高强度管线钢土壤腐蚀的关键影响因素及机理研究

本课题将在实土埋样和模拟溶液腐蚀研究的基础上，对高强管线钢在土壤薄液膜下的腐蚀电化学机理开展系统研究，通过对比实土埋样、模拟溶液和土壤薄液膜下的腐蚀行为与机理，进一步加深对土壤腐蚀主要影响因素的认识；系统开展土壤薄液膜下高强管线钢腐蚀的相电化学机制以及应力腐蚀裂纹萌生和扩展不同演化阶段及其关键影响因素研究，进一步揭示高强管线钢在我国土壤环境中腐蚀和应力腐蚀的关键影响因素；确定涂层下闭塞薄液环境对局部腐蚀的促进作用及其电化学机理，确定显微组织所对应的微电极过程动力学过程对局部腐蚀萌生与扩展的影响机制，结合非稳态电化学理论建立并进一步发展高强钢应力腐蚀裂纹扩展安全评价理论与测试方法。该课题不仅能为我国高强管线钢的性能优化、管线防护及安全评价提供更完善的理论依据，而且能提升土壤环境腐蚀的研究水平，具有重要的实际工程价值和理论意义。

本课题结合室内外试验，围绕高强管线钢土壤腐蚀的敏感服役环境因素及其形成机制、微观腐蚀动力学机制、腐蚀的不同阶段（均匀腐蚀-点蚀-应力腐蚀）关键影响因素及其电化学机制的演变过程等科学问题，系统研究了X70、X80、X100等高强管线钢在我国典型土壤环境中的腐蚀行为规律及关键影响因素，取得的主要创新性结果如下：.1）在我国典型中度酸性土壤地区（鹰潭）、强酸性土壤地区（西双版纳）、干旱碱性盐渍土地区（库尔勒和格尔木）、高含水碱性盐土（天津大港）以及高原碱性低盐土地区（拉萨）进行裸试样和带剥离涂层的高强管线钢现场埋片试验及室内试验获得了裸样及涂层下的管线钢腐蚀环境的形成规律及高强管线钢的腐蚀规律及相关影响因素。.2）通过形成的系列化的实验室模拟与加速实验新技术，获得了管线钢剥离涂层下敏感腐蚀环境的形成规律及机理，腐蚀微区电化学动力学-力学电化学的交互作用机制，以及外加电位、微观组织结构和微生物对腐蚀的影响等；系统描述了管线钢外部腐蚀的孕育期及早期腐蚀行为。.3）完善了高强管线钢局部腐蚀-应力腐蚀萌生、发展的电化学机理，提出并完善了应力腐蚀的非稳态电化学机制，提出了弱交流杂散电流促进高强管线钢应力腐蚀的非稳态极化状态促进点蚀或应力腐蚀微观电化学模型。.4）通过建立的高强管线钢在土壤环境中的微区相电化学的原位微区电化学手段及相关研究揭示了应力腐蚀发生发展与微观组织结构的关系。.5）揭示了氢致韧性作用在阴保条件下管线钢应力腐蚀萌生及扩展中的作用机制，发现了氢致韧性效应能推迟SCC的萌生及减缓循环载荷下裂纹的扩展速率。.6）结合现场实验和室内模拟与加速实验研究，确认了土壤pH、含盐量及其成分、含水率及干湿交替环境、剥离涂层环境、阴保电位、组织结构、微生物和受力状态及应力水平对高强管线钢土壤腐蚀行为机理具有重要影响，取得的系列成果对管线钢防护工程实践及学科发展产生了巨大推动作用。