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埋地油气管线是国家能源运输的关键基础设施之一，涂层和阴极保护相结合是防止其发生外腐蚀的主要技术方法。目前，埋地管线普遍采用“内部反馈”回路模式的外加电流阴极保护技术。在管线服役过程中，由于土壤物理、化学、电化学以及生物等因素连锁耦合影响，土壤导电性能发生极大变化，导致埋地管线的阴极保护电位波动，进而使得管线钢基体在阴极保护存在状态下依旧发生点蚀穿孔。
本文采用方波极化技术、扫描电子显微镜、点蚀定量统计、模拟电路模型理论计算以及多参数正交试验等方法，对模拟无氧酸性土壤环境中阴极保护电位波动下X100管线钢上点蚀行为进行研究，以明确非稳态电化学状态(阴极保护电位波动)下点蚀萌生的电化学机理及点蚀生长动力学。主要开展了以下工作:
(1)构建该电化学体系的等效电路模型，根据暂态电化学计算方法和电子电路学的基础理论，推导出阴极保护电位波动下电极/溶液界面双电层处时域极化电流密度方程及该处频域电位公式，并通过所推导的频域电位理论方程定量与半定量的预测了点蚀密度的变化状态。结果表明，时域极化电流密度方程描述了电流脉冲、衰减、稳定变化以及电流周期性与加载方波电位问半定量关系，还阐述了极化电流密度大小与方波电位波动幅度间呈正相关关系的机理;通过电极/溶液界面双电层频域电位方程预测了不同阴极保护电位波动参数下点蚀密度变化趋势。
(2)搭建模拟酸性土壤环境中X100管线钢的电化学三电极体系，向管线钢加载不同波动参数的方波极化信号，定量统计电极表面点蚀状态。结果表明，阴极保护电位波动会导致管线钢表面产生点蚀，并且点蚀95％发生于钢基体之上而只有5％萌生于非金属夹杂物处;在单一变量条件下，随着电位波动频率厂的增加，统计点蚀密度值从约450个·mm-2快速上升至约45000个·mm-2;当电位波动幅度E以及波动电位总加载时间tt等参数增大时，统计点蚀密度值均呈线性增加趋势;而电位波动占空比万上升过程中点蚀统计密度值先从约1100个·mm-2增大到超过6500个·mm-2后又减少到约803个·mm-2，在δ为50％时点蚀密度值最大。并且由不同阴极保护电位波动参数下的电化学腐蚀实验统计得到的点蚀密度变化趋势可以验证所推导理论公式的正确性。
(3)通过正交试验设计得出了阴极保护电位波动参数对点蚀密度的影响程度大小。由正交试验结果可知，电位波动参数对宏观点蚀密度影响的顺序为:tt＞δ＞f＞E;当f为0.5Hz，E为-0.95～-0.7V，δ为50％和tt为3d时，管线钢上点蚀密度最大，模拟酸性土壤环境中阴极保护电位波动对X100管线钢局部腐蚀影响最严重。
本文采用方波极化技术、扫描电子显微镜、点蚀定量统计、模拟电路模型理论计算以及多参数正交试验等方法，对模拟无氧酸性土壤环境中阴极保护电位波动下X100管线钢上点蚀行为进行研究，以明确非稳态电化学状态(阴极保护电位波动)下点蚀萌生的电化学机理及点蚀生长动力学。主要开展了以下工作:
(1)构建该电化学体系的等效电路模型，根据暂态电化学计算方法和电子电路学的基础理论，推导出阴极保护电位波动下电极/溶液界面双电层处时域极化电流密度方程及该处频域电位公式，并通过所推导的频域电位理论方程定量与半定量的预测了点蚀密度的变化状态。结果表明，时域极化电流密度方程描述了电流脉冲、衰减、稳定变化以及电流周期性与加载方波电位问半定量关系，还阐述了极化电流密度大小与方波电位波动幅度间呈正相关关系的机理;通过电极/溶液界面双电层频域电位方程预测了不同阴极保护电位波动参数下点蚀密度变化趋势。
(2)搭建模拟酸性土壤环境中X100管线钢的电化学三电极体系，向管线钢加载不同波动参数的方波极化信号，定量统计电极表面点蚀状态。结果表明，阴极保护电位波动会导致管线钢表面产生点蚀，并且点蚀95％发生于钢基体之上而只有5％萌生于非金属夹杂物处;在单一变量条件下，随着电位波动频率厂的增加，统计点蚀密度值从约450个·mm-2快速上升至约45000个·mm-2;当电位波动幅度E以及波动电位总加载时间tt等参数增大时，统计点蚀密度值均呈线性增加趋势;而电位波动占空比万上升过程中点蚀统计密度值先从约1100个·mm-2增大到超过6500个·mm-2后又减少到约803个·mm-2，在δ为50％时点蚀密度值最大。并且由不同阴极保护电位波动参数下的电化学腐蚀实验统计得到的点蚀密度变化趋势可以验证所推导理论公式的正确性。
(3)通过正交试验设计得出了阴极保护电位波动参数对点蚀密度的影响程度大小。由正交试验结果可知，电位波动参数对宏观点蚀密度影响的顺序为:tt＞δ＞f＞E;当f为0.5Hz，E为-0.95～-0.7V，δ为50％和tt为3d时，管线钢上点蚀密度最大，模拟酸性土壤环境中阴极保护电位波动对X100管线钢局部腐蚀影响最严重。