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海洋作为人类生存的摇篮,富藏着大量珍贵的的天然气,石油等矿产资源。海洋资源的开发利用对国家经济的发展是非常重要的。海水是一种导电性良好的电解质,因此金属材料在海水环境下必然会发生一系列的腐蚀破坏行为。海底管线作为海洋资源传输的大动脉,其作用日益明显,因此做好对海底管线的腐蚀和防护研究,对海洋资源的开发利用至关重要。
本文即是利用失重实验、金相实验、电化学实验、扫描电镜和能谱分析实验以及XRD实验方法研究了模拟海底管线在某种情况下(海底双层管外管破裂)夹腔内的腐蚀行为规律。
由失重、金相实验结果可知,在一个月试验中,X52试样(模拟管线外管)随着距离孔缝位置的变化没有表现出明显的腐蚀规律,而X65试样(模拟管线内管)越偏离孔缝处腐蚀越轻,越近腐蚀越重。三个月、六个月实验中,X52和X65管线都表现出越偏离孔缝处腐蚀越重,越近腐蚀越轻的规律,一年的实验中,X52和X65管线没有明显的腐蚀规律。这是由于在整个实验过程中,试片所受的腐蚀受三方面控制,一为氧的扩散作用引起的腐蚀,氧浓度高的位置腐蚀严重,氧浓度低的位置腐蚀轻;二为氧浓差电池的作用,三为海洋生物的影响,由于随着时间的延长,试片所处的环境不断发生变化,因此三个方面的在不同时期对试样腐蚀影响强弱不一样,所以才产生不同的腐蚀规律。
通过三个月试样的实时电位监测结果可以发现开始阶段腐蚀电位变化剧烈,后期逐渐稳定,在对其1-7个不同位置的电位监测过程中可以发现在后期时候电位出现变化,距离孔的位置越远腐蚀电位越负,使其成为了腐蚀更加严重,而且相比对照的实验后期电位都正些。原因同失重实验。
通过三、六个月的极化曲线和交流阻抗实验可知,在实验室海水介质中试片都表现出越远离孔缝位置处腐蚀速率越慢,越近腐蚀速率越快,可能原因是试样在远离孔缝处锈层越厚,越近相对较薄的原因。从反面证实在密闭容器时试样越偏离孔缝处腐蚀越重,越近腐蚀越轻,原因同失重实验。
扫描电镜和能谱分析试验中结果表明,模拟管线的腐蚀形貌呈现距离孔缝越远越疏松,而靠近孔缝位置腐蚀形貌越致密的规律。
XRD实验结果可知:X52和X65试样的腐蚀产物成分基本相同都主要为Fe+3O(OH),含有少量Fe(OH)3,对于X52试样在最远和最近的位置出现了少量的Fe3O4,中间位置夹杂少量的FeOOH。对于X65试样最近的位置出现了少量的Fe3O4,中间位置则夹杂少量的Fe2O3,最远处还有少量的FeOCl。