X80钢在红壤模拟溶液中的腐蚀行为研究

摘要

X80钢因具有高强度、高韧性和抗应力腐蚀性能，广泛应用于输送天然气、石油，其腐蚀问题受到广泛关注，但侧重阴极过程和涂层破裂下的液膜腐蚀研究却鲜有报道。本文采用动电位极化法、电化学阻抗谱、电化学噪声、Kelvin探针法和三维视频显微镜等手段研究了pH值、溶解氧对X80钢在红壤模拟溶液中的腐蚀行为的影响，初步判断了X80钢的阴极反应，并探讨了其机理，对比分析了薄液膜和溶液中的腐蚀行为。主要研究结果如下：
　　从热力学上阴极反应存在氢还原和氧还原反应发生的可能性，且氧还原反应的驱动力大于氢还原的。使用收集氢气法验证了阴极反应氢还原过程的存在。浸泡24h，氧浓度由4.29ppm降至2.56ppm，证实氧参与阴极反应。因此阴极过程中氢还原和氧还原反应同时存在，所占的比例不同。X80钢在pH值为4.0红壤模拟溶液中的不同电位下的交流阻抗谱表明，在-0.7V~-0.9V电位范围内，受氧扩散控制；当电位降至-1.1~-1.5V，反应主要受氢还原控制。
　　随pH值的降低，X80钢自腐蚀电流增大，腐蚀加剧。在pH值为5.5的模拟红壤溶液中，X80钢的阴极过程主要受氧去极化控制，X80钢表面存在一层腐蚀产物结合层，腐蚀阻力较大，EIS由高频不完整容抗弧和低频完整容抗弧组成；；随着pH值降低，阴极过程转以电化学活化控制，X80钢表面仅能形成极为疏松多孔的腐蚀产物层，且出现大量蚀点，EIS低频区出现感抗弧。
　　溶解氧对X80钢的腐蚀行为有很大的影响。溶解氧浓度的增大，加速了阴极反应；溶解氧浓度对阳极的贡献在于影响腐蚀产物的组成、致密度和覆盖度，X80钢在溶解氧浓度为20.2ppm的模拟红壤溶液中形成的腐蚀产物覆盖度高，但疏松多孔，主要物质为Fe3O4和γ-FeOOH；在3.60ppm的溶氧溶液中，腐蚀产物呈胞状，不完整，主要物质为Fe3O4和γ-FeOOH；在0.85ppm的溶氧溶液中，X80钢试样表面覆盖着片状的腐蚀产物，XRD测定物质为Fe2O3和γ-FeOOH和少量FeCO3。
　　在本体溶液中，X80钢腐蚀较严重，其阴极过程为析氢和耗氧联合控制，同时生成的腐蚀产物多孔且易溶解；在薄液膜下，随着薄液膜厚度减小，腐蚀程度先减小后增大，与交流阻抗得到的结论一致。除氧状态下，随薄液膜厚度减小，腐蚀逐渐减缓，且控制步骤由混合控制步骤变为扩散控制。

目录

封面

中文摘要

英文摘要

目录

第1章 绪论

1.1前言

1.2土壤腐蚀的电极过程

1.3土壤腐蚀的研究现状

1.4土壤腐蚀的研究方法

1.5本课题的研究意义

1.6本课题的研究目的及内容

第2章 实验方法

2.1 实验材料

2.2实验介质

2.3 X80钢的阴极腐蚀反应

2.4 pH值对X80钢腐蚀行为的影响

2.5溶氧对X80钢腐蚀行为的影响

2.6 O2对X80钢在薄液膜下的腐蚀行为研究

第3章X80钢在红壤模拟溶液中的阴极反应研究

3.1前言

3.2 X80钢腐蚀电极过程

3.3动电位极化曲线

3.4 X80钢阴极过程控制步骤验证

3.5不同电位下交流阻抗测试

3.6本章小结

第4章pH值对X80钢在红壤模拟溶液中的电化学腐蚀行为研究

4.1前言

4.2动电位极化曲线

4.3电化学阻抗谱

4.4电化学噪声

4.5 X80钢腐蚀行为探讨

4.6本章小结

第5章 溶解氧对X80钢腐蚀的电化学行为的影响

5.1前言

5.2极化曲线

5.3动电位阻抗

5.4扫描kelvin探针测试

5.5腐蚀形貌

5.6腐蚀机理探讨

5.7本章小结

第6章O2对X80钢在薄液膜下电化学腐蚀行为的影响

6.1前言

6.2阴极极化曲线

6.3交流阻抗

6.4表面形貌

6.5 本章小结

第7章 结论

参考文献

攻读硕士期间发表论文

致谢

声明