温度对X65管线钢和304不锈钢阴极保护的影响研究

1)本文通过对极化曲线和电化学阻抗谱测量分析X65管线钢和304不锈钢的耐蚀性、阴极保护电位和析氢电位随着温度的变化规律。

可知随着温度的升高,X65管线钢和304不锈钢在不同环境中的自腐蚀电位出现了负移,自腐蚀电流密度增大,X65管线钢和304不锈钢的耐蚀性出现了下降。

通过对X65管线钢在3.5%NaCl溶液和模拟土壤溶液中的电化学阻抗谱运用混合电位理论进行分析,发现不同温度下,其电荷转移电阻R t出现了先减小后增加的趋势,X65管线钢的析氢电位和最佳保护电位围随着温度的升高出现了负移。

304不锈钢在两种体系中的电荷转移电阻R t的值均远大于X65相应的R t值,在不同的温度下,304不锈钢的阴极保护电位范围较大,结合不同温度下304不锈钢钝化膜电容随阴极极化电位的变化规律可以看出,在两种温度下304不锈钢钝化膜电容值呈现与电荷转移电阻相反的变化规律,304不锈钢在两种环境中20℃、40℃下的最佳保护电位在-600mV左右,在60℃下最佳保护电位在-700mV左右。

2)本文研究了充氢电位对304不锈钢耐蚀性的影响。

随着充氢电位的负移,304不锈钢钝化膜电阻减小,钝化膜电容增加,蚀孔内溶液电阻和电荷转移电阻减小,可见氢原子的进入对304不锈钢表面钝化膜的结构和致密度造成一定的破坏,并加速了304不锈钢的点蚀。

随着温度的升高,充氢之后的304不锈钢钝化膜电阻R s、点蚀孔中溶液电阻R sol2和电荷转移电阻R t均减小,其中孔中电荷转移电阻的减小最为明显,可见温度的升高对304不锈钢表面点蚀的形核有明显的促进作用。

随着充氢电位的负移,304不锈钢的击穿电位E pit和自腐蚀电位E corr均呈现负移的趋势,并且304不锈钢在3.5%NaCl溶液中维钝电流增加,氢原子在304不锈钢表面和内部缺陷处的富集导致钝化膜表面活化点增加,充氢电位越负,钝化膜溶解速率越高。经过真空炉中的除氢之后,304不锈钢的击穿电位、自腐蚀电位均恢复到未充氢的数值,可见氢对304不锈钢的破坏不是永久性的,可以通过加热处理除氢恢复。

304不锈钢电流噪声与电位噪声出现暂态峰,且在充氢电位为-1100mV-1200mV的时候出现的频率有所增加,且噪声电阻随着充氢电位的负移出现了大幅下降,噪声电流大幅增加,电流和电压标准偏差增加,同时,PSD曲线高频段斜率逐渐下降,表明氢加剧了304不锈钢表面的局部腐蚀。

通过SEM分析可得,随着充氢电位的负移,点蚀坑直径越来越大,数量越来越多,氢的存在使点蚀萌生可能性增加,并促进了点蚀的生长。

氢对304不锈钢钝化膜的半导体类型没有影响,M-S曲线的斜率减小,钝化膜中的施主浓度呈现增加趋势,钝化膜更容易受到破坏。氢对304不锈钢表面钝化膜的破坏主要是通过对其表面Cr元素的影响,随着阴极极化电位的负移,越来越多的Cr元素从304不锈钢表面溶解进入溶液,导致钝化膜致密度下降,钝化膜耐蚀性降低,充氢电位越负,钝化膜越容易溶解破坏,也导致击穿电位下降,溶液中的离子增加,进一步降低溶液电阻R s

通过氢渗透实验可知,在304不锈钢样品内部组织结构的作用下,氢不能完全穿透实验所用试样,样品内部缺陷的存在导致氢原子的聚集并形成气团,进一步阻碍随后进入样品的氢原子的运动。

3)本文通过双循环水槽对X65管线钢在一定温度梯度下的腐蚀行为进行了研究。可知在一定的温度梯度下,随着温度的升高,X65管线钢表面腐蚀电位负移,表面电流增大,且阳极电流出现的比例明显增加,可见随着温度升高,X65管线钢耐蚀性下降,腐蚀速率有所上升。随着时间的增加,X65表面电流和电位标准差减小,表面腐蚀趋于稳定,这一点从电化学阻抗谱分析的结果得到验证。实验刚开始时,随着温度升高,X65管线钢电荷转移电阻R t出现减小;随着时间的增加,每个温度对应下的电荷转移电阻R t出现增加,由于X65管线钢表面的腐蚀产物的阻碍作用,导致X65管线钢表面的离子交换速度出现下降,腐蚀过程得到一定程度的抑制。

文章作者:不锈钢管|304不锈钢无缝管|316L不锈钢厚壁管|不锈钢小管|大口径不锈钢管|小口径厚壁钢管-浙江至德钢业有限公司

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