海水中銹層覆蓋碳鋼的腐蝕電化學(xué)行為研究.pdf

1、銹層/金屬腐蝕是復(fù)雜腐蝕體系之一,銹層下腐蝕是金屬腐蝕發(fā)展過程中最主要的、持續(xù)時(shí)間最長(zhǎng)的腐蝕形態(tài)。銹層存在引起的腐蝕電化學(xué)行為復(fù)雜化和可靠解析腐蝕電化學(xué)參數(shù)困難增大。傳統(tǒng)腐蝕電化學(xué)方法測(cè)定的銹層下腐蝕速度偏離失重法測(cè)量數(shù)據(jù),測(cè)定的界面電容也偏離合理的數(shù)值?？煽繙y(cè)定和解析銹層下金屬腐蝕電化學(xué)參數(shù)成為當(dāng)前腐蝕電化學(xué)研究方法面臨的重要任務(wù)之一。
　　 本文采用失重法和多種電化學(xué)方法(包括極化曲線、線性極化法、電化學(xué)阻抗技術(shù)和恒電位階躍

2、法)研究了碳鋼在靜態(tài)海水和動(dòng)態(tài)海水中的長(zhǎng)期腐蝕規(guī)律,結(jié)果發(fā)現(xiàn)在靜態(tài)海水中電化學(xué)方法測(cè)定的8周以前短期浸泡的腐蝕速度與失重法持續(xù)下降的變化趨勢(shì)一致,數(shù)值相近;而8周以后長(zhǎng)期浸泡的腐蝕速度發(fā)生“逆轉(zhuǎn)”,與失重測(cè)定結(jié)果之間存在偏差,并隨時(shí)間逐漸增大。在動(dòng)態(tài)海水中電化學(xué)方法與失重法從浸泡初期開始變化趨勢(shì)就完全相反,時(shí)間越長(zhǎng)數(shù)值相差越大。
　　 為了探尋電化學(xué)方法測(cè)定的腐蝕速度產(chǎn)生偏差的原因,采用X射線衍射(XRD)、傅里葉紅外光譜(FT

3、IR)、環(huán)境掃描電子顯微鏡(ESEM)、氮吸附(BET)等技術(shù)研究了銹層的形貌、結(jié)構(gòu)、組成及各種銹層組分的物理化學(xué)性質(zhì),結(jié)果表明產(chǎn)生偏差的主要原因是當(dāng)金屬/銹層界面間的電位正移到某一電位值時(shí),在金屬表面會(huì)形成一層黑色的比較致密的內(nèi)銹層,其中含有具有較高電化學(xué)活性的β-FeOOH,當(dāng)進(jìn)行電化學(xué)極化測(cè)試時(shí),發(fā)生陰極反應(yīng)而增加了陰極反應(yīng)速度,導(dǎo)致測(cè)定的腐蝕速度數(shù)值偏高。
　　 為了進(jìn)一步證實(shí)β-FeOOH的生成與電位有關(guān),采用掃描微電

4、極技術(shù)(SMET)和絲束電極技術(shù)(WBE)研究了碳鋼在海水中陰極區(qū)和陽極區(qū)的分布特征和隨時(shí)間的變化情況,通過對(duì)腐蝕產(chǎn)物的分析說明了腐蝕產(chǎn)物的組分與電位分布的相關(guān)性。同時(shí)采用電化學(xué)極化的方法控制了銹層的生成條件,結(jié)果證實(shí)β-FeOOH確實(shí)是在電位數(shù)值比較正的條件下生成。
　　 為了使用電化學(xué)方法測(cè)定銹層下碳鋼的腐蝕行為,測(cè)定了除氧條件下陰極反應(yīng)速度,即銹層還原速度,然后將其從總陰極反應(yīng)速度中扣除,獲得無銹層參與的陰極反應(yīng)速度。結(jié)果