油气管道氢通量腐蚀监测方法研究

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1、华中科技大学硕士学位论文分类号学号M201170248学校代码10487密级硕士学位论文油气管道氢通量腐蚀监测方法研究学位申请人：刘向录dfddsfadrenren学科专人：业：应用化学指导教师：董泽华教授答辩日期：2014.01.13万方数据华中科技大学硕士学位论文AThesisSubmittedinFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringHydrogenFluxMethodforOnlineCorrosionMonitoringonOilandG

2、asPipelinesCandidate:LiuXiang-LuMajor:AppliedChemistrySupervisor:Prof.DongZe-HuaHuazhongUniversityofScienceandTechnologyWuhan,Hubei430074,P.R.ChinaJanuary13th,2014万方数据华中科技大学硕士学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成

3、果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在____________年解密后适用本授权书。本论文不保密□。(请在以上方框内打“√”)学位论

4、文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日万方数据华中科技大学硕士学位论文摘要电化学氢通量法作为一种非侵入式监测技术，无需在管道表面开孔，克服了其它侵入式腐蚀监测方法所带来的管道现场开孔隐患。但是，当前的电化学氢通量法，往往都是通过监测金属内原子氢含量来间接反映金属的腐蚀速率，并没有建立起基于金属氢渗透电流与腐蚀速率之间相关性的直接评价手段。本论文的创新之处在于通过考察二者之间的相关性，来评价氢通量法直接计算管内腐蚀速率的可信度，为氢通量法用于油气管道的非侵入式腐蚀监测提供依据。本文以酸性油气输送管线为背景，采用恒电位阳极

5、极化和失重法考察了多种影响因素下，Q235A钢试样在D-S双电解池中的氢渗透电流密度与失重腐蚀速率之间的相关性。同时还研制了适用于电化学氢传感器的PVA/CMC/NaOH凝胶电解质，考察了该凝胶电解质的质子传导能力，并成功用于常温氢通量传感器。最后，本文还利用所研制的电化学氢传感器监测了Q235A钢制管道内壁的腐蚀速率。实验采取恒电位阶跃法，测定了管壁内的平均氢渗透电流密度。作为对比，同时通过管内挂片失重法和电化学交流阻抗探针测定了管内的典型腐蚀速率，以评价平均氢渗透电流密度与管内壁腐蚀速率之间的相关性。实验结果表明：（1）不同p

6、H值和温度下，Q235A钢试样的腐蚀速率与氢渗透电流密度之间存在良好的线性相关性；在低H2S浓度范围（5~200mg/L）内，二者符合二阶多项式函数关系；但在不同矿化度的油田水介质中，二者之间表现为非线性相关性。（2）PVA/CMC/NaOH凝胶电解质的失水率、电导率、粘度随温度和使用时间会有一定的变化，但是仍处于较良好的范围内。当使用凝胶电解质替代0.2mol/LNaOH溶液进行渗氢实验时，其背景电流、重现性、扩散系数等指标均符合要求。（3）不同pH值、温度和H2S含量的水介质中，Q235A钢制管道的平均氢渗透电流密度与失重腐蚀

7、速率之间存在良好的相关性，且二者的相关性与D-S双电解池中测量结果基本类似。总之，电化学氢通量法适用于弱酸性环境中油气管线内壁的在线腐蚀监测，是一种可靠性较高的非侵入式腐蚀监测方法。关键词：氢渗透；腐蚀速率；腐蚀监测；凝胶电解质；油气管道I万方数据华中科技大学硕士学位论文AbstractAsanon-intrusivecorrosionmonitoringtechnology,electrochemicalhydrogenfluxmethodcanmeasuretheinnercorrosionrateofpipeswithout

8、perforationonthepipewall.However,manycurrentelectrochemicalhydrogenfluxmethodscanonlyevaluatetheconcentrationsofhydrogenatom