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X80钢焊接接头的电偶腐蚀行为与防护研究

腐蚀,数值模拟,焊接接头,X80

基于阵列电极技术和热模拟技术对X80钢焊接接头进行了模拟重构。采用四因素四水平L₁₆(4⁵)的正交试验表进行正交实验设计，研究油气管道内典型影响因素，包括Cl^-、乙酸（HAc）、温度和乙二醇（MEG），对X80钢焊接接头腐蚀行为的影响，并确定各影响因素的主次。利用COMSOL软件的腐蚀模块中的“二次电流分布”接口和“变形几何”接口，对X80钢焊接接头的局部腐蚀进行数值模拟，探究不同面积比和绝缘间隙对电偶腐蚀行为的影响，提出减缓电偶腐强度的措施。结果表明HAc和MEG对X80钢模拟焊接接头的电偶电位影响显著，其中HAc最高可引起X80钢焊接接头表面发生54 mV的电位变化，而温度和Cl^-对电偶电位的影响较小；HAc浓度增加，溶液中H⁺浓度增加，电极反应的阴极过程增强，腐蚀速率增加，电偶腐蚀强度随HAc浓度的增大而逐渐增大；随绝缘间隙的增加，焊缝和热影响区的阳极反应电流密度减小，而母材的阳极反应电流密度增加；最大阳极电偶电流密度和绝缘间隙的关系满足指数分布。在管线运行过程中，应该严格控制天然气脱水工艺，避免温度、压力波动、减少液相的析出；在制定焊接工艺时，宜选用坡口较大的形式，提高接头中焊缝的面积占比，采用焊接热输入较小、能量密度高的焊接方法，减小焊接接头中热影响区的面积。