高氯介质中pH对316L不锈钢和Q235碳钢腐蚀行为的影响
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丝束电极中所有 钢 丝 末 端 通 过 １０×１０ 开 关 阵
列（导 通 电 阻 ＜ ０．１Ω）彼 此 短 接，以 确 保 电 子 在 不 同钢丝之间能自由流动。测量表面电位分布时将阵 列开关切换到第－行ｊ列根钢丝，并与参比电极 ＳＣＥ 组成电位测量回路，就 可 逐 点 测 量 整 个 电 极 表 面 二 维电位分布［９］，测量过程中其余９９根钢丝仍保持 彼 此短接状 态。 参 比 电 极 为 ＳＣＥ，辅 助 电 极 为 铂 片。 试验前，将 ＷＢＥ 工 作 表 面 依 次 用 １ 号 至 ６ 号 砂 纸 打磨，用无水乙 醇、丙 酮 依 次 清 洗、吹 干 后 待 用。 将 ＷＢＥ 置于测试液中浸泡１ｈ后进行 ＷＢＥ 测试。
２．Ｓｈａｎｇｈａｉ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｍｏｄｅｒｎ Ｍｅｔａｌｌｕｒｇｙ ａｎｄ Ｍａｔｅｒｉａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ，Ｓｈａｎｇｈａｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ ２０００７２，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ ｂｅｈａｖｉｏｒｓ ｏｆ ３１６Ｌｓｔａｉｎｌｅｓｓ ｓｔｅｅｌ ａｎｄ Ｑ２３５ｃａｒｂｏｎ ｓｔｅｅｌ ｉｎ ｔｈｅ ｓｉｍｕｌａｔｅｄ ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ ｗｉｔｈ ｈｉｇｈ
丝束电极测试使用 ＣＳＴ ５２０（武汉科思特仪器） 丝束电极扫 描 仪 和 丝 束 电 极。 丝 束 电 极 是 由 １０× １０ 阵 列 的 直 径 为 １．５ ｍｍ 的 ３１６Ｌ 不 锈 钢 丝 和 Ｑ２３５碳钢丝焊接而 成，并 在 金 属 丝 上 套 上 热 缩 管， 以防金属丝插在模 板 上 互 相 接 触 而 短 路，然 后 用 环 氧树脂 Ｅ４４浇灌密封固化。
表１ ３１６Ｌ 不锈钢和 Ｑ２３５碳钢的主要成分
Ｔａｂ．１ Ｔｈｅ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ ｏｆ ３１６Ｌ
ａｎｄ Ｑ２３５（ｍａｓｓ）
％
材料 Ｃ Ｓｉ Ｍｎ Ｐ Ｓ Ｎｉ Ｃｒ Ｍｏ Ｆｅ ３１６Ｌ ０．０１７ ０．３９ １．７１ ０．０３４ ０．００１ １０．１９ １６．１９ １．８０ Ｂａｌ． Ｑ２３５ ０．１０ ０．１８ ０．３０ ０．０２ ０．０２ － － － Ｂａｌ．
孟新静等：高氯介质中 ｐＨ 对３１６Ｌ 不锈钢和 Ｑ２３５碳钢腐蚀行为的影响
图 ２ 等 效 电 路 Ｆｉｇ．２ Ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ ｃｉｒｃｕｉｔｓ ｏｆ ３１６Ｌａｎｄ Ｑ２３５ｉｎ
ｓｉｍｕｌａｔｅｄ ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ
表 ２ ＥＩＳ 图 等 效 电 路 元 件 拟 合 值 （图 １）
Ｔａｂ．２ Ｆｉｔｔｅｄ ｖａｌｕｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ｃｉｒｃｕｉｔ ｅｌｅｍｅｎｔｓ ｆｏｒ ｔｈｅ ＥＩＳ ｐｌｏｔｓ
近年来，丝束电极（ＷＢＥ）技 术 在 材 料 表 面 微 区 特性以及 各 种 局 部 腐 蚀 等 研 究 领 域 均 得 到 一 定 应
孟新静等：高氯介质中 ｐＨ 对３１６Ｌ 不锈钢和 Ｑ２３５碳钢腐蚀行为的影响
用［５－７］，可检测材 料 表 面 相 邻 各 点 的 电 化 学 参 数 分 布，获得其 分 布 和 差 异 等 重 要 信 息 。 ［８－９］ 本 工 作 模 拟了高炉煤气冷段管道 冷 凝 液，采 用 ＷＢＥ 技 术，结 合电化学阻抗谱和 极 化 曲 线 研 究 了 ３１６Ｌ 不 锈 钢 和 Ｑ２３５ 碳 钢 在 酸 性 、偏 中 性 及 碱 性 模 拟 液 中 的 腐 蚀 行 为，探讨该介质中３１６Ｌ 不锈钢和 Ｑ２３５碳钢的腐蚀 规 律 ，为 生 产 企 业 的 技 改 提 供 一 定 依 据 。
（ａ） ３１６Ｌ
（ｂ） Ｑ２３５ 图１ ３１６Ｌ 不锈钢和 Ｑ２３５碳钢在不同 ｐＨ 的模拟液中
浸泡１ｈ的 Ｎｙｑｕｉｓｔ图 Ｆｉｇ．１ Ｎｙｑｕｉｓｔ ｐｌｏｔｓ ｏｆ ３１６Ｌａｎｄ Ｑ２３５ｉｎ ｓｉｍｕｌａｔｅｄ
ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ ｗｉｔｈ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｐＨ ｖａｌｕｅｓ
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收 稿 日 期 ：２０１４－０４－２８ 基 金 项 目 ：上 海 市 科 委 项 目 （１１ＤＺ２２１０５００；１２ＤＺ２２８０３００） 通信作者：孟新静（１９８０－），讲 师，硕 士，从 事 材 料 的 腐 蚀 与 防 护 研 究 ，１３３７１８９５９５６，ｍｅｎｇｘｉｎｊｉｎｇ＠ｓｈｉｅｐ．ｅｄｕ．ｃｎ
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：３１６Ｌｓｔａｉｎｌｅｓｓ ｓｔｅｅｌ；Ｑ２３５ｃａｒｂｏｎ ｓｔｅｅｌ；ｐＨ；ｗｉｒｅ ｂｅａｍ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ（ＷＢＥ）
某电厂高炉煤 气 输 送 过 程 中，在 增 压 风 机 出 口 的冷段管道上出现 冷 凝 液，经 检 测 发 现 该 冷 凝 液 是 含有高浓度 Ｃｌ－ 的溶液，造成３１６Ｌ 不锈钢膨胀节等 在 很 短 时 间 内 就 发 生 了 严 重 腐 蚀 现 象 ，Ｑ２３５ 碳 钢 管 道等设备也发生 较 严 重 腐 蚀。 在 运 行 过 程 中，其 冷 凝 液 的 组 成 将 随 运 行 时 间 、荒 煤 气 品 质 、冷 凝 液 排 放 等变化而在不断变 化，这 些 变 化 对 金 属 材 料 的 使 用 性能可产生较大的影响。
第３５卷 第９期 Βιβλιοθήκη Baidu０１４ 年 ９ 月
腐蚀与防护
ＣＯＲＲＯＳＩＯＮ ＆ ＰＲＯＴＥＣＴＩＯＮ
Ｖｏｌ．３５ Ｎｏ．９ Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ ２０１４
高氯介质中ｐＨ 对３１６Ｌ 不锈钢和 Ｑ２３５碳钢 腐蚀行为的影响
孟 新 静１，２ ，金 志 浩１ ，葛 红 花１
（１．上海电力学院 上海热交换系统节能工程技术研究中心，上海 ２０００９０； ２．上海大学 上海市现代冶金与材料制备重点实验室，上海 ２０００７２）
Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｐＨ ｏｎ Ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ Ｂｅｈａｖｉｏｒｓ ｏｆ ３１６ＬＳｔａｉｎｌｅｓｓ Ｓｔｅｅｌ ａｎｄ Ｑ２３５Ｃａｒｂｏｎ Ｓｔｅｅｌ ｉｎ Ｈｉｇｈ Ｃｈｌｏｒｉｄｅ Ｓｏｌｕｔｉｏｎ
ＭＥＮＧ Ｘｉｎ－ｊｉｎｇ１，２，ＪＩＮ Ｚｈｉ－ｈａｏ１，ＧＥ Ｈｏｎｇ－ｈｕａ１
（１．Ｓｈａｎｇｈａｉ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｃｅｎｔｅｒ ｏｆ Ｅｎｅｒｇｙ－Ｓａｖｉｎｇ ｉｎ Ｈｅａｔ Ｅｘｃｈａｎｇｅ Ｓｙｓｔｅｍｓ，Ｓｈａｎｇｈａｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｐｏｗｅｒ，Ｓｈａｎｇｈｈａｉ ２０００９０，Ｃｈｉｎａ；
２ 结 果 与 讨 论
２．１ 电 化 学 阻 抗 谱 分 析 图１（ａ）、（ｂ）分别为 ３１６Ｌ 不 锈钢和 Ｑ２３５ 碳钢
在不 同 ｐＨ 模 拟 液 中 浸 泡 １ｈ 的 Ｎｙｑｕｉｓｔ图。３１６Ｌ 不锈钢 的 Ｎｙｑｕｉｓｔ图 呈 现 单 一 容 抗 弧，而 Ｑ２３５ 碳 钢 Ｎｙｑｕｉｓｔ图 在 低 频 区 产 生 表 示 扩 散 的 Ｗａｒｂｕｒｇ 阻抗，可能与碳钢 表 面 积 聚 的 腐 蚀 产 物 有 关。 采 用 图２（ａ）的等 效 电 路 来 拟 合 ３１６Ｌ 不 锈 钢 的 阻 抗 谱， 而用 图 ３（ｂ）的 等 效 电 路 来 拟 合 Ｑ２３５ 碳 钢 的 阻 抗 谱，其中 Ｒｓ 为溶液 电 阻，Ｒｃｔ为 电 荷 转 移 电 阻，Ｑｄｌ代 表双电层电容的常相位角元件，Ｗ 代表 Ｗａｒｂｕｒｇ阻 抗，代表传质 过 程，拟 合 结 果 列 于 表 ２。 一 般 而 言， 电荷 转 移 电 阻Ｒｃｔ代 表 反 应 的 阻 力 。Ｒｃｔ越 大 ，阳 极
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高浓度 Ｃｌ－ 对 多 数 金 属 具 有 较 强 的 侵 蚀 作 用， 尤其是对普通不 锈 钢。Ｃｌ－ 可 以 破 坏 金 属 表 面 的 钝 化 膜 ，使 钝 化 膜 不 断 减 薄 甚 至 穿 孔 导 致 保 护 性 减 弱 ， 最终导致 点 蚀 的 发 生 。 ［１－２］ 在 酸 性 氯 化 物 溶 液 中， 材料表面的氧化膜 更 易 受 到 侵 蚀，形 成 点 蚀 的 几 率 更大。ｐＨ 降 低 将 减 小 氧 化 膜 的 电 荷 转 移 电 阻，并 增加其无序性，氧化 膜 中 的 ＯＨ－／Ｏ２－ 比 例 增 加，膜 电 阻 减 小，点 蚀 更 严 重 。 ［３－４］ 而 在 碱 性 溶 液 中， ＯＨ－ 浓度大，其和 Ｃｌ－ 可在金属表面发生竞争性吸 附，置换出表面的 Ｃｌ－ ，减缓腐蚀的进程。
试验介质为模 拟 测 试 液，其 中 Ｃｌ－ 含 量 为 １０％ （质量分数，下 同），ＳＯ４２－ 含 量 为 ０．５３％，Ｃａ２＋ 含 量 为０．０６４％。分别 用 ０．０５ ｍｏｌ／Ｌ 的 ＮａＯＨ 和 ＨＣｌ 溶液，调节溶液 ｐＨ 分别至３，６和１０。 １．２ 电 化 学 测 试
电化学测试均在 ＰＡＲＳＴＡＴ ２２７３ 电 化 学 工 作 站 上 进 行 ，测 试 时 采 用 三 电 极 体 系 ，参 比 电 极 为 饱 和 甘 汞 电 极 （ＳＣＥ），辅 助 电 极 为 铂 电 极 ，参 比 电 极 和 工 作电极之间用盐桥连接。电化学阻抗谱测量在开路 电位下进 行，其 频 率 范 围 为 ０．０１ Ｈｚ～１００ｋＨｚ，幅 值５ｍＶ。 动 电 位 极 化 曲 线 扫 描 速 度 为１ｍＶ·ｓ－１ ， 极化曲线测试前，不 锈 钢 电 极 在 －１．１ Ｖ 下 阴 极 极 化 ５ ｍｉｎ 以 除 去 表 面 的 氧 化 物 。 １．３ 丝 束 电 极 测 试
ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｃｈｌｏｒｉｄｅ ａｎｄ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｐＨ ｗｅｒｅ ｓｔｕｄｉｅｄ ｂｙ ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ ｉｍｐｅｄａｎｃｅ ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ（ＥＩＳ），ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ ｃｕｒｖｅｓ ａｎｄ ｗｉｒｅ ｂｅａｍ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ （ＷＢＥ）．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｏｆ ｓｏｌｕｔｉｏｎ ｐＨ，ｔｈｅ ｉｍｐｅｄａｎｃｅ ｖａｌｕｅ ｏｆ ｔｈｅ ｔｗｏ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ｇｒａｄｕａｌｌｙ，ｗｈｉｌｅ ｔｈｅ ｐａｓｓｉｖｉｔｙ ｃｕｒｒｅｎｔ ｄｅｎｓｉｔｙ ｏｆ ３１６Ｌｓｔａｉｎｌｅｓｓ ｓｔｅｅｌ ａｎｄ ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ ｃｕｒｒｅｎｔ ｄｅｎｓｉｔｙ ｏｆ Ｑ２３５ｃａｒｂｏｎ ｓｔｅｅｌ ｄｅｃｒｅａｓｅｄ．Ｆｕｒｔｈｅｒｍｏｒｅ，ｔｈｅ ｚｏｎｅｓ ｏｆ ａｎｏｄｉｃ ｃｕｒｒｅｎｔ ｄｅｃｒｅａｓｅｄ ｓｈａｒｐｌｙ ｉｎ ｔｈｅ ＷＢＥ ｃｕｒｒｅｎｔ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｍａｐｓ，ａｎｄ ｔｈｅ ｓｔａｉｎｌｅｓｓ ｓｔｅｅｌ ｓｈｏｗｅｄ ｌｏｃａｌｉｚｅｄ ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ ａｎｄ ｔｈｅ ｃａｒｂｏｎ ｓｔｅｅｌ ｓｈｏｗｅｄ ｇｅｎｅｒａｌ ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ ｆｅａｔｕｒｅ．
１ 试 验
１．１ 试 验 材 料 和 试 验 介 质 试验材料为市售的３１６Ｌ 不锈钢和 Ｑ２３５碳钢。
其化学成分见表１。将其加 工 制 成 面 积 为 １ｃｍ２ 的 挂 片 ，将 试 片 背 面 焊 上 导 线 ，用 环 氧 树 脂 封 装 非 工 作 面制成电极。试验前挂片和电极表面用砂纸逐级打 磨，酒精脱 脂，去 离 子 水 冲 洗。 试 验 温 度 均 为 室 温 （约２５ ℃）。
摘 要：采用电化学阻抗谱、极化曲线、丝束电极等技术研究了 ３１６Ｌ 不 锈 钢 和 Ｑ２３５ 碳 钢 在 不 同 ｐＨ 且 含 有 高 浓 度 氯化物的高炉煤气冷段管道冷凝液模拟液中的腐蚀行 为。结 果 表 明，随 着 溶 液 ｐＨ 的 升 高，两 种 材 料 的 阻 抗 值 均 逐 渐增大，３１６Ｌ 不锈钢的钝态电流密度和 Ｑ２３５碳钢 的 腐 蚀 电 流 密 度 均 减 小。 丝 束 电 极 电 流 分 布 图 中 阳 极 电 流 区 域 随溶液 ｐＨ 的升高而减小，不锈钢和碳钢分别表现出局部腐蚀和全面腐蚀的特征。 关键词：３１６Ｌ 不锈钢；碳钢；ｐＨ；丝束电极 中 图 分 类 号 ：ＴＧ１７４ 文 献 标 志 码 ：Ａ 文 章 编 号 ：１００５－７４８Ｘ（２０１４）０９－０８６６－０５
列（导 通 电 阻 ＜ ０．１Ω）彼 此 短 接，以 确 保 电 子 在 不 同钢丝之间能自由流动。测量表面电位分布时将阵 列开关切换到第－行ｊ列根钢丝，并与参比电极 ＳＣＥ 组成电位测量回路，就 可 逐 点 测 量 整 个 电 极 表 面 二 维电位分布［９］，测量过程中其余９９根钢丝仍保持 彼 此短接状 态。 参 比 电 极 为 ＳＣＥ，辅 助 电 极 为 铂 片。 试验前，将 ＷＢＥ 工 作 表 面 依 次 用 １ 号 至 ６ 号 砂 纸 打磨，用无水乙 醇、丙 酮 依 次 清 洗、吹 干 后 待 用。 将 ＷＢＥ 置于测试液中浸泡１ｈ后进行 ＷＢＥ 测试。
２．Ｓｈａｎｇｈａｉ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｍｏｄｅｒｎ Ｍｅｔａｌｌｕｒｇｙ ａｎｄ Ｍａｔｅｒｉａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ，Ｓｈａｎｇｈａｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ ２０００７２，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ ｂｅｈａｖｉｏｒｓ ｏｆ ３１６Ｌｓｔａｉｎｌｅｓｓ ｓｔｅｅｌ ａｎｄ Ｑ２３５ｃａｒｂｏｎ ｓｔｅｅｌ ｉｎ ｔｈｅ ｓｉｍｕｌａｔｅｄ ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ ｗｉｔｈ ｈｉｇｈ
丝束电极测试使用 ＣＳＴ ５２０（武汉科思特仪器） 丝束电极扫 描 仪 和 丝 束 电 极。 丝 束 电 极 是 由 １０× １０ 阵 列 的 直 径 为 １．５ ｍｍ 的 ３１６Ｌ 不 锈 钢 丝 和 Ｑ２３５碳钢丝焊接而 成，并 在 金 属 丝 上 套 上 热 缩 管， 以防金属丝插在模 板 上 互 相 接 触 而 短 路，然 后 用 环 氧树脂 Ｅ４４浇灌密封固化。
表１ ３１６Ｌ 不锈钢和 Ｑ２３５碳钢的主要成分
Ｔａｂ．１ Ｔｈｅ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ ｏｆ ３１６Ｌ
ａｎｄ Ｑ２３５（ｍａｓｓ）
％
材料 Ｃ Ｓｉ Ｍｎ Ｐ Ｓ Ｎｉ Ｃｒ Ｍｏ Ｆｅ ３１６Ｌ ０．０１７ ０．３９ １．７１ ０．０３４ ０．００１ １０．１９ １６．１９ １．８０ Ｂａｌ． Ｑ２３５ ０．１０ ０．１８ ０．３０ ０．０２ ０．０２ － － － Ｂａｌ．
孟新静等：高氯介质中 ｐＨ 对３１６Ｌ 不锈钢和 Ｑ２３５碳钢腐蚀行为的影响
图 ２ 等 效 电 路 Ｆｉｇ．２ Ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ ｃｉｒｃｕｉｔｓ ｏｆ ３１６Ｌａｎｄ Ｑ２３５ｉｎ
ｓｉｍｕｌａｔｅｄ ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ
表 ２ ＥＩＳ 图 等 效 电 路 元 件 拟 合 值 （图 １）
Ｔａｂ．２ Ｆｉｔｔｅｄ ｖａｌｕｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ｃｉｒｃｕｉｔ ｅｌｅｍｅｎｔｓ ｆｏｒ ｔｈｅ ＥＩＳ ｐｌｏｔｓ
近年来，丝束电极（ＷＢＥ）技 术 在 材 料 表 面 微 区 特性以及 各 种 局 部 腐 蚀 等 研 究 领 域 均 得 到 一 定 应
孟新静等：高氯介质中 ｐＨ 对３１６Ｌ 不锈钢和 Ｑ２３５碳钢腐蚀行为的影响
用［５－７］，可检测材 料 表 面 相 邻 各 点 的 电 化 学 参 数 分 布，获得其 分 布 和 差 异 等 重 要 信 息 。 ［８－９］ 本 工 作 模 拟了高炉煤气冷段管道 冷 凝 液，采 用 ＷＢＥ 技 术，结 合电化学阻抗谱和 极 化 曲 线 研 究 了 ３１６Ｌ 不 锈 钢 和 Ｑ２３５ 碳 钢 在 酸 性 、偏 中 性 及 碱 性 模 拟 液 中 的 腐 蚀 行 为，探讨该介质中３１６Ｌ 不锈钢和 Ｑ２３５碳钢的腐蚀 规 律 ，为 生 产 企 业 的 技 改 提 供 一 定 依 据 。
（ａ） ３１６Ｌ
（ｂ） Ｑ２３５ 图１ ３１６Ｌ 不锈钢和 Ｑ２３５碳钢在不同 ｐＨ 的模拟液中
浸泡１ｈ的 Ｎｙｑｕｉｓｔ图 Ｆｉｇ．１ Ｎｙｑｕｉｓｔ ｐｌｏｔｓ ｏｆ ３１６Ｌａｎｄ Ｑ２３５ｉｎ ｓｉｍｕｌａｔｅｄ
ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ ｗｉｔｈ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｐＨ ｖａｌｕｅｓ
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收 稿 日 期 ：２０１４－０４－２８ 基 金 项 目 ：上 海 市 科 委 项 目 （１１ＤＺ２２１０５００；１２ＤＺ２２８０３００） 通信作者：孟新静（１９８０－），讲 师，硕 士，从 事 材 料 的 腐 蚀 与 防 护 研 究 ，１３３７１８９５９５６，ｍｅｎｇｘｉｎｊｉｎｇ＠ｓｈｉｅｐ．ｅｄｕ．ｃｎ
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：３１６Ｌｓｔａｉｎｌｅｓｓ ｓｔｅｅｌ；Ｑ２３５ｃａｒｂｏｎ ｓｔｅｅｌ；ｐＨ；ｗｉｒｅ ｂｅａｍ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ（ＷＢＥ）
某电厂高炉煤 气 输 送 过 程 中，在 增 压 风 机 出 口 的冷段管道上出现 冷 凝 液，经 检 测 发 现 该 冷 凝 液 是 含有高浓度 Ｃｌ－ 的溶液，造成３１６Ｌ 不锈钢膨胀节等 在 很 短 时 间 内 就 发 生 了 严 重 腐 蚀 现 象 ，Ｑ２３５ 碳 钢 管 道等设备也发生 较 严 重 腐 蚀。 在 运 行 过 程 中，其 冷 凝 液 的 组 成 将 随 运 行 时 间 、荒 煤 气 品 质 、冷 凝 液 排 放 等变化而在不断变 化，这 些 变 化 对 金 属 材 料 的 使 用 性能可产生较大的影响。
第３５卷 第９期 Βιβλιοθήκη Baidu０１４ 年 ９ 月
腐蚀与防护
ＣＯＲＲＯＳＩＯＮ ＆ ＰＲＯＴＥＣＴＩＯＮ
Ｖｏｌ．３５ Ｎｏ．９ Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ ２０１４
高氯介质中ｐＨ 对３１６Ｌ 不锈钢和 Ｑ２３５碳钢 腐蚀行为的影响
孟 新 静１，２ ，金 志 浩１ ，葛 红 花１
（１．上海电力学院 上海热交换系统节能工程技术研究中心，上海 ２０００９０； ２．上海大学 上海市现代冶金与材料制备重点实验室，上海 ２０００７２）
Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｐＨ ｏｎ Ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ Ｂｅｈａｖｉｏｒｓ ｏｆ ３１６ＬＳｔａｉｎｌｅｓｓ Ｓｔｅｅｌ ａｎｄ Ｑ２３５Ｃａｒｂｏｎ Ｓｔｅｅｌ ｉｎ Ｈｉｇｈ Ｃｈｌｏｒｉｄｅ Ｓｏｌｕｔｉｏｎ
ＭＥＮＧ Ｘｉｎ－ｊｉｎｇ１，２，ＪＩＮ Ｚｈｉ－ｈａｏ１，ＧＥ Ｈｏｎｇ－ｈｕａ１
（１．Ｓｈａｎｇｈａｉ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｃｅｎｔｅｒ ｏｆ Ｅｎｅｒｇｙ－Ｓａｖｉｎｇ ｉｎ Ｈｅａｔ Ｅｘｃｈａｎｇｅ Ｓｙｓｔｅｍｓ，Ｓｈａｎｇｈａｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｐｏｗｅｒ，Ｓｈａｎｇｈｈａｉ ２０００９０，Ｃｈｉｎａ；
２ 结 果 与 讨 论
２．１ 电 化 学 阻 抗 谱 分 析 图１（ａ）、（ｂ）分别为 ３１６Ｌ 不 锈钢和 Ｑ２３５ 碳钢
在不 同 ｐＨ 模 拟 液 中 浸 泡 １ｈ 的 Ｎｙｑｕｉｓｔ图。３１６Ｌ 不锈钢 的 Ｎｙｑｕｉｓｔ图 呈 现 单 一 容 抗 弧，而 Ｑ２３５ 碳 钢 Ｎｙｑｕｉｓｔ图 在 低 频 区 产 生 表 示 扩 散 的 Ｗａｒｂｕｒｇ 阻抗，可能与碳钢 表 面 积 聚 的 腐 蚀 产 物 有 关。 采 用 图２（ａ）的等 效 电 路 来 拟 合 ３１６Ｌ 不 锈 钢 的 阻 抗 谱， 而用 图 ３（ｂ）的 等 效 电 路 来 拟 合 Ｑ２３５ 碳 钢 的 阻 抗 谱，其中 Ｒｓ 为溶液 电 阻，Ｒｃｔ为 电 荷 转 移 电 阻，Ｑｄｌ代 表双电层电容的常相位角元件，Ｗ 代表 Ｗａｒｂｕｒｇ阻 抗，代表传质 过 程，拟 合 结 果 列 于 表 ２。 一 般 而 言， 电荷 转 移 电 阻Ｒｃｔ代 表 反 应 的 阻 力 。Ｒｃｔ越 大 ，阳 极
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高浓度 Ｃｌ－ 对 多 数 金 属 具 有 较 强 的 侵 蚀 作 用， 尤其是对普通不 锈 钢。Ｃｌ－ 可 以 破 坏 金 属 表 面 的 钝 化 膜 ，使 钝 化 膜 不 断 减 薄 甚 至 穿 孔 导 致 保 护 性 减 弱 ， 最终导致 点 蚀 的 发 生 。 ［１－２］ 在 酸 性 氯 化 物 溶 液 中， 材料表面的氧化膜 更 易 受 到 侵 蚀，形 成 点 蚀 的 几 率 更大。ｐＨ 降 低 将 减 小 氧 化 膜 的 电 荷 转 移 电 阻，并 增加其无序性，氧化 膜 中 的 ＯＨ－／Ｏ２－ 比 例 增 加，膜 电 阻 减 小，点 蚀 更 严 重 。 ［３－４］ 而 在 碱 性 溶 液 中， ＯＨ－ 浓度大，其和 Ｃｌ－ 可在金属表面发生竞争性吸 附，置换出表面的 Ｃｌ－ ，减缓腐蚀的进程。
试验介质为模 拟 测 试 液，其 中 Ｃｌ－ 含 量 为 １０％ （质量分数，下 同），ＳＯ４２－ 含 量 为 ０．５３％，Ｃａ２＋ 含 量 为０．０６４％。分别 用 ０．０５ ｍｏｌ／Ｌ 的 ＮａＯＨ 和 ＨＣｌ 溶液，调节溶液 ｐＨ 分别至３，６和１０。 １．２ 电 化 学 测 试
电化学测试均在 ＰＡＲＳＴＡＴ ２２７３ 电 化 学 工 作 站 上 进 行 ，测 试 时 采 用 三 电 极 体 系 ，参 比 电 极 为 饱 和 甘 汞 电 极 （ＳＣＥ），辅 助 电 极 为 铂 电 极 ，参 比 电 极 和 工 作电极之间用盐桥连接。电化学阻抗谱测量在开路 电位下进 行，其 频 率 范 围 为 ０．０１ Ｈｚ～１００ｋＨｚ，幅 值５ｍＶ。 动 电 位 极 化 曲 线 扫 描 速 度 为１ｍＶ·ｓ－１ ， 极化曲线测试前，不 锈 钢 电 极 在 －１．１ Ｖ 下 阴 极 极 化 ５ ｍｉｎ 以 除 去 表 面 的 氧 化 物 。 １．３ 丝 束 电 极 测 试
ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｃｈｌｏｒｉｄｅ ａｎｄ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｐＨ ｗｅｒｅ ｓｔｕｄｉｅｄ ｂｙ ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ ｉｍｐｅｄａｎｃｅ ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ（ＥＩＳ），ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ ｃｕｒｖｅｓ ａｎｄ ｗｉｒｅ ｂｅａｍ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ （ＷＢＥ）．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｏｆ ｓｏｌｕｔｉｏｎ ｐＨ，ｔｈｅ ｉｍｐｅｄａｎｃｅ ｖａｌｕｅ ｏｆ ｔｈｅ ｔｗｏ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ｇｒａｄｕａｌｌｙ，ｗｈｉｌｅ ｔｈｅ ｐａｓｓｉｖｉｔｙ ｃｕｒｒｅｎｔ ｄｅｎｓｉｔｙ ｏｆ ３１６Ｌｓｔａｉｎｌｅｓｓ ｓｔｅｅｌ ａｎｄ ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ ｃｕｒｒｅｎｔ ｄｅｎｓｉｔｙ ｏｆ Ｑ２３５ｃａｒｂｏｎ ｓｔｅｅｌ ｄｅｃｒｅａｓｅｄ．Ｆｕｒｔｈｅｒｍｏｒｅ，ｔｈｅ ｚｏｎｅｓ ｏｆ ａｎｏｄｉｃ ｃｕｒｒｅｎｔ ｄｅｃｒｅａｓｅｄ ｓｈａｒｐｌｙ ｉｎ ｔｈｅ ＷＢＥ ｃｕｒｒｅｎｔ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｍａｐｓ，ａｎｄ ｔｈｅ ｓｔａｉｎｌｅｓｓ ｓｔｅｅｌ ｓｈｏｗｅｄ ｌｏｃａｌｉｚｅｄ ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ ａｎｄ ｔｈｅ ｃａｒｂｏｎ ｓｔｅｅｌ ｓｈｏｗｅｄ ｇｅｎｅｒａｌ ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ ｆｅａｔｕｒｅ．
１ 试 验
１．１ 试 验 材 料 和 试 验 介 质 试验材料为市售的３１６Ｌ 不锈钢和 Ｑ２３５碳钢。
其化学成分见表１。将其加 工 制 成 面 积 为 １ｃｍ２ 的 挂 片 ，将 试 片 背 面 焊 上 导 线 ，用 环 氧 树 脂 封 装 非 工 作 面制成电极。试验前挂片和电极表面用砂纸逐级打 磨，酒精脱 脂，去 离 子 水 冲 洗。 试 验 温 度 均 为 室 温 （约２５ ℃）。
摘 要：采用电化学阻抗谱、极化曲线、丝束电极等技术研究了 ３１６Ｌ 不 锈 钢 和 Ｑ２３５ 碳 钢 在 不 同 ｐＨ 且 含 有 高 浓 度 氯化物的高炉煤气冷段管道冷凝液模拟液中的腐蚀行 为。结 果 表 明，随 着 溶 液 ｐＨ 的 升 高，两 种 材 料 的 阻 抗 值 均 逐 渐增大，３１６Ｌ 不锈钢的钝态电流密度和 Ｑ２３５碳钢 的 腐 蚀 电 流 密 度 均 减 小。 丝 束 电 极 电 流 分 布 图 中 阳 极 电 流 区 域 随溶液 ｐＨ 的升高而减小，不锈钢和碳钢分别表现出局部腐蚀和全面腐蚀的特征。 关键词：３１６Ｌ 不锈钢；碳钢；ｐＨ；丝束电极 中 图 分 类 号 ：ＴＧ１７４ 文 献 标 志 码 ：Ａ 文 章 编 号 ：１００５－７４８Ｘ（２０１４）０９－０８６６－０５