通過失重法、SEM、X射線光電子能譜分析（XPS）等方法研究了20鋼在CO₂/水氣液兩相塞狀流條件下初始階段的腐蝕行為。結(jié)果表明:腐蝕過程初期存在明顯的腐蝕速率減速過渡階段,不同CO₂壓力下腐蝕速率的差異隨著腐蝕時間的延長而逐漸減小;腐蝕產(chǎn)物的沉淀從管壁表面的缺陷處或晶界處開始,進而向周圍擴展直至腐蝕產(chǎn)物在管壁表面全部覆蓋,管壁表面最初形成針狀腐蝕產(chǎn)物層,而后在其表面逐漸形成絮凝腐蝕產(chǎn)物;腐蝕產(chǎn)物層中的主要組成相有Fe₃C、FeCO₃、FeOOH和Fe₃O₄。 

【文章來源】：熱加工工藝. 2020,49(08)北大核心

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

動態(tài)腐蝕設備示意圖

圖2為室溫下20鋼在不同CO2壓力條件下腐蝕速率隨時間的變化關系曲線�？梢姡煌珻O2分壓情況下的腐蝕速率趨勢較為相似，在腐蝕過程開始時腐蝕速率異常高，此現(xiàn)象在較高CO2分壓條件下尤為明顯；腐蝕5min后0.18MPa CO2分壓條件下的腐蝕速率（7.28 mm/a）遠高于在0.05 MPa CO2分壓條件下的腐蝕速率（4.85mm/a）。所有分壓條件下的腐蝕速率都隨著腐蝕時間的延長而急劇下降，腐蝕時間60 min后所有CO2分壓條件下腐蝕速率趨于平緩。腐蝕開始階段，不同CO2分壓條件下腐蝕速率差異最大，隨著腐蝕時間的延長，腐蝕速率差異逐漸變小。最初階段較高腐蝕速率可能是由腐蝕性離子（H+、HCO3-）與腐蝕開始時的鋼表面的“完全接觸”造成的。CO2分壓越高，溶液中的腐蝕性離子越多，在其他腐蝕條件不利于碳酸亞鐵腐蝕產(chǎn)物膜形成的情況下，高濃度的腐蝕性離子會促進腐蝕電化學反應從而加快腐蝕速率[7]，導致初始腐蝕速率的巨大差異。在腐蝕的第一個小時內(nèi)，隨著腐蝕進行到一定程度，鋼表面可能被少量腐蝕產(chǎn)物覆蓋。這在很大程度上可防止腐蝕性離子與鋼表面的完全接觸，從而導致腐蝕速率急劇下降[8]。2.2 SEM表面形貌

圖5為在0.18 MPa CO2分壓條件下不同腐蝕時間后內(nèi)壁上腐蝕產(chǎn)物膜的XRD圖譜。可見，不同時間下腐蝕產(chǎn)物膜的主要相組成基本保持不變，為Fe3C、FeCO3、Fe3O4、Fe OOH。其中Fe與Fe3C為鋼管的主要成分，腐蝕過程中鐵素體溶解后層片狀Fe3C殘留下來并露出基體表面，未被腐蝕的Fe3C成為腐蝕產(chǎn)物沉積與長大的基底或“骨架”，腐蝕產(chǎn)物較為疏松，因此產(chǎn)物組成相中含有Fe。圖5也檢測到FeOOH的衍射峰。對于Fe OOH的形成，Pfennig[11]認為第一步可能為Fe(OH)2化合物的形成，第二步對應α-FeOOH的形成，反應過程如下：Ma[12]則認為α-FeOOH在Cl-促進作用下由γ-FeOOH轉(zhuǎn)化，轉(zhuǎn)化過程為亞鐵離子首先水合生成[FeOH+],[FeOH+]隨后經(jīng)過氧化和沉積，最后形成γ-FeOOH。但Ochoa[13]認為其形成過程與樣品在放入分析室之前暴露在空氣中時碳酸亞鐵的部分分解有關。


本文編號：3071609