x80钢在红壤模拟溶液中的腐蚀行为研究

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1、学校代码10406分类号TG172.4密级学号120080501012题目X80钢在红壤模拟溶液中的腐蚀行为研究作者刘淑云学科、专业材料物理与化学指导教师杜楠教授申请学位日期2015年6月学校代码：10406分类号：TG172.4学号：120080501012南昌航空大学硕士学位论文（学位研究生）X80钢在红壤模拟溶液中的腐蚀行为研究硕士研究生：刘淑云导师：杜楠教授申请学位级别：硕士学科、专业：材料物理与化学所在单位：材料科学与工程学院答辩日期：2015年6月授予学位单位：南昌航空大学Studyonthecorrosi

2、onbehaviorofX80steelinsimulatedredsoilsolutionADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterOnMaterialphysicalchemistrybyShuyunLiuUndertheSupervisionofProf.NanDuSchoolofMaterialScienceandEngineeringNanchangHangkongUniversity,Nanchang,ChinaJune,2015摘要X80钢因具有高强度、高韧性和抗

3、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、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

5、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

6、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。关键词：X80钢；pH值；溶解氧浓度；薄液膜；红壤IAbstractX80steelhaslotsofgoodproperties,suchas,highstrength,hightoughnes

7、sandexcellentresistancetostresscorrosionperformance,whichiswidelyusedintransportinggas,oil.Corrosionproblemhasbeenreceivedextensiveattention,buthowever,thestudyonthecathodicprocessandcorrosioninelectrochemicalthinfilmisseldomreported.TheimpactofpHanddissolvedoxy

8、gen(DO)concentrationoncorrosionbehaviorsofX80steelinsimulatedredsolutionwasstudiedbymeansofpotentiodynamicpolarization,electrochemicalimpedancespectroscopy(EIS),elect