白浩然,饶永超,王树立,孙 琪,李立军,贾 茹

(1. 常州大学 石油工程学院,常州 213164; 2. 榆林学院 化学与化工学院,榆林 719000)

现阶段，石油与天然气主要通过埋地管道进行长距离输送，管道腐蚀是威胁其安全运行的最重大因素之一。对于埋地金属管道，国内外主要采用涂层和阴极保护技术二者结合的方法来防止其腐蚀[1-2]。然而在管道安装过程中，由于管道补口喷涂和不可避免的机械损伤等可能会使管道涂层出现缺陷,在埋地环境中缺陷处受到侵蚀，随着时间的推移缺陷处的涂层可能失效并在管道表面形成狭窄的缝隙[3]。腐蚀介质(气体、电解质、含硫微生物等)进入缝隙可能引发缝隙腐蚀，进一步加快管道腐蚀，缩短管道寿命。目前,世界公认最有效的管道防腐蚀方法是在管道表面施加阴极保护，但是在涂层下，缝隙内腐蚀过程主要取决于离子的传质和电化学反应。由于缝隙宽度过于狭窄，现有的测量探头或电极无法深入缝隙内[4]，现阶段关于缝隙内电位分布和传质过程的理论研究仍然有限，缝隙内阴极保护作用机制仍是一个有争议的问题[5]。通过试验了解缝隙腐蚀以及阴极保护的有效性是远远不够的。数值模拟技术日益完善，可以高效对数据进行分析，大大提高了缝隙腐蚀的理论研究效率。

现如今国内外学者对缝隙腐蚀的数学模型已经进行了大量的研究[6-9]。例如， KENNELL等[10]提出了一种结合临界缝隙解理论(CCST)和IR降理论的一维稳态缝隙腐蚀模型，认为物质的传质和电位在缝隙内外都会下降，阴极反应很可能发生在缝隙口处。……