X70鋼在NaHCO3+NaCl溶液中的縫隙腐蝕行為及機(jī)理研究.pdf

1、縫隙腐蝕是金屬材料使用過(guò)程中廣泛存在的局部腐蝕，它會(huì)對(duì)金屬造成嚴(yán)重的損壞。我國(guó)的重大工程“西氣東輸”一期工程全程采用X70管線鋼，在服役期間，這些埋地管線會(huì)不可避免的發(fā)生縫隙腐蝕。由于影響因素眾多，腐蝕過(guò)程較為復(fù)雜，目前對(duì)于縫隙腐蝕的機(jī)理研究存在不同的說(shuō)法。本論文以X70鋼為研究對(duì)象，通過(guò)動(dòng)電位掃描、恒電位極化、電化學(xué)阻抗、掃描電鏡等方法研究其在土壤環(huán)境中的縫隙腐蝕行為。探討了土壤中常見的兩種陰離子Cl-、HCO3-以及縫隙外部電極電位

2、的影響，還考慮到了腐蝕過(guò)程中的腐蝕產(chǎn)物（包括陽(yáng)極固相產(chǎn)物和陰極氣相產(chǎn)物）的影響。主要結(jié)論如下:
　　(1)-0.4V恒電位極化下，縫隙內(nèi)X70鋼在NaHCO3溶液中可以發(fā)生局部腐蝕，腐蝕萌生部位由電位下降程度決定?？p口處首先發(fā)生酸化，并逐漸往縫底擴(kuò)展，隨著腐蝕的發(fā)展，酸化加劇，后期發(fā)生析氫反應(yīng)。陰極反應(yīng)則是由溶解氧的還原轉(zhuǎn)變?yōu)闅潆x子的還原。溶液中HCO3-對(duì)X70鋼起著鈍化的作用，增加HCO3-濃度能明顯改變縫內(nèi)腐蝕的發(fā)展;加入C

3、l-后，縫內(nèi)X70鋼縫隙腐蝕的機(jī)理沒有改變。但隨著Cl-濃度的增大，縫內(nèi)腐蝕速率增加，閉塞區(qū)酸化加快，腐蝕程度加深。
　　(2)隨著極化電位的提高，縫隙腐蝕發(fā)生得越晚，同時(shí)發(fā)展得越慢?？p隙內(nèi)X70鋼的腐蝕區(qū)域逐漸往縫底移動(dòng)，同時(shí)發(fā)生點(diǎn)蝕。而縫隙腐蝕及點(diǎn)蝕的萌生區(qū)域由極化電位及電位下降的程度決定。
　　(3)固相腐蝕產(chǎn)物對(duì)X70鋼縫隙腐蝕的影響很大，在腐蝕初期，腐蝕產(chǎn)物膜覆蓋完整但還不夠致密，膜表面有很多孔隙，不僅不能保護(hù)基體

4、，反而加速腐蝕，在腐蝕發(fā)生一段時(shí)間后，腐蝕產(chǎn)物膜才起到保護(hù)作用。當(dāng)電位正移時(shí)，縫內(nèi)主要生成的腐蝕產(chǎn)物由Fe(OH)2逐漸變成FeCO3，并且不同腐蝕產(chǎn)物堆積的結(jié)構(gòu)也有很大差異。
　　(4) X70鋼縫隙腐蝕過(guò)程中的生成的氫氣因縫隙的不同位置影響不同，當(dāng)縫隙內(nèi)電極表面朝上時(shí)，初期生成氫氣較少，小的氫氣泡降低了局部縫隙的有效縫高，增大了IR降，起到加速局部腐蝕的作用，當(dāng)氫氣泡足夠大時(shí)，電極表面被氫氣包裹，腐蝕停止;當(dāng)縫隙內(nèi)電極表面朝下