譜導(dǎo)論[M]. 北京： 科學(xué)出版社， 2002.

[14] 肖紀(jì)美， 曹楚南. 材料腐蝕學(xué)原理[M]. 北京： 化學(xué)工業(yè)出版社， 2008.

[15] 梁成浩. 現(xiàn)代腐蝕科學(xué)與防護(hù)技術(shù)[M]. 上海： 華東理工大學(xué)出版社， 2007.

Study on internal corrosion behavior of X80 pipeline steel used in the second West-East Pipeline Project

Dai Jiayun1, Li Changjun1, Xie Ping2

(1.SouthwestPetroleumUniversity,Chengdu610500,China)

(2.CNPCPipeUnionCompanyWesternBranch,Xinjiang830013,China)

Abstract:Taking the X80 steel used in the second West-East Pipeline Project(WEPPⅡ) as a study object, this paper researched the effects of Cl-and with different concentration(wt%) on internal corrosion behavior of X80 pipeline steel in stimulated solution for pigging product，discussed the internal corrosion mechanism of WEPPⅡby potentiodynamic polarization and electrochemical impedance spectroscopy (EIS) experimental. The results showed that, in the stimulated solution only containing different Cl-mass fraction, the polarization curves of X80 pipeline steel have typical characteristics of active dissolution, the corrosion current density(icorr) and the internal corrosion rate of X80 steel increases along with the increase of Cl-mass fraction; in the stimulated solution containing both 0.05% Cl-and different mass fraction, the polarization curves of X80 pipeline steel also have typical characteristics of active dissolution, but the internal corrosion rate firstly increases and then decreases with the increase of mass fraction. When the mass fraction of is 0.50%, the icorr reaches the maximum value while polarization resistance reaches the minimum value, and the corrosion behavior of X80 steel is the most serious at this time; when the stimulated solution contain both Cl-and ,the corrosion potential of X80 steel decreases while the icorr increases than the stimulated solution only containing Cl-, with the increase of mass fraction; when the stimulated solution contain both Cl-and , with the increase of mass fraction, can adsorb on the metal surface faster than Cl-, which decreases the corrosion aroused by Cl-.

Key words:West-East Pipeline Project(WEPPⅡ), X80 steel, internal corrosion, polarization curve, electrochemical impedance spectroscopy (EIS), internal corrosion mechanism

收稿日期：2014-07-23；編輯：馮學(xué)軍

中圖分類號：TE988.2

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

DOI:10.3969/j.issn.1007-3426.2015.02.016

作者簡介：代佳赟(1990-)，女，西南石油大學(xué)油氣儲運(yùn)工程碩士，主要從事天然氣長輸管道、油田防腐研究。E-mail：djyswpu@163.com

基金項(xiàng)目：教育部專項(xiàng)科研基金“高溫高壓復(fù)雜天然氣集輸工藝基礎(chǔ)理論研究”(20125121110003)。