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电化学阻抗谱在钢质管道上的应用

通过德拉Anggabrata |的审查,拉格文德拉·戈帕尔对勾
发布日期:2021年4月19日 |最后更新日期:2021年4月21日
关键的外卖

土壤腐蚀性越小,钢管的极化电阻越高。

来源:Funtay / Dreamstime.com

管道是一个重要的基础设施组成部分,作为运输公用事业、大宗商品和其他要素,对一个强劲的经济至关重要。管道通常由金属构成,如果没有很好的保护和处理,很容易腐蚀。腐蚀被理解为通过一种或多种方式使金属解体电化学过程和/或意外接触化学品。它通常起始于与外部基板接触的表面。(在本文中了解有关这些过程的更多信息腐蚀电化学:与腐蚀有关的6种电化学反应.)

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为了了解不同环境下的管道腐蚀,已经进行了一些研究。本文描述了两种环境下的管道样本的调查:地下/埋在土壤中和海洋/盐水中。此外,我们将描述一种称为电化学阻抗谱(EIS)检查管道及其腐蚀情况。

地下/埋地环境中的管道

最根本的原因恶化埋地管道的土壤腐蚀. (在本文中了解有关此主题的更多信息土壤腐蚀简介)所有金属都有氧化的倾向,有些金属比其他金属更容易氧化。从化学上讲,当金属原子暴露在含有水分子的环境中时,它们会释放电子并成为带正电的离子。这种效应可以集中在局部形成一个或者一个裂纹,或者它可以扩展到一个广泛的区域,造成全身的恶化。

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埋地钢管在土壤中的腐蚀主要是由土壤的特性引起的土壤电阻率,氧化还原电位pH值,有机质含量、微生物活性、温度和化学成分。温度力阳极的阴极反应,加剧解散的管道。在酸性土壤,其反应的驱动力是快速的,结果是增加腐蚀速率.金属的腐蚀通常与电子释放引起的负电压的发展有关。

电化学阻抗谱(EIS)与动态电化学阻抗谱(DEIS)比较

电化学阻抗谱(EIS)确定了材料的介电性能,通过外电场与特定样品的偶极矩的相互作用测量,通常用介电常数表示。A.稳压器用于进行EIS测量。动态电化学阻抗谱(DEIS)利用交流信号扫电位,是研究表面电化学反应机理的一种有效方法。的能力可靠地测量低频而扫荡是其成功实施的关键。

实验结果

调查的实验对地下管道进行了腐蚀试验低碳钢管标本。试样被切割成所需的尺寸,并用机械和化学方法进行清洗。三种不同的土壤作为培养基,持续7个月。实验还使用了三种常规电极作为对电极的电池饱和甘汞电极(SCE)作为一个参比电极,将钢管试样作为试样工作电极,及电解液为3.5% NaCl溶液。

EIS测量和分析塔菲尔极化测试对频率范围为100 KHz ~ 10 mHz的钢管试样进行了测试。每种土壤介质的结果如下所示。

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钢管试件在土壤中反应的奈奎斯特曲线图1。钢管试样在土壤中反应的奈奎斯特曲线#1。观察到的最大电阻略低于80欧姆。
来源:钢管在碱性土壤中的电化学腐蚀行为

钢管试件在土壤中反应的奈奎斯特曲线图2。2号土中钢管试样反力的奈奎斯特曲线。观察到的最大电阻大约是100欧姆。
来源:钢管在碱性土壤中的电化学腐蚀行为

钢管试件在土壤中反应的奈奎斯特曲线图3。钢管试样在土壤中反应的奈奎斯特曲线#3。观察到的最大电阻约为150欧姆。
来源:钢管在碱性土壤中的电化学腐蚀行为

3种土壤7个月的极化试验结果图4。3种土壤7个月的极化试验结果。
来源:钢管在碱性土壤中的电化学腐蚀行为


讨论分析

土壤3表现得最高电阻防腐蚀。当使用塔菲尔偏振测试时,结果也与图4所示的结果一致。这表明与土壤1和2相比,土壤3的腐蚀性最小。对管道试样进行的极化试验表明,土壤2比土壤1更具腐蚀性,尤其是在前4个月。

埋入土壤的腐蚀性越大,金属(钢管)的降解率越高。土壤的腐蚀性越小,海拔越高极化电阻钢管。

海洋环境中的管道

在海水中,氯离子通常攻击管道的金属部件。这导致了腐蚀,这与管道表面的局部破坏有关。

实验结果

研究采用动态电化学阻抗谱(DEIS)对材料的点蚀进行检测和监测。它是在动电位并能记录点蚀点处的阻抗谱。

通常情况下,不锈钢用于在海洋环境中防止腐蚀。这项研究使用316 l不锈钢超级奥氏体不锈钢以合金33和24为试样。(相关阅读:关于奥氏体不锈钢你需要知道的12件事.)试件被切割到所需的尺寸,并用黄铜杆连接。然后他们被塑造成环氧树脂.为了获得无刮擦的镜面光洁度,标本还使用了研磨纸和金刚石糊进行抛光。

与上述研究类似,所有的电化学测量都使用传统的三电极电池。采用饱和甘汞电极(SCE)作为参比电极,铂箔作为对电极,测试材料作为工作电极。收集天然海水作为电解质。

利用电位动力学研究,可以记录点蚀点的阻抗谱。采用动态电化学阻抗谱(DEIS)方法进行分析。采用DEIS技术评价了合金33和24在天然海水中的点蚀性能。奈奎斯特图用于测定抗性.33和24合金在天然海水中的相对耐蚀性表现出较高的耐蚀性耐点蚀性(PREN)与316L不锈钢相比,这可能是由于超级奥氏体合金中同时存在氮和钼。

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Della Anggabrata的头像

德拉是一名土木工程师,在咨询行业拥有丰富的发展经验,具有将土木和岩土工程结合起来的独特技术技能。她的工作主要集中在加拿大不列颠哥伦比亚省下大陆的地下基础设施项目。她的一些项目包括大直径水管、水和废水处理厂、卫生设施和土地开发。她是工程设计和项目管理的关键贡献者,也为团队取得的每一次成功提供了坚实的基础。

德拉获得了温哥华英属哥伦比亚大学土木工程学士学位,毕业后获得了殊荣。在她的空闲时间,她是一个美食家谁做饭,喜欢旅游和打网球。她总是渴望品尝和体验新的菜肴和食谱。

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