摘要

大量交(jiao)流(liu)(liu)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)案例顯(xian)示傳(chuan)統的(de)(de)陰(yin)極(ji)(ji)保護(hu)有(you)效(xiao)性判(pan)據在交(jiao)流(liu)(liu)干(gan)擾存在時出現失效(xiao)，尤其在高陰(yin)極(ji)(ji)保護(hu)水(shui)平下交(jiao)流(liu)(liu)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)加劇，如何評(ping)判(pan)交(jiao)流(liu)(liu)干(gan)擾和陰(yin)極(ji)(ji)保護(hu)協同作用下的(de)(de)交(jiao)流(liu)(liu)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)風險，選擇(ze)合適(shi)的(de)(de)陰(yin)極(ji)(ji)保護(hu)參(can)數已(yi)成為實(shi)際生產的(de)(de)迫切需(xu)求和研(yan)究熱點。本文分析了(le)(le)近年來國際上交(jiao)流(liu)(liu)干(gan)擾評(ping)判(pan)標準的(de)(de)最新發展(zhan)(zhan)，總結了(le)(le)相關文獻中對交(jiao)流(liu)(liu)干(gan)擾及陰(yin)極(ji)(ji)保護(hu)參(can)數的(de)(de)要(yao)求，并(bing)系統地闡述了(le)(le)高陰(yin)極(ji)(ji)保護(hu)條(tiao)件下管道(dao)交(jiao)流(liu)(liu)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)機(ji)理的(de)(de)最新研(yan)究成果，分析了(le)(le)目前的(de)(de)交(jiao)流(liu)(liu)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)模型存在的(de)(de)主要(yao)問(wen)題(ti)，展(zhan)(zhan)望(wang)了(le)(le)該(gai)領域的(de)(de)發展(zhan)(zhan)趨勢。

關鍵(jian)詞： 陰極保護； 交流(liu)干(gan)擾(rao)； 腐(fu)蝕評判準則； 交流(liu)腐(fu)蝕機理

隨著我國“一帶一路”等政策的實施，高壓交流輸電系統、交流電氣化鐵路及油氣管道得到了極大的發展[1,2]，由于地理位置的限制，油氣管道與交流電氣化鐵路或輸電線路存在并行或者交叉的情況，導致管道的交流干擾日益嚴峻，造成管道發生嚴重的交流腐蝕[3,4,5]。早在1991年，加拿大基奇納的一條高壓輸氣管道現場測量得到涂層缺陷處的腐蝕速率高達1.4 mm/a，存在交流腐蝕穿孔的風險，該管道與高壓輸電線并行超過4000 m，其陰極保護通電電位達到-1.45 VCSE，最大交流干擾電壓達到28 V[6]。2002年，美國奧斯維戈的一條天然氣管道發生腐蝕泄漏，經過調查發現，其陰極保護通電電位達到-1.3 VCSE，且該管線與4條345 kV的高壓輸電線并行5300 m，同時與一條115 kV的高壓線并行9400 m，遭受到很強的交流干擾，最后導致管道腐蝕穿孔[7]。2004年，美國科赫管道公司一條輸送液態丁烷的埋地金屬管道，在德克薩斯州羅克沃爾縣66#高速公路處因遭受高達144 A/m2的交流干擾而發生腐蝕泄露故事，檢測其陰極保護電位發現其陰極保護水平較高，斷電電位達到了-1.23 VCSE[8]。2006年，位于阿拉加斯州北部的管道由于發生交流腐蝕，致使原油泄漏，造成不可估量的損失[9]。2018年，Junker等[10]指出位于歐洲南部地中海區域一條陰極保護 （陰極保護通電電位為Eon=-1.3 VCSE） 較高管道交流腐蝕速率達到~0.2 mm/a，其腐蝕速率不可忽略。隨著大量的交流腐蝕案例的出現，為了更加準確地理解高陰極保護水平下的交流腐蝕現象，國內外的學者在實驗室進行了大量的研究。Ormellese等[11]在土壤模擬液 （細沙+1 g/L Na2SO4） 中研究不同陰極保護水平下碳鋼的交流腐蝕行為，研究結果表明，當陰極保護電流密度達到10 A/m2 （即陰極保護電位負于-1.3 VCSE），交流電流密度超過100 A/m2，碳鋼的腐蝕速率高于0.1 mm/a。Junker等[10]在7種不同環境中進行實驗室模擬實驗，研究結果表明，在陰極保護水平達到-1.4 VCSE，碳鋼的交流腐蝕速率超過0.1 mm/y，交流腐蝕風險較大。Du等[12]在4 g/L Na2SO4溶液中(zhong)進行了陰極(ji)(ji)(ji)保護(hu)(hu)水(shui)平與交(jiao)(jiao)(jiao)流(liu)(liu)電(dian)(dian)流(liu)(liu)密(mi)(mi)度(du)(du)對碳鋼(gang)腐(fu)蝕(shi)規(gui)律(lv)的(de)(de)研究(jiu)，結果表明(ming)，在同一(yi)交(jiao)(jiao)(jiao)流(liu)(liu)電(dian)(dian)流(liu)(liu)密(mi)(mi)度(du)(du)下，當陰極(ji)(ji)(ji)保護(hu)(hu)電(dian)(dian)位負于-1.1 VCSE，隨(sui)著陰極(ji)(ji)(ji)保護(hu)(hu)水(shui)平的(de)(de)增加，碳鋼(gang)的(de)(de)交(jiao)(jiao)(jiao)流(liu)(liu)腐(fu)蝕(shi)速率逐漸(jian)提高(gao)。另外，部分學(xue)者從陰極(ji)(ji)(ji)保護(hu)(hu)電(dian)(dian)流(liu)(liu)密(mi)(mi)度(du)(du)的(de)(de)角度(du)(du)提出了限(xian)值(zhi)，Hosokawa等(deng)[13]的(de)(de)實(shi)驗結果表明(ming)，當陰極(ji)(ji)(ji)保護(hu)(hu)電(dian)(dian)極(ji)(ji)(ji)密(mi)(mi)度(du)(du)達(da)到(dao)10 A/m2，交(jiao)(jiao)(jiao)流(liu)(liu)電(dian)(dian)流(liu)(liu)密(mi)(mi)度(du)(du)為(wei)100 A/m2，碳鋼(gang)的(de)(de)交(jiao)(jiao)(jiao)流(liu)(liu)腐(fu)蝕(shi)速率超過0.01 mm/a。類似地，Ormellese等(deng)[11]的(de)(de)研究(jiu)表明(ming)，當陰極(ji)(ji)(ji)保護(hu)(hu)電(dian)(dian)流(liu)(liu)密(mi)(mi)度(du)(du)超過1 A/m2時，即使(shi)交(jiao)(jiao)(jiao)流(liu)(liu)電(dian)(dian)流(liu)(liu)密(mi)(mi)度(du)(du)僅為(wei)10 A/m2，交(jiao)(jiao)(jiao)流(liu)(liu)腐(fu)蝕(shi)速率仍不(bu)可忽略。

以上(shang)(shang)交(jiao)(jiao)(jiao)流(liu)(liu)腐(fu)蝕(shi)案例及實驗室研(yan)究(jiu)成果均顯示，在交(jiao)(jiao)(jiao)流(liu)(liu)干擾(rao)(rao)下(xia)(xia)(xia)，傳統的陰(yin)極(ji)保(bao)(bao)護(hu)判據(ju)失效，且過高的陰(yin)極(ji)保(bao)(bao)護(hu)水平反而(er)導致埋地金(jin)屬管道(dao)的交(jiao)(jiao)(jiao)流(liu)(liu)腐(fu)蝕(shi)風(feng)險增大，如何(he)評(ping)估交(jiao)(jiao)(jiao)流(liu)(liu)干擾(rao)(rao)和陰(yin)極(ji)保(bao)(bao)護(hu)協(xie)同(tong)作用下(xia)(xia)(xia)的交(jiao)(jiao)(jiao)流(liu)(liu)腐(fu)蝕(shi)風(feng)險，合理(li)(li)選(xuan)(xuan)取(qu)陰(yin)極(ji)保(bao)(bao)護(hu)參(can)數已成為(wei)實際(ji)(ji)生產中的迫切需求，近(jin)年來國(guo)際(ji)(ji)上(shang)(shang)對陰(yin)極(ji)保(bao)(bao)護(hu)下(xia)(xia)(xia)的交(jiao)(jiao)(jiao)流(liu)(liu)腐(fu)蝕(shi)進行了(le)深(shen)入的研(yan)究(jiu)[14,15,16,17,18,19,20]，標準(zhun)方(fang)面取(qu)得了(le)較大的進步(bu)，但國(guo)內在交(jiao)(jiao)(jiao)流(liu)(liu)干擾(rao)(rao)下(xia)(xia)(xia)陰(yin)極(ji)保(bao)(bao)護(hu)參(can)數選(xuan)(xuan)擇上(shang)(shang)有待完善，為(wei)了(le)對陰(yin)極(ji)保(bao)(bao)護(hu)下(xia)(xia)(xia)埋地金(jin)屬管道(dao)交(jiao)(jiao)(jiao)流(liu)(liu)腐(fu)蝕(shi)風(feng)險的評(ping)估提供參(can)考，本文(wen)系統闡(chan)述了(le)交(jiao)(jiao)(jiao)流(liu)(liu)干擾(rao)(rao)與陰(yin)極(ji)保(bao)(bao)護(hu)協(xie)同(tong)作用下(xia)(xia)(xia)腐(fu)蝕(shi)評(ping)判準(zhun)則與機理(li)(li)的研(yan)究(jiu)進展(zhan)，同(tong)時(shi)指出了(le)該研(yan)究(jiu)領(ling)域存(cun)在的主要(yao)問題(ti)，為(wei)業內人士進一(yi)步(bu)研(yan)究(jiu)提供一(yi)些建議。

1 交流干擾(rao)下陰極保護評判(pan)準則的研(yan)究

隨著工(gong)程上出(chu)現大量的交(jiao)流(liu)(liu)腐蝕(shi)失效案例，歐(ou)洲標準(zhun)(zhun)委員會通(tong)過總(zong)結分析(xi)交(jiao)流(liu)(liu)腐蝕(shi)的研究(jiu)成果，形成交(jiao)流(liu)(liu)干擾下陰極保護評(ping)判標準(zhun)(zhun)CEN/TS 15280-2006[21]，該標準(zhun)(zhun)從交(jiao)流(liu)(liu)干擾電壓、交(jiao)流(liu)(liu)電流(liu)(liu)密(mi)度及(ji)交(jiao)直流(liu)(liu)電流(liu)(liu)之(zhi)比(bi)三(san)方面(mian)提出(chu)了避(bi)免交(jiao)流(liu)(liu)腐蝕(shi)的限值(zhi)：

（1） 交流干擾(rao)電(dian)(dian)壓VAC。當局(ju)部(bu)土壤電(dian)(dian)阻率(lv)＞25 Ω·m時(shi)，VAC＜10 V；當局(ju)部(bu)電(dian)(dian)阻率(lv)＜25 Ω·m時(shi)，VAC＜4 V。

（2） 交(jiao)(jiao)(jiao)流(liu)電流(liu)密(mi)度IAC。當(dang)IAC＜30 A/m2，低交(jiao)(jiao)(jiao)流(liu)腐蝕風(feng)險(xian)；當(dang)30 A/m2≤IAC≤100 A/m2，中度交(jiao)(jiao)(jiao)流(liu)腐蝕風(feng)險(xian)；IAC＞100 A/m2，高交(jiao)(jiao)(jiao)流(liu)腐蝕風(feng)險(xian)。

（3） 交直流(liu)電流(liu)之比(bi)IAC/IDC。當IAC/IDC＜5，低(di)交流(liu)腐蝕風險；當5≤IAC/IDC≤10，交流(liu)腐蝕可能發生(sheng)；當IAC/IDC＞10，交流(liu)腐蝕風險高。

CEN/TS 15280-2006標(biao)(biao)準[21]自提出(chu)以來(lai)廣泛地(di)(di)(di)應(ying)用于埋(mai)地(di)(di)(di)金(jin)(jin)屬(shu)管道(dao)(dao)(dao)的(de)(de)(de)交(jiao)流(liu)(liu)(liu)(liu)腐(fu)蝕(shi)風(feng)險(xian)評判中，但隨著對(dui)交(jiao)流(liu)(liu)(liu)(liu)干擾與陰(yin)極(ji)保(bao)(bao)護(hu)協同作用下(xia)埋(mai)地(di)(di)(di)金(jin)(jin)屬(shu)管道(dao)(dao)(dao)的(de)(de)(de)腐(fu)蝕(shi)規(gui)律進行(xing)(xing)深(shen)入的(de)(de)(de)研究[22,23]，發(fa)現陰(yin)極(ji)保(bao)(bao)護(hu)水平對(dui)埋(mai)地(di)(di)(di)金(jin)(jin)屬(shu)管道(dao)(dao)(dao)交(jiao)流(liu)(liu)(liu)(liu)腐(fu)蝕(shi)存在不(bu)可忽略的(de)(de)(de)影(ying)響：在同一(yi)(yi)交(jiao)流(liu)(liu)(liu)(liu)電流(liu)(liu)(liu)(liu)密度下(xia)，陰(yin)極(ji)保(bao)(bao)護(hu)水平的(de)(de)(de)提高(gao)反而(er)導致(zhi)埋(mai)地(di)(di)(di)金(jin)(jin)屬(shu)管道(dao)(dao)(dao)的(de)(de)(de)交(jiao)流(liu)(liu)(liu)(liu)腐(fu)蝕(shi)速率增加。而(er)在CEN/TS 15280-2006標(biao)(biao)準[21]中，沒有充分考慮陰(yin)極(ji)保(bao)(bao)護(hu)水平對(dui)交(jiao)流(liu)(liu)(liu)(liu)腐(fu)蝕(shi)的(de)(de)(de)影(ying)響，因而(er)歐洲標(biao)(biao)準委員會在2013年對(dui)該(gai)標(biao)(biao)準進行(xing)(xing)修訂(ding)，并提出(chu)了CEN/TS 15280-2013標(biao)(biao)準[24]，隨后ISO 18086-2015[25]提出(chu)了相似的(de)(de)(de)評判準則，且該(gai)標(biao)(biao)準包(bao)含以下(xia)內(nei)容：（1） 埋(mai)地(di)(di)(di)金(jin)(jin)屬(shu)管道(dao)(dao)(dao)在一(yi)(yi)段(duan)時間范圍內(nei) （如24 h） 的(de)(de)(de)VAC＜15 V，低(di)交(jiao)流(liu)(liu)(liu)(liu)腐(fu)蝕(shi)風(feng)險(xian)；（2） 埋(mai)地(di)(di)(di)金(jin)(jin)屬(shu)管道(dao)(dao)(dao)涂層缺陷處的(de)(de)(de)IAC＜30 A/m2，低(di)交(jiao)流(liu)(liu)(liu)(liu)腐(fu)蝕(shi)風(feng)險(xian)；（3） 當(dang)IAC＞30 A/m2，則需(xu)要維(wei)持陰(yin)極(ji)保(bao)(bao)護(hu)電流(liu)(liu)(liu)(liu)密度IDC＜1 A/m2，低(di)交(jiao)流(liu)(liu)(liu)(liu)腐(fu)蝕(shi)風(feng)險(xian)；（4） IAC/IDC＜5，或(huo)者(zhe)采用更加嚴苛(ke)的(de)(de)(de)條(tiao)件，當(dang)IAC/IDC＜3時，低(di)交(jiao)流(liu)(liu)(liu)(liu)腐(fu)蝕(shi)風(feng)險(xian)。

隨著對具有(you)(you)陰(yin)極(ji)保(bao)護系統的管道發(fa)生交(jiao)流(liu)(liu)腐蝕(shi)認識的不斷加深，陰(yin)極(ji)保(bao)護工作者提(ti)出，當(dang)交(jiao)流(liu)(liu)電流(liu)(liu)密(mi)度(du)高于某一極(ji)限(xian)值時，無(wu)論怎么(me)調整陰(yin)極(ji)保(bao)護電流(liu)(liu)密(mi)度(du)也無(wu)法抑制交(jiao)流(liu)(liu)腐蝕(shi)[26,27,28,29]，而標準CEN/TS 15280-2013[24]和ISO 18086-2015[25]對此并沒有(you)(you)進行規定。為此，在2018年NACE對交(jiao)流(liu)(liu)干(gan)擾(rao)下埋地金屬管道陰(yin)極(ji)保(bao)護評判準則進行修訂，提(ti)出了NACE SP21424-2018[30]標準，該(gai)標準補充(chong)了陰(yin)極(ji)保(bao)護電流(liu)(liu)密(mi)度(du)和交(jiao)流(liu)(liu)電流(liu)(liu)密(mi)度(du)的限(xian)值：（1） 當(dang)IDC≥1 A/m2時，IAC＜30 A/m2，交(jiao)流(liu)(liu)腐蝕(shi)風(feng)險(xian)低(di)；（2） 當(dang)IDC＜1 A/m2時，IAC＜100 A/m2，交(jiao)流(liu)(liu)腐蝕(shi)風(feng)險(xian)低(di)。

隨著國內(nei)外學(xue)者對陰(yin)(yin)極保護(hu)(hu)下(xia)埋地金屬管道(dao)交(jiao)(jiao)流(liu)腐(fu)(fu)蝕理(li)解的(de)(de)(de)(de)(de)不斷深(shen)入，形成一(yi)個共(gong)識，即過(guo)高或過(guo)低(di)的(de)(de)(de)(de)(de)陰(yin)(yin)極保護(hu)(hu)水平均會加速交(jiao)(jiao)流(liu)腐(fu)(fu)蝕，且交(jiao)(jiao)流(liu)電流(liu)密(mi)度存在一(yi)個上(shang)限(xian)值，超過(guo)該(gai)值，交(jiao)(jiao)流(liu)腐(fu)(fu)蝕不可(ke)忽略(lve)，基于(yu)此，國際(ji)(ji)上(shang)對交(jiao)(jiao)流(liu)干擾下(xia)的(de)(de)(de)(de)(de)陰(yin)(yin)極保護(hu)(hu)評(ping)判(pan)準(zhun)(zhun)則(ze)進(jin)行了完善，以獲得更(geng)(geng)為(wei)合理(li)的(de)(de)(de)(de)(de)評(ping)判(pan)標(biao)(biao)準(zhun)(zhun)。然而GB/T 50698-2011[31]僅采用交(jiao)(jiao)流(liu)電流(liu)密(mi)度評(ping)估埋地金屬管道(dao)的(de)(de)(de)(de)(de)交(jiao)(jiao)流(liu)腐(fu)(fu)蝕風險，無法體(ti)現標(biao)(biao)準(zhun)(zhun)的(de)(de)(de)(de)(de)先進(jin)性與(yu)全面性，且近年來國內(nei)的(de)(de)(de)(de)(de)陰(yin)(yin)極保護(hu)(hu)工作者如北(bei)京科技大學(xue)、中國石油(you)大學(xue)等團隊對交(jiao)(jiao)流(liu)腐(fu)(fu)蝕有了較深(shen)的(de)(de)(de)(de)(de)認識，故基于(yu)實際(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)需求(qiu)，國內(nei)、國際(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)研究發展，國際(ji)(ji)標(biao)(biao)準(zhun)(zhun)的(de)(de)(de)(de)(de)更(geng)(geng)新等多(duo)個方面對國內(nei)標(biao)(biao)準(zhun)(zhun)提出修(xiu)訂需求(qiu)，以確(que)保準(zhun)(zhun)確(que)評(ping)估埋地金屬管道(dao)的(de)(de)(de)(de)(de)交(jiao)(jiao)流(liu)腐(fu)(fu)蝕風險，保障管道(dao)的(de)(de)(de)(de)(de)安全運行。

2 高陰極(ji)保護水平(ping)下碳(tan)鋼的(de)交流(liu)腐蝕機(ji)理研究(jiu)

交(jiao)流腐蝕(shi)自發現以(yi)來(lai)一直是國(guo)內外研(yan)究的(de)熱點，但是由(you)于交(jiao)流腐蝕(shi)的(de)復(fu)雜多變，埋(mai)地(di)金屬管道的(de)交(jiao)流腐蝕(shi)機(ji)(ji)理(li)(li)(li)至今為止仍存在較(jiao)大(da)的(de)爭(zheng)議。世界各國(guo)的(de)腐蝕(shi)學者圍繞交(jiao)流干擾與(yu)陰極(ji)保護相互作用下的(de)腐蝕(shi)機(ji)(ji)理(li)(li)(li)進(jin)行(xing)了大(da)量(liang)的(de)研(yan)究，并提(ti)出了許多的(de)假說(shuo)，如堿化機(ji)(ji)理(li)(li)(li)、自循環機(ji)(ji)理(li)(li)(li)、電位震(zhen)蕩機(ji)(ji)理(li)(li)(li)、膜層演(yan)變機(ji)(ji)理(li)(li)(li)及膜層破壞機(ji)(ji)理(li)(li)(li)等，下面分別對不同的(de)交(jiao)流腐蝕(shi)機(ji)(ji)理(li)(li)(li)假設進(jin)行(xing)介(jie)紹(shao)。

2.1 堿(jian)化(hua)機理(li)

2004年(nian)，Nielsen等[32,33,34,35,36]提出了堿(jian)化機理，他認(ren)為陰極保護下的(de)(de)交(jiao)流腐蝕主要是由于(yu)管(guan)道缺(que)(que)陷附(fu)近的(de)(de)高pH值和(he)交(jiao)流電引起的(de)(de)電位震蕩共(gong)同作(zuo)用結(jie)果。堿(jian)化機理認(ren)為管(guan)道處(chu)于(yu)陰極保護時，由于(yu)陰極反應（式 （1） 和(he) （2）） 的(de)(de)作(zuo)用，OH-在(zai)管(guan)道缺(que)(que)陷處(chu)累(lei)積，從而導致局(ju)部環境堿(jian)化，如(ru)圖1所(suo)示。

圖1   涂層(ceng)缺陷附近陰極保(bao)護產生的OH-的物(wu)質(zhi)平衡圖[35]

此時，交流干擾的(de)作(zuo)用(yong)(yong)引(yin)起管(guan)道電位在布拜圖(tu)(tu)中的(de)免蝕(shi)區(qu)、鈍化區(qu)以(yi)及強(qiang)堿(jian)性腐蝕(shi)區(qu) （HFeO2-穩定區(qu)） 間波動，如圖(tu)(tu)2所示。由于鐵基體的(de)溶解反應(ying) （式 （3）） 和致(zhi)密(mi)性氧化膜形成(cheng) （式 （4） 和 （5）） 的(de)時間常數存在差(cha)異，引(yin)起管(guan)道的(de)腐蝕(shi)，隨著陰極保護的(de)持續作(zuo)用(yong)(yong)，管(guan)道缺陷處的(de)局部環境(jing)過堿(jian)化，管(guan)道進(jin)入Pourbaix圖(tu)(tu)的(de)強(qiang)堿(jian)性腐蝕(shi)區(qu)，從而導致(zhi)管(guan)道的(de)腐蝕(shi)。

圖2   Pourbaix圖中與交(jiao)流(liu)腐蝕(shi)相關的腐蝕(shi)區(qu)域(yu)[35]

堿(jian)化機(ji)理的提(ti)出對(dui)陰(yin)極保(bao)護(hu)(hu)條件下(xia)埋地(di)金屬管道交流(liu)腐蝕的認識(shi)起到了(le)推動作用，為陰(yin)極保(bao)護(hu)(hu)下(xia)交流(liu)腐蝕機(ji)理的研(yan)究奠定了(le)基礎，提(ti)供了(le)方(fang)向，但(dan)堿(jian)化機(ji)理側重(zhong)于從熱力學發生的可能(neng)性對(dui)交流(liu)腐蝕機(ji)理進(jin)行(xing)解釋，略(lve)顯不足，需要進(jin)行(xing)進(jin)一步的探究。

2.2 自催化機(ji)理

Nielsen等[3,37,38]在(zai)堿化機理(li)的(de)(de)基礎上，通過(guo)大量的(de)(de)實(shi)驗室及(ji)現(xian)場(chang)實(shi)驗，進(jin)一步提出了自(zi)催化機理(li)，該機理(li)涉及(ji)到交流(liu)腐蝕(shi)過(guo)程中另一重要的(de)(de)參數——擴散電阻(zu)Rs，作者認為擴散電阻(zu)可通過(guo)式（3），（4），（5），（6） 進(jin)行計(ji)算(suan)：

式(shi)中，VAC為交(jiao)流(liu)電壓，V；IAC為交(jiao)流(liu)電流(liu)，A/m2。

自催化(hua)(hua)機理認為高陰(yin)極保(bao)護(hu)(hu)水平導(dao)致埋(mai)(mai)地金(jin)屬管(guan)道(dao)涂層(ceng)缺(que)陷(xian)處(chu)(chu)的(de)(de)(de)環(huan)境堿(jian)化(hua)(hua)，堿(jian)化(hua)(hua)的(de)(de)(de)環(huan)境導(dao)致擴(kuo)散(san)電(dian)阻減低(di)，如圖(tu)3所示[37]。而擴(kuo)散(san)電(dian)阻的(de)(de)(de)降低(di)將在一定(ding)(ding)程度上提(ti)(ti)高埋(mai)(mai)地金(jin)屬管(guan)道(dao)涂層(ceng)缺(que)陷(xian)處(chu)(chu)的(de)(de)(de)交流(liu)電(dian)流(liu)密度，交流(liu)電(dian)流(liu)密度的(de)(de)(de)提(ti)(ti)高導(dao)致埋(mai)(mai)地金(jin)屬管(guan)道(dao)去極化(hua)(hua)，這就意味著需要更多的(de)(de)(de)陰(yin)極保(bao)護(hu)(hu)電(dian)流(liu)來(lai)維持陰(yin)極保(bao)護(hu)(hu)電(dian)位(wei)的(de)(de)(de)穩定(ding)(ding)，如此循環(huan)，如圖(tu)4所示[30]，管(guan)道(dao)缺(que)陷(xian)處(chu)(chu)的(de)(de)(de)pH值和交直流(liu)電(dian)流(liu)密度將會提(ti)(ti)高到一個特定(ding)(ding)值，進而誘發交流(liu)腐蝕。

圖3   陰(yin)極保護電流密度(du)與擴散電阻關(guan)系圖[37]

圖4   陰(yin)極保護下埋(mai)地(di)金(jin)屬管道交流腐蝕的自催化系統[30]

在堿化機理(li)(li)(li)的(de)(de)基(ji)礎上，Nielsen[37]提出了(le)自(zi)催化機理(li)(li)(li)，該機理(li)(li)(li)從擴散電(dian)阻的(de)(de)角度對交(jiao)流腐蝕的(de)(de)發(fa)生和(he)發(fa)展進行了(le)解(jie)釋(shi)，然而自(zi)催化機理(li)(li)(li)缺乏(fa)自(zi)催化的(de)(de)直(zhi)接(jie)證據，并沒有(you)對交(jiao)流電(dian)流密度的(de)(de)增大又進一步(bu)增大陰極保(bao)護電(dian)流密度給出直(zhi)接(jie)的(de)(de)證據，需要進一步(bu)的(de)(de)討論。

2.3 電位震(zhen)蕩機(ji)理(li)

Panossian等[38]認同陰極保護(hu)將會導致管道缺陷處局部環境的(de)pH升(sheng)高，并基于pH和陰極保護(hu)電位的(de)共同作用，提出(chu)了陰極保護(hu)下的(de)交流腐蝕機理(li)。循環伏安測試結果顯示Fe2++2e??Fe為(wei)不可逆反應(ying)。

如圖(tu)5所示(shi)，在酸性(xing)和中性(xing)環境中，管(guan)(guan)道(dao)處于A區，交(jiao)流電引起管(guan)(guan)道(dao)的(de)電位在免蝕(shi)區和活化區之間波動。為了進一(yi)步了解在該條件下，交(jiao)流電震蕩過程(cheng)(cheng)對腐蝕(shi)過程(cheng)(cheng)的(de)影響，作者(zhe)進行了循環伏安(an)測試，結果如圖(tu)6a和b所示(shi)。在陽極(ji)過程(cheng)(cheng)中管(guan)(guan)道(dao)發生鐵基體(ti)的(de)溶解反應(ying)，在陰極(ji)過程(cheng)(cheng)，Fe2+被還原，但由于鐵腐蝕(shi)反應(ying)的(de)不可逆性(xing)，管(guan)(guan)道(dao)遭受腐蝕(shi)。

圖(tu)5   陰極保護(hu)管道/土壤界面上(shang)的pH值和電位波(bo)動區域[38]

圖(tu)6   不同pH值(zhi)下，Fe在硫酸鈉溶(rong)液中的循環伏安曲(qu)線[38]

當管道缺陷處pH值不超過14，處于圖5的B區，交流電引起管道的電位在免蝕區和鈍化區之間波動，作者在該條件下進行循環伏安測試，結果如圖6c所示。碳鋼表面存在缺陷時，在陽極過程中，由于Fe（OH）2的溶解度 （Kps=4.8×10-12） 遠高于Fe（OH）3的溶解度 （Kps=3.8×10-38），因而Fe（OH）2只存在于高pH值的環境中，隨著實驗的進行，部分的Fe（OH）2被氧化成Fe（OH）3沉淀，形成綠色和紅色混合的氫氧化物沉淀，該氫氧化物沉淀沒有粘結性，將從試樣表面脫落，當頻率較低時，沒有粘結性的腐蝕產物將有足夠的時間掉落，在陰極過程，沒有氫氧化物被還原，導致腐蝕持續發生；當頻率較高時，部分腐蝕產物在陰極過程被還原，腐蝕依舊發生。

當管道缺陷處的pH值高(gao)(gao)于14，處于圖5的C區(qu)(qu)，交(jiao)流電(dian)導致管道電(dian)位(wei)(wei)在免蝕(shi)區(qu)(qu)、鈍化區(qu)(qu)和高(gao)(gao)鐵酸鹽(yan)活(huo)化區(qu)(qu)之間(jian)波(bo)動。在該條件下的循環伏安測(ce)試結果如圖6d所示。在陽極過程(cheng)，碳鋼(gang)(gang)表(biao)面(mian)(mian)生成紅(hong)色的腐蝕(shi)產物膜(mo)層，該腐蝕(shi)產物膜(mo)層在陰極過程(cheng)被還原(yuan)，紅(hong)色消(xiao)失。為了驗證該紅(hong)色的腐蝕(shi)產物是(shi)否為高(gao)(gao)鐵酸鹽(yan)，設計對比實驗，檢測(ce)實驗后溶液(ye)中(zhong)(zhong)的離子(zi)種類，未(wei)發(fa)現溶液(ye)中(zhong)(zhong)含有(you)高(gao)(gao)鐵酸鹽(yan)，因而作(zuo)者認為交(jiao)流腐蝕(shi)主要是(shi)由電(dian)位(wei)(wei)的波(bo)動導致碳鋼(gang)(gang)表(biao)面(mian)(mian)的氧化膜(mo)不斷被形成與(yu)還原(yuan)而引起的，并非Nielsen[32,33,34,35,36]在堿化機理(li)中(zhong)(zhong)提(ti)出的進入高(gao)(gao)鐵酸鹽(yan)活(huo)化區(qu)(qu)導致的交(jiao)流腐蝕(shi)。

Panossian等(deng)[38]在不(bu)(bu)同(tong)(tong)條件下(xia)的(de)(de)(de)循環(huan)伏安(an)測試結果(guo)顯示，不(bu)(bu)同(tong)(tong)條件下(xia)循環(huan)震(zhen)蕩對腐蝕(shi)行為影(ying)響規律不(bu)(bu)同(tong)(tong)，結合布(bu)拜圖解釋交流腐蝕(shi)發(fa)生發(fa)展的(de)(de)(de)過程(cheng)，提出了震(zhen)蕩機理(li)。震(zhen)蕩機理(li)認可(ke)陰極(ji)保(bao)護(hu)導(dao)致管道涂層缺陷處的(de)(de)(de)pH值升高(gao)(gao)，但Panossian[38]不(bu)(bu)贊同(tong)(tong)Nielsen[32,33,34,35,36]的(de)(de)(de)堿化機理(li)，他(ta)認為在高(gao)(gao)pH值條件下(xia)交流腐蝕(shi)的(de)(de)(de)發(fa)生并非進(jin)(jin)入高(gao)(gao)鐵(tie)酸(suan)鹽(yan)活化區(qu)，且震(zhen)蕩機理(li)只進(jin)(jin)行了循環(huan)伏安(an)測試，對腐蝕(shi)產物的(de)(de)(de)演變(bian)過程(cheng)，不(bu)(bu)同(tong)(tong)陰極(ji)保(bao)護(hu)水平的(de)(de)(de)影(ying)響沒有系統的(de)(de)(de)實(shi)驗，此外(wai)將高(gao)(gao)陰極(ji)保(bao)護(hu)造(zao)成的(de)(de)(de)局部環(huan)境(jing)(jing)過堿化等(deng)同(tong)(tong)于高(gao)(gao)pH值環(huan)境(jing)(jing)，有待(dai)進(jin)(jin)一步的(de)(de)(de)研究。

2.4 膜層演變機理

文獻[39,40,41]根據實驗結果提出了簡單的交流腐蝕模型，同時，他們在高pH值環境進行交流腐蝕實驗，結果顯示，在pH值為14的環境中，即使IAC達到1200 A/m2，碳鋼腐蝕速率仍可忽略，因此，作者提出陰極保護條件導致的高pH值的環境并非導致嚴重交流腐蝕的首要因素，同時，作者認為高pH值導致的低擴散電阻的環境也不是導致交流腐蝕的主要因素，而導致交流腐蝕的內在因素為碳鋼表面膜層在電流作用下的演變。文獻[39,40,41]認為在陰極保護電流較低的條件下，從熱力學的角度出發，碳鋼的表面能生成鈍化膜，而交流電的正半軸加強了鈍化膜的生成，交流負半軸的電流或過多的陰極保護電流優先改變碳鋼表面膜層的狀態。當陰極保護和交流干擾共同作用時，交流腐蝕過程遵循圖7過程，作者認為在交流干擾正半周，電流會流出管道表面，引起管道基體 （Fe） 的氧化，從而形成一層鈍化膜 （如Fe2O3）；在交流干擾的負半周，鈍化膜被還原成二價Fe的氫氧化物 （如Fe（OH）2），該腐蝕產物層沒有保護作用，周而復始，管道基體不斷被氧化，導致管道壁厚不斷減薄，持之已久，管道發生腐蝕穿孔。DD CEN/TS 15280-2013[24]通過總結前人的研究成果，提出了相似的交流腐蝕機理模型，鈍化膜層不斷被氧化還原從而導致較高的腐蝕速率。

圖7   交流腐蝕機理[40]

無(wu)獨有偶，Wang等[42]也認(ren)同上述的交流腐(fu)蝕(shi)(shi)模型，但(dan)作(zuo)者認(ren)為，當陰極(ji)保護水平較大時，碳(tan)鋼(gang)表面(mian)膜(mo)層在演變的過程(cheng)還受析(xi)氫反應所產生的H原(yuan)子(zi)的影響，H原(yuan)子(zi)進入金(jin)屬內(nei)部時會導(dao)致金(jin)屬的內(nei)能下降(jiang)，Fe原(yuan)子(zi)間的鍵(jian)受損(sun)引起陽(yang)極(ji)溶(rong)解(jie)(jie)，且H原(yuan)子(zi)能加(jia)速膜(mo)層的溶(rong)解(jie)(jie)，整體來說，碳(tan)鋼(gang)表面(mian)疏松的腐(fu)蝕(shi)(shi)產物(wu)膜(mo)層加(jia)厚，腐(fu)蝕(shi)(shi)加(jia)重。

隨(sui)著對交流(liu)(liu)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)認識(shi)的(de)不斷加(jia)深，陰極(ji)保護(hu)工作者對交流(liu)(liu)干擾下，碳(tan)鋼(gang)的(de)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)產物(wu)膜(mo)(mo)層嚴重影響著交流(liu)(liu)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)已經(jing)達成了共識(shi)，膜(mo)(mo)層演變機(ji)理從更深層次的(de)角(jiao)度解讀交流(liu)(liu)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)發(fa)展過(guo)程，但是該(gai)機(ji)理偏重于(yu)認為交流(liu)(liu)電引(yin)起(qi)碳(tan)鋼(gang)表面(mian)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)產物(wu)膜(mo)(mo)層狀態的(de)變化為均(jun)勻腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)過(guo)程，而(er)(er)未能充分考慮到碳(tan)鋼(gang)表面(mian)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)產物(wu)膜(mo)(mo)層在電場(chang)、應力(li)或者H原子的(de)作用下發(fa)生(sheng)局部(bu)(bu)破(po)裂，從而(er)(er)發(fa)生(sheng)局部(bu)(bu)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)的(de)可能性，有待進一步的(de)研究(jiu)。

2.5 膜層破環機理

相較于膜(mo)(mo)(mo)層(ceng)演變機(ji)(ji)理(li)，Brenna等(deng)[43,44]則認為交(jiao)流腐(fu)蝕模型更(geng)偏重局部腐(fu)蝕，作者提(ti)出(chu)交(jiao)流腐(fu)蝕包括兩個部分(fen)：（1） 交(jiao)流電(dian)(dian)導(dao)致碳(tan)鋼表面(mian)的鈍(dun)化(hua)膜(mo)(mo)(mo)發生機(ji)(ji)械破壞(huai)；（2） 鈍(dun)化(hua)膜(mo)(mo)(mo)被(bei)破壞(huai)之后，碳(tan)鋼在陰極(ji)保護(hu)引起的過(guo)堿化(hua)環境中發生腐(fu)蝕。根據(ju)早期(qi)Vetter等(deng)[45]和Sato[46]提(ti)出(chu)的鈍(dun)化(hua)膜(mo)(mo)(mo)機(ji)(ji)械破壞(huai)理(li)論，電(dian)(dian)極(ji)電(dian)(dian)位的突然改(gai)變將會導(dao)致鈍(dun)化(hua)膜(mo)(mo)(mo)的機(ji)(ji)械破壞(huai)，侵蝕性離子直接到達(da)沒(mei)有保護(hu)的金屬表面(mian)。從熱(re)力(li)學上考慮，膜(mo)(mo)(mo)層(ceng)的壓(ya)力(li) （σ） 主要(yao)是(shi)由大氣(qi)壓(ya)力(li) （σ0）、膜(mo)(mo)(mo)層(ceng)表面(mian)張力(li) （σγ）、高強度的電(dian)(dian)場 （E） 導(dao)致電(dian)(dian)致伸縮(suo)張力(li) （σE） 共同決定，如式 （7） 所示(shi)：

式中，ε0為(wei)真空介(jie)(jie)電(dian)(dian)常數，εR為(wei)氧化膜的相(xiang)對介(jie)(jie)電(dian)(dian)常數，γ為(wei)單(dan)位長度的表(biao)面(mian)張力，L為(wei)膜層厚(hou)度。

外電(dian)(dian)場(chang)(chang)的(de)作用下，電(dian)(dian)致伸(shen)縮張力隨著(zhu)外部電(dian)(dian)場(chang)(chang)的(de)增(zeng)(zeng)(zeng)強(qiang)而(er)增(zeng)(zeng)(zeng)大(da)，膜層(ceng)(ceng)(ceng)的(de)壓力也隨之增(zeng)(zeng)(zeng)大(da)，當外部電(dian)(dian)場(chang)(chang)強(qiang)度增(zeng)(zeng)(zeng)大(da)到一定值EBD時(shi)，膜層(ceng)(ceng)(ceng)應力將會達到其破裂(lie)極限應力σR，此時(shi)膜層(ceng)(ceng)(ceng)將會破裂(lie)，臨界(jie)電(dian)(dian)場(chang)(chang)EBD可通過式(shi) （8） 計算。隨著(zhu)氧(yang)化膜相(xiang)對介電(dian)(dian)常數的(de)增(zeng)(zeng)(zeng)加或力學性能的(de)降低(di)，臨界(jie)電(dian)(dian)場(chang)(chang)EBD降低(di)，Sato[46]和(he)Strehblow等[47]指出，金屬氧(yang)化物(wu)或氫(qing)氧(yang)化物(wu)形(xing)成的(de)膜層(ceng)(ceng)(ceng)發生機械(xie)破裂(lie)的(de)臨界(jie)電(dian)(dian)場(chang)(chang)為106 V/cm：

通過(guo)對不同(tong)陰(yin)極(ji)(ji)保護(hu)下的(de)管道(dao)進(jin)行交流電(dian)壓測試，獲得交流電(dian)在(zai)金屬氧化膜(mo)(mo)兩(liang)側產生(sheng)的(de)極(ji)(ji)限(xian)電(dian)場，且該電(dian)場隨著陰(yin)極(ji)(ji)保護(hu)水平的(de)提高而(er)增大。當陰(yin)極(ji)(ji)保護(hu)電(dian)位達到-1.2 VCSE時(shi)，膜(mo)(mo)層(ceng)(ceng)兩(liang)側的(de)極(ji)(ji)限(xian)電(dian)場強度(du)可達到1.4×106 V/cm，超過(guo)臨(lin)界電(dian)場而(er)導致膜(mo)(mo)層(ceng)(ceng)發生(sheng)機械破裂(lie)。膜(mo)(mo)層(ceng)(ceng)發生(sheng)破裂(lie)后，相(xiang)當于在(zai)碳(tan)鋼的(de)表面形(xing)(xing)成(cheng)了(le)腐(fu)蝕(shi)(shi)坑，與點蝕(shi)(shi)的(de)情(qing)況相(xiang)似，腐(fu)蝕(shi)(shi)坑與其他區(qu)域形(xing)(xing)成(cheng)腐(fu)蝕(shi)(shi)系(xi)統，腐(fu)蝕(shi)(shi)坑內部(bu)環境(jing)發生(sheng)酸化，而(er)陰(yin)極(ji)(ji)保護(hu)的(de)持續施加，導致腐(fu)蝕(shi)(shi)坑內部(bu)的(de)pH值(zhi)升(sheng)高，隨著局部(bu)環境(jing)pH值(zhi)的(de)提高，碳(tan)鋼將進(jin)入布拜圖中高鐵(tie)酸鹽的(de)活化區(qu)，碳(tan)鋼發生(sheng)嚴(yan)重的(de)交流腐(fu)蝕(shi)(shi)。

Zhu等(deng)[48]基本贊同(tong)Brenna等(deng)[43,44]的(de)(de)研究成(cheng)果，在此基礎上(shang)，作者(zhe)提出了管(guan)道在堿(jian)性(xing)環(huan)境中的(de)(de)交(jiao)流(liu)腐蝕機理，作者(zhe)認為交(jiao)流(liu)電的(de)(de)存在將(jiang)使碳鋼在堿(jian)性(xing)環(huan)境中典型的(de)(de)點蝕電位負(fu)向偏移，且(qie)能減薄(bo)碳鋼表(biao)面(mian)的(de)(de)鈍(dun)化(hua)膜(mo)。交(jiao)流(liu)電對碳鋼表(biao)面(mian)鈍(dun)化(hua)膜(mo)致密性(xing)與均(jun)勻性(xing)的(de)(de)影響將(jiang)增大膜(mo)層機械破裂的(de)(de)可能性(xing)，從(cong)而(er)引(yin)起管(guan)道的(de)(de)交(jiao)流(liu)腐蝕。

膜(mo)層破壞機(ji)理結合電場的(de)(de)作用，從(cong)局部(bu)腐(fu)蝕的(de)(de)角度提出了交(jiao)流腐(fu)蝕發生發展的(de)(de)過程，但該機(ji)理傾向(xiang)于認為腐(fu)蝕產物膜(mo)層是(shi)(shi)在陰極保護條件下產生的(de)(de)，而交(jiao)流電的(de)(de)作用只是(shi)(shi)讓膜(mo)層發生機(ji)械破壞，這與此前交(jiao)流腐(fu)蝕機(ji)理的(de)(de)認識存(cun)在矛盾，需要進行更(geng)為詳(xiang)細的(de)(de)研究。

隨著對陰極(ji)保(bao)(bao)護(hu)(hu)下(xia)埋(mai)地金屬管(guan)道交(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)流(liu)(liu)腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)認識(shi)的(de)(de)(de)(de)不斷加深，國(guo)內外(wai)學(xue)(xue)(xue)者提出(chu)了不同的(de)(de)(de)(de)交(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)流(liu)(liu)腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)機(ji)理(li)模型，但(dan)依舊存在一(yi)定的(de)(de)(de)(de)問題。堿(jian)化(hua)機(ji)理(li)從(cong)局部pH值的(de)(de)(de)(de)變(bian)化(hua)與交(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)流(liu)(liu)電(dian)的(de)(de)(de)(de)耦合(he)作用，從(cong)熱力(li)學(xue)(xue)(xue)的(de)(de)(de)(de)可(ke)能性(xing)上(shang)解(jie)釋了高(gao)陰極(ji)保(bao)(bao)護(hu)(hu)水平(ping)下(xia)交(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)流(liu)(liu)腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)的(de)(de)(de)(de)發生(sheng)的(de)(de)(de)(de)原(yuan)因，但(dan)并未涉及到交(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)流(liu)(liu)腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)過(guo)(guo)(guo)程中動力(li)學(xue)(xue)(xue)方面(mian)的(de)(de)(de)(de)內容(rong)。隨后自循(xun)環(huan)機(ji)理(li)的(de)(de)(de)(de)提出(chu)對堿(jian)化(hua)機(ji)理(li)進(jin)(jin)行補充，自循(xun)環(huan)機(ji)理(li)認為高(gao)陰極(ji)保(bao)(bao)護(hu)(hu)下(xia)的(de)(de)(de)(de)交(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)流(liu)(liu)腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)是(shi)一(yi)個自催化(hua)過(guo)(guo)(guo)程，但(dan)是(shi)該(gai)機(ji)理(li)缺乏直接證據(ju)，無法(fa)給出(chu)交(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)流(liu)(liu)電(dian)流(liu)(liu)的(de)(de)(de)(de)增大(da)進(jin)(jin)一(yi)步導致(zhi)陰極(ji)保(bao)(bao)護(hu)(hu)電(dian)流(liu)(liu)密度(du)增大(da)的(de)(de)(de)(de)直接證據(ju)。在此基礎上(shang)，電(dian)位震蕩機(ji)理(li)結合(he)電(dian)位震蕩和碳鋼(gang)表面(mian)化(hua)學(xue)(xue)(xue)反應對交(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)流(liu)(liu)腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)過(guo)(guo)(guo)程進(jin)(jin)行解(jie)釋，但(dan)電(dian)位震蕩機(ji)理(li)簡單(dan)地依據(ju)循(xun)環(huan)伏安的(de)(de)(de)(de)測試(shi)結果(guo)，并沒有對腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)產物(wu)的(de)(de)(de)(de)演變(bian)過(guo)(guo)(guo)程進(jin)(jin)行解(jie)釋，且簡單(dan)地采用高(gao)pH值環(huan)境模擬(ni)高(gao)陰極(ji)保(bao)(bao)護(hu)(hu)水平(ping)環(huan)境的(de)(de)(de)(de)合(he)理(li)性(xing)需要進(jin)(jin)一(yi)步討論。而膜(mo)層(ceng)演變(bian)機(ji)理(li)開始(shi)從(cong)交(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)流(liu)(liu)電(dian)導致(zhi)碳鋼(gang)表面(mian)腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)產物(wu)膜(mo)層(ceng)的(de)(de)(de)(de)不斷氧化(hua)還原(yuan)的(de)(de)(de)(de)角(jiao)度(du)解(jie)讀高(gao)陰極(ji)保(bao)(bao)護(hu)(hu)條(tiao)件下(xia)的(de)(de)(de)(de)交(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)流(liu)(liu)腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)過(guo)(guo)(guo)程，但(dan)該(gai)機(ji)理(li)未能充分考慮在高(gao)陰極(ji)保(bao)(bao)護(hu)(hu)條(tiao)件下(xia)，電(dian)場、內應力(li)或氫原(yuan)子(zi)可(ke)能會引(yin)起(qi)腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)產物(wu)膜(mo)發生(sheng)局部破裂，進(jin)(jin)而引(yin)起(qi)局部腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)。膜(mo)層(ceng)破環(huan)機(ji)理(li)則(ze)試(shi)圖從(cong)電(dian)場力(li)學(xue)(xue)(xue)的(de)(de)(de)(de)角(jiao)度(du)解(jie)釋交(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)流(liu)(liu)腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)發生(sheng)發展的(de)(de)(de)(de)過(guo)(guo)(guo)程，然而該(gai)機(ji)理(li)并未直接解(jie)釋碳鋼(gang)表面(mian)鈍化(hua)膜(mo)的(de)(de)(de)(de)來源，有待進(jin)(jin)一(yi)步研究。

3 結束語

近年來，隨(sui)著交(jiao)(jiao)流(liu)(liu)電氣化(hua)鐵路和油氣管道行業的(de)不斷(duan)發展，由于公共走(zou)廊的(de)存(cun)(cun)在，埋地金屬管道的(de)交(jiao)(jiao)流(liu)(liu)干(gan)擾(rao)越(yue)來越(yue)嚴重，大量的(de)交(jiao)(jiao)流(liu)(liu)腐(fu)蝕(shi)(shi)案(an)例不斷(duan)涌現，基于現場測(ce)試與實驗室研(yan)(yan)究成果(guo)，國(guo)(guo)際上(shang)對交(jiao)(jiao)流(liu)(liu)干(gan)擾(rao)和陰(yin)(yin)極(ji)保(bao)護協同(tong)作用下的(de)腐(fu)蝕(shi)(shi)評判標準(zhun)進(jin)(jin)行了修訂。為了更(geng)(geng)準(zhun)確(que)地理解(jie)陰(yin)(yin)極(ji)保(bao)護水平下的(de)交(jiao)(jiao)流(liu)(liu)腐(fu)蝕(shi)(shi)過程，國(guo)(guo)內外學者進(jin)(jin)行了大量的(de)研(yan)(yan)究，提出了不同(tong)的(de)交(jiao)(jiao)流(liu)(liu)腐(fu)蝕(shi)(shi)機理模型(xing)，但(dan)高陰(yin)(yin)極(ji)保(bao)護條件下的(de)不同(tong)交(jiao)(jiao)流(liu)(liu)腐(fu)蝕(shi)(shi)機理模型(xing)仍需要進(jin)(jin)一(yi)步完善。通過歸納總結交(jiao)(jiao)流(liu)(liu)腐(fu)蝕(shi)(shi)案(an)例，國(guo)(guo)際上(shang)陰(yin)(yin)極(ji)保(bao)護與交(jiao)(jiao)流(liu)(liu)干(gan)擾(rao)下腐(fu)蝕(shi)(shi)評判標準(zhun)的(de)變更(geng)(geng)，以及(ji)腐(fu)蝕(shi)(shi)學者們對高陰(yin)(yin)極(ji)保(bao)護水平下交(jiao)(jiao)流(liu)(liu)腐(fu)蝕(shi)(shi)機理研(yan)(yan)究成果(guo)，發現在以下幾個方面(mian)仍存(cun)(cun)在許多(duo)問題(ti)，有待進(jin)(jin)一(yi)步研(yan)(yan)究。

（1） 國際(ji)上最(zui)新(xin)的陰(yin)極保(bao)護與交(jiao)流(liu)(liu)干(gan)擾協同作(zuo)用下的腐蝕(shi)評(ping)判標(biao)準，都考慮了(le)埋(mai)地金屬(shu)管道(dao)交(jiao)流(liu)(liu)電流(liu)(liu)密度與陰(yin)極保(bao)護電流(liu)(liu)密度的限(xian)值，但是(shi)國內(nei)的標(biao)準僅(jin)從交(jiao)流(liu)(liu)電流(liu)(liu)密度的角度評(ping)估(gu)埋(mai)地金屬(shu)管道(dao)在(zai)陰(yin)極保(bao)護下的交(jiao)流(liu)(liu)腐蝕(shi)，存在(zai)一定的片面(mian)性(xing)，有待更新(xin)。

（2） 國際上(shang)最新標準對交流電流密度與陰極(ji)保護電流密度的(de)限(xian)值主要依(yi)賴于少數(shu)(shu)學者的(de)研究，但隨(sui)著不同條件(jian)下碳(tan)鋼腐蝕速率(lv)數(shu)(shu)據庫(ku)的(de)增大(da)，該限(xian)制(zhi)值的(de)合理性需(xu)要進一步討論。

（3） 對于(yu)(yu)高陰極保護下的(de)交流腐蝕(shi)(shi)過程中，埋地金(jin)屬管道涂層(ceng)缺陷處局部環(huan)境過堿化已經(jing)達成(cheng)共識(shi)，基于(yu)(yu)此，部分交流腐蝕(shi)(shi)模型(xing)將高pH值(zhi)環(huan)境等同于(yu)(yu)高陰極保護造成(cheng)的(de)過堿化環(huan)境，其合(he)理性需要進一步的(de)探(tan)討。

（4） 大部分(fen)高陰極保護(hu)條件下的(de)交(jiao)流(liu)腐(fu)蝕模型偏向(xiang)于認為交(jiao)流(liu)腐(fu)蝕過程為均勻腐(fu)蝕，但已有少量研究表(biao)明，交(jiao)流(liu)腐(fu)蝕趨向(xiang)于局部腐(fu)蝕，但其(qi)發生的(de)原(yuan)因及過程需要更深入(ru)的(de)探討。

（5） 隨著對交流腐(fu)蝕(shi)(shi)認(ren)識的不(bu)斷加(jia)深，國內外學者提出的高陰極保護下(xia)的交流腐(fu)蝕(shi)(shi)機理模型聚焦于埋地金屬管(guan)道涂(tu)層缺陷處(chu)腐(fu)蝕(shi)(shi)產物膜層的轉變，但(dan)這些交流腐(fu)蝕(shi)(shi)模型缺乏更直接的證(zheng)據(ju)證(zheng)明(ming)，有待有效的測(ce)試分析手段(duan)作進一步的驗證(zheng)。