交直流杂散电流与应力耦合作用下高强钢管线腐蚀与涂层剥离的非稳态电化学理论与分析方法研究

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基本信息

  • 批准号:
    51471011
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    85.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0103.金属材料使役行为与表面工程
  • 结题年份:
    2018
  • 批准年份:
    2014
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2015-01-01 至2018-12-31

项目摘要

With the increase of operating pressure and the interference of alternating current/direct current (AC/DC) stray current, the operating environment of buried high-strength steel pipeline is becoming more complex, which proposes new requirement for safety running and corrosion protection of buried high-strength steel pipeline. In this project, high-strength steel (X70, X80, X100) pipelines without coating, asphalt-coated steel pipeline and three-layer polyethylene-coated(3PE) steel pipeline are objects researched. For the cathodic disbonding and coating defects where the problem of the disbonded coating caused by stray current flowing and the point of layers under corrosion with corrosions on defects resulted fom the disbonded coating, based on the electrochemical theory, the multidisciplinary cross research thought and the oretical analysis and experimental research, besides, the integration of material science, mechanics, electromagnetism and fusion, chemical, metal corrosion, thermodynamics and other multi-disciplinary theory, by adopting multi-physics coupling numerical method, advanced electrochemical measurement technique and surface characterisation technique, the non-steady-state electrochemical process of disbonded coating and corrosion of high-strength steel beneath coupling effect of stress and AC/DC stray current are studied, finally, the corrosion mechanism and release properties, disbonded coating mechanism and release properties of high-strength steel are revealled fully. Its research contents mainly include: the propagation characteristics and propagation law of AC/DC stray current in buried high-strength steel pipeline beneath stress; the non-steady-state electrochemical process and mechanism of disbonded coating for high-strength steel pipeline under coupling effect of stress and AC/DC stray current; the non-steady-state electrochemical process and mechanism of corrosion of high-strength steel pipeline under coupling effect of stress and AC/DC stray current; the establishment of dynamic mathematical model and the research on electrochemical behavior of high-strength steel pipeline beneath the interaction between disbonded coating and corrosion, while the pipeline suffered coupling effect of stress and AC/DC stray current; corrosion law and properties experiment of high-strength steel pipeline under coupling effect of stress and AC/DC stray current, the establishment of corrosion rate mathematical mode and the research on evaluation method of corrosive hazardous of high-strength steel pipeline under coupling effect of stress and AC/DC stray current. Through this study, the essential characteristics and electrochemical protection technology for corrosion beneath coupling effect of mechanical and electrochemical are revealed by establishing the electrochemical basic theory and method of analyzing corrosion of high-strength steel pipeline under coupling effect of stress and AC/DC stray current.
随着输送压力的不断提高以及各种交直流杂散电流的侵扰,埋地高强钢管线的运行环境更趋复杂,给埋地高强钢管线的安全运行与腐蚀防护提出了新的要求。项目以X70、X80、X100高强钢管线和涂覆石油沥青、三层PE的埋地钢质管道为研究对象,针对应力与交直流杂散电流耦合作用下高强钢管线的腐蚀与涂层剥离新问题,以电化学理论为基础,并融合材料学、力学、电磁学、化学、金属腐蚀学、热力学等多学科理论,在理论分析与实验研究基础上,通过采用多物理场数值计算方法以及先进的电化学测试与表面分析技术,系统研究应力作用下交直流杂散电流在埋地高强钢管线内的传播特性与传播规律,研究交直流杂散电流与应力耦合作用下埋地高强钢管线的腐蚀机理与腐蚀特性以及涂层剥离机理与剥离特性,并建立相应的危害性评价技术与方法,形成系统开展交直流杂散电流与应力耦合作用下高强钢管线腐蚀与涂层剥离研究的电化学基础理论与方法。

结项摘要

随着高强管线钢被广泛应用于高压力埋地油气输送管道,研究和探索应力作用下高强管线钢的腐蚀问题,成为高强管线钢腐蚀研究的一个新问题。而人们对于交直流混流杂散电流干扰作用下埋地金属管道产生腐蚀危害的研究尚处于空白,对其腐蚀机理、腐蚀行为以及电化学防护技术缺乏清楚的认识,急需开展这方面的研究。同时,管道由于运行压力所承受的应力对涂层的作用会更加强烈,这种应力作用下涂层产生剥离的机理和行为以及对腐蚀的影响规律,是值得进一步研究和澄清的,也是高强钢管线推广过程中必需面对的一个新问题。进一步,应力与交直流杂散电流以及与交直流混流杂散电流耦合作用下高强钢管线的涂层剥离与腐蚀问题也将是埋地高强钢管线研究的一个新课题和新领域,对解决高强钢管线的腐蚀防护问题至关重要。.项目以X70、X80、X100高强钢管线和涂覆石油沥青、三层PE的埋地钢质管道为研究对象,针对应力与交直流杂散电流耦合作用下高强钢管线的腐蚀与涂层剥离新问题,以电化学理论为基础,并融合材料学、力学、电磁学、化学、金属腐蚀学、热力学等多学科理论,在理论分析与实验研究基础上,通过采用多物理场数值计算方法以及先进的电化学测试与表面分析技术,系统研究了杂散电流在埋地管线钢附近土壤域及涂层破损点处传播规律,分析了交流杂散电流及直流杂散电流作用下管线钢涂层剥离规律及金属腐蚀行为规律、交直流杂散电流耦合作用下管线钢腐蚀行为规律,提出了交流杂散电流与应力耦合作用下X70/X80钢在不同土壤模拟溶液中的腐蚀规律以及直流杂散电流与应力耦合作用下X80钢三层PE涂层线缺陷处的剥离机理及金属腐蚀行为研究,并对高强管线钢在土壤模拟溶液中的阴极保护基本参数进行了研究,最终提出了应力作用下油气管道用高强钢直流杂散电流腐蚀评价方法以及腐蚀控制方法。.交直流杂散电流与应力耦合作用下高强钢管线腐蚀与涂层剥离的非稳态电化学问题是影响高强钢管道安全运行的关键科学问题之一,本项目系统研究了应力作用下交直流杂散电流在埋地高强钢管线内的传播特性与传播规律以及交直流杂散电流与应力耦合作用下埋地高强钢管线的腐蚀机理与腐蚀特性以及涂层剥离机理与剥离特性,并建立相应的危害性评价技术与方法,形成系统开展交直流杂散电流与应力耦合作用下高强钢管线腐蚀与涂层剥离研究的电化学基础理论与方法,填补了国内外在杂散电流与应力耦合作用下高强钢管线腐蚀防护方面的理论空白。

项目成果

期刊论文数量(21)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(6)
Study on corrosion and delamination behavior of X70 steel under the coupling action of AC-DC interference and Stress
交直流干扰与应力耦合作用下X70钢的腐蚀和分层行为研究
  • DOI:
    10.20964/2019.02.46
  • 发表时间:
    2019-02
  • 期刊:
    International Journal of Electrochemical Science
  • 影响因子:
    1.5
  • 作者:
    Xinhua Wang;Xuting Song;Yingchun Chen;Zuquan Wang
  • 通讯作者:
    Zuquan Wang
Corrosion Behavior of X70 and X80 Pipeline Steels in Simulated Soil Solution
X70和X80管线钢在模拟土壤溶液中的腐蚀行为
  • DOI:
    10.20964/2018.07.12
  • 发表时间:
    2018-07
  • 期刊:
    International Journal of Electrochemical Science
  • 影响因子:
    1.5
  • 作者:
    Wang Xinhua;Song Xuting;Chen Yingchun;Wang Zuquan;Zhang Liuwei
  • 通讯作者:
    Zhang Liuwei
Evaluation of Delamination of X80 Pipeline Steel Coating Under Alternating Stray Current Via Scanning Electrochemical Microscopy
扫描电化学显微镜评价交变杂散电流下X80管线钢涂层分层
  • DOI:
    10.1007/s11665-018-3365-z
  • 发表时间:
    2018-04
  • 期刊:
    Journal of Materials Engineering and Performance
  • 影响因子:
    2.3
  • 作者:
    Wang Xinhua;Liu Qiang;Chun Yingchun;Li Yingchao;Wang Zuquan
  • 通讯作者:
    Wang Zuquan
Effect of a DC Stray Current on the Corrosion of X80 Pipeline Steel and the Cathodic Disbondment Behavior of the Protective 3PE Coating in 3.5% NaCl Solution
效果%20of%20a%20DC%20杂散%20电流%20on%20the%20腐蚀%20of%20X80%20管道%20钢%20和%20the%20阴极%20脱粘%20行为%20of%20the%20保护%203PE%20涂层%20in%203.5%
  • DOI:
    10.3390/coatings9010029
  • 发表时间:
    2019-01-01
  • 期刊:
    COATINGS
  • 影响因子:
    3.4
  • 作者:
    Wang, Xinhua;Wang, Zuquan;Yang, Yong
  • 通讯作者:
    Yang, Yong
Effects of Stray AC Interference on Corrosion Behavior of X70 Pipeline Steel in a Simulated Marine Soil Solution
杂散交流干扰对 X70 管线钢在模拟海洋土壤溶液中腐蚀行为的影响
  • DOI:
    10.20964/2017.03.18
  • 发表时间:
    2017-03-01
  • 期刊:
    INTERNATIONAL JOURNAL OF ELECTROCHEMICAL SCIENCE
  • 影响因子:
    1.5
  • 作者:
    Li, Yingchao;Xu, Cheng;Chen, Yingchun
  • 通讯作者:
    Chen, Yingchun

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其他文献

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  • 作者:
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  • 通讯作者:
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Machachenko, E. Endo, K, Wu JY and Wang, XH, 2008 A review of Boreoheptagyia Brundin, 1966 (Chironomidae: Diamesinae) from East Asia and bordering territories, with the description of five new species. Zootaxa 1817:1-17 ( SCIE )
Machachenko, E. Endo, K, Wu JY 和 Wang, XH, 2008 对来自东亚和边境地区的 Boreoheptagyia Brundin(摇蚊科:Diamesinae)的回顾,1966,并描述了五个新物种。
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
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  • 期刊:
    Zootaxa
  • 影响因子:
    0.9
  • 作者:
    王新华
  • 通讯作者:
    王新华

其他文献

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
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          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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