【摘 要】
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油气输送管道由于输送介质（油、水、气混输）的复杂性,普遍存在沉积物下腐蚀（Under Deposit Corrosion,UDC）风险,导致管道穿孔和泄露,带来巨大的经济损失和环境灾难。本文以油田污水中的碳钢管道垢下腐蚀为研究对象,研究了Ca CO3在碳钢表面的原位生长过程,并考察了不同温度下Ca CO3垢层覆盖电极与裸电极之间的电偶腐蚀行为,以及复合垢层（由油泥、腐蚀产物和泥沙等组成）下不同缓蚀
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油气输送管道由于输送介质（油、水、气混输）的复杂性,普遍存在沉积物下腐蚀（Under Deposit Corrosion,UDC）风险,导致管道穿孔和泄露,带来巨大的经济损失和环境灾难。本文以油田污水中的碳钢管道垢下腐蚀为研究对象,研究了Ca CO3在碳钢表面的原位生长过程,并考察了不同温度下Ca CO3垢层覆盖电极与裸电极之间的电偶腐蚀行为,以及复合垢层（由油泥、腐蚀产物和泥沙等组成）下不同缓蚀剂对碳钢沉积物下腐蚀的抑制过程。通过建立一个基本的UDC有限元模型,对垢下腐蚀的阴极保护有效性进行了探讨。取得了如下成果:（1）恒电势法能够在丝束电极（WBE）电极表面原位生成致密Ca CO3垢层,在腐蚀初期,由于垢内外的氧浓差,Ca CO3垢层覆盖电极充当阳极,而裸电极充当阴极,导致垢下腐蚀加速。后期二者发生极性反转,这可能是由于FeCO3腐蚀产物的封孔作用使沉积层更为致密,并成为一道物理屏障,阻碍了侵蚀性离子渗入,Ca CO3垢层反而对碳钢形成保护;本文还提出了一个局部腐蚀指数LP,发现LP能够很好表征WBE表面的腐蚀不均匀性,且LP值随温度升高而升高,说明局部腐蚀效应增强。（2）复合沉积物下腐蚀实验表明,无缓蚀剂存在下,垢下电极先作为阳极被腐蚀,但后期周边裸电极也会遭受腐蚀。葡萄糖酸锌由于对复合沉积物层的低渗透性导致其只能在裸金属上形成保护膜,强化了垢内外的电偶效应,反而使垢下腐蚀更严重;Na NO2能够自由渗透至沉积物内部,但由于其在沉积物中的扩散受限,导致沉积物下的局部浓度不够,反而会引起垢下碳钢出现点蚀,但NO2-对裸金属具有极好的保护性。此外,WBE的定频阻抗、表面电位与电流面扫描表明:碳钢腐蚀速率与上面电化学参量有较好的一致性,可以准确反映沉积物下的局部腐蚀程度。（3）采用COMSOL对UDC的发展过程以及阴极保护效率进行了仿真,发现垢下金属作为阳极被溶解,而阴极保护能够为垢下碳钢提供一定的保护。当外加阴极电位升至-1.0 V vs.SCE时,垢下碳钢受到完全保护,但此时垢外裸金属表面有析氢风险。
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