摘要
西气东输二线工程大量使用了高强度的 X80管线钢。管线钢土壤腐蚀是管线钢使用寿命所面临的关键问题。目前，管线钢土壤腐蚀的研究基本集中在土壤环境因素对管线钢土壤腐蚀的影响以及管线钢在土壤中的应力腐蚀。而从阴极过程研究管线钢红壤腐蚀机理的报道较少。许多研究者都认为管线钢在红壤中发生了析氢腐蚀，但尚无直接证据证明。此外，X80管线钢腐蚀的阴极过程究竟是氧去极化为主还是氢去极化为主，目前没有定论。 本文分析了 X80管线钢在模拟红壤溶液中耗氧腐蚀和析氢腐蚀的热力学，自行设计了收集氢气的集气装置，研究了 X80钢在红壤中腐蚀的阴极过程，同时还研究了含水量对X80管线钢在红壤中的腐蚀行为。 研究结果表明，X80钢在模拟红壤溶液中是否具备析氢腐蚀的热力学条件不仅取决于溶液的pH值，也取决于溶液中溶解氧(DO)的含量。在pH为3.0的模拟红壤溶液中，X80管线钢具备析氢腐蚀和耗氧腐蚀的热力学条件；在pH为5.0、DO≤4.45 ppm的模拟红壤溶液中，X80管线钢具备析氢腐蚀和耗氧腐蚀的热力学条件；在中性模拟红壤溶液中，X80管线钢不具备析氢腐蚀的热力学条件。 X80管线钢在酸性模拟红壤溶液中的腐蚀阴极过程由氧去极化反应和氢去极化反应共同组成。在此情况下，溶液的pH值和DO浓度决定了X80管线钢的腐蚀阴极过程是氧去极化反应为主还是氢去极化反应为主。 当pH为3.0、3.5、4.0、4.5和5.0时，随时间延长，溶液中氧含量从自然状态逐渐降低至大约1.0 ppm，析出氢气的量逐渐增加，析氢速率在1 h时达到最大；X80钢的平均腐蚀速率iFe、耗氧的平均速率iO2和析出氢气的平均速率 H2i均减小。在16h内，iFe=22 OiH?i。 当pH值为3.0和3.5、DO≤7.0 ppm时，iH2>iO2，腐蚀以析氢腐蚀为主。当pH为5.0时， H2i<iO2，腐蚀以耗氧为主。当pH为4.0时，在0~8h内，随时间延长，DO从7.0 ppm逐渐降至2.0 ppm，析氢量少，iH2<iO2，腐蚀以耗氧为主；在8~24 h内，随时间的延长，DO从2.0 ppm降至0.5 ppm，析氢量剧增，iH2>iO2，腐蚀以析氢腐蚀为主。 在低含水量的红壤中，红壤孔隙中的空气湿度易达到饱和湿度，在 X80管线钢表面凝结成小液滴或薄液膜，使 X80管线钢发生局部腐蚀。随红壤含水量增加，腐蚀形态由局部腐蚀逐渐转变为全面腐蚀。当红壤含水量大于34%时， X80管线钢发生全面腐蚀。
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