淹水土壤中碳钢—黄铜电偶腐蚀的研究

1 前言 不同金属在相同土壤条件下的电极电位不同。一旦异种金属发生接触,并通过土壤形成回路,构成电偶电池,电位较负的金属成为阳极,腐蚀速度加快;而电位较正的金属成为阴极,受到保护。电偶腐蚀是埋地金属腐蚀中常见的一种腐蚀形式。牺牲阳极型阴极保护正是运用了电偶腐蚀的特点来达到保护目的的。另外,在土壤腐蚀性研究中,还可以利用电偶电池对阳极的加速腐蚀作用,来快速评判土壤的腐蚀性。不过,目前涉及到土壤中的电偶腐蚀的研究并不多,电偶腐蚀在土壤中表现出的一些特点还有待于进一步了解和探讨。本工作初步研究了碳钢     

几项涂料应用规则中的电偶腐蚀及其防护问题

当两种具有不同电位的金属互相接触并通过电子导体连接或浸入电解质溶液中时，电位相对负的金属腐蚀速率增大，电位相对正的金属腐蚀速率降低，出现了阳极性金属被腐蚀，阴极性金属受到保护，该腐蚀现象称电偶腐蚀，也称异金属接触腐蚀。实际是两种不同金属构成的宏观腐蚀电池。产生腐蚀的驱动力是两种不同金属接触后产生的电位差。     

碳钢/Ti和碳钢/Ti/海军黄铜在海水中电偶腐蚀的研究

采用动电位极化技术及失重法研究Q235B碳钢/TA2钛和Q235B碳钢/TA2钛/海军黄铜在海水中的电偶腐蚀规律.测定了Q235B碳钢、TA2钛和海军黄铜在海水中的自然腐蚀电位、腐蚀速率和稳态极化曲线,测定了不同面积比时电偶对电偶电流的大小、方向,电偶电位以及电偶对阳极和阴极的失重速率,由电偶对不同面积比的数据得到Q235B碳钢被Ti电偶极化的动态极化曲线.结果表明,阳极的腐蚀速率随阴/阳极面积比的增大而增加;阳极腐蚀速率随阴/阳极面积比的增大有一个极限值,即当阴/阳极面积比大于这个极限值时,阳极腐蚀速率不再增加.这三种金属构成的电偶对,海军黄铜是这个系统的阴极,受到碳钢的保护.     

有机涂层/低合金钢体系在海水中电偶腐蚀

测量了低合金钢/有机涂层-低合金钢体系在海水中的电偶电位和电偶电流,结合电化学阻抗谱和线性极化技术,对比研究了该体系的电偶腐蚀过程。分析了浸泡过程中涂层失效与电偶腐蚀电化学参数的相关性。研究发现,当涂层的物理屏蔽能力很强,在浸泡初期阶段,体系的电偶电流密度几乎为零,基体金属没有腐蚀发生;浸泡中期基底金属发生腐蚀,该体系电偶电流密度迅速增大,低合金钢腐蚀速率增大;浸泡后期,低合金钢对涂层体系起保护作用,涂层阻抗不再下降,该体系的电偶电流密度趋于稳定。     

某采气井支线进集气干线三通处的爆管原因

某采气井在生产运行三年多时,单井支线与集气干线连接的三通发生了爆管事故,对事故原因进行分析。结果表明,三通爆管是由管壁腐蚀减薄导致管体无法承压引起的,而管壁腐蚀是由CO2腐蚀、高速流体冲刷、局部紊流冲蚀及电偶效应共同作用的结果,其中局部紊流和电偶效应是造成管壁腐蚀减薄穿孔直至爆管的主要原因。为控制电偶腐蚀的发生,应避免电位不同的两种金属或合金的接触。     

AH32长尺试样在模拟海洋潮差区腐蚀行为的电偶电流研究

利用自制的模拟实验装置模拟实海潮差,监测了在模拟潮差区内AH32长尺试样的电偶电流和电极电位变化情况。结果表明,由于供氧差异形成的宏电池作用,AH32长尺试样在潮差区和全浸区内的电极电位分布不均衡,引发了内部的电偶电流,其实质为阴、阳极反应产生的净电流。在潮差区内,AH32长尺试样不同部位的电偶电流随潮位运动发生周期性变化;当潮位最高时,所有部位的电偶电流均处于极大值状态,且中间潮位部位的电偶电流最大,由此所引起的阳极电流也最大。根据电偶电流的变化计算出的干燥、润湿和浸没状态的时间分布表明,AH32长尺试样在潮位区不同部位的腐蚀量取决于润湿和浸没时间在该部位的分配。各部位在浸没态时存在宏电池作用,产生电偶电流。而在润湿态下,由于薄液膜的溶液电阻很大,导致宏电池驱动电位几乎等于在薄液膜上的电压降,因此宏电池作用极弱,且不产生电偶电流。润湿时间和润湿电量的关系显示,潮位运动中AH32长尺试样的最大润湿时间出现在平均中潮位以上的部位,表明因润湿引起的该部位的腐蚀失重最大。结合由浸没态引起的平均中潮位腐蚀失重最大的结果可以确定,在潮水涨落过程中AH32长尺试样的最大腐蚀失重量应出现在平均中潮位偏上的部位,这与腐蚀速率的测量结果一致。     

阳极极化处理对2024铝合金电偶腐蚀行为的影响

将2024铝合金与电位较正的另一种金属钛连接加速腐蚀,通过测试电偶腐蚀电流的分布曲线,对比2024铝合金经阳极化处理前后的电偶腐蚀敏感性.腐蚀后,通过观察表面形貌,分析了该铝合金的电偶腐蚀行为,表明阳极极化处理对改善其电偶腐蚀敏感性有很明显的作用,降低了电偶腐蚀电流,减少了平均腐蚀失重.     

电化学保护技术及其应用：第七讲 地下管线及储罐的阴极保护

1概述 埋地钢质管道和电缆金属护套无时无刻不在遭受土壤介质的腐蚀.土壤是由固相、液相和气相三相构成的不均一多相体系.土壤中的空气和水使得管线表面构成了腐蚀电池.管线上电位较负的区域是该电池的阳极,发生铁或有色金属的溶解;而管线上电位较正的区域是该电池的阴极,发生溶解氧的还原反应,土壤中的水为电流提供了回路.在有些情况下,土壤中的微生物也参与腐蚀反应.腐蚀作用的结果严重时使钢质管道穿孔、油气泄漏进而引起爆炸、火灾、煤气中毒等,造成很大的损失,或者使电缆损坏造成通讯中断等严重事故.     

铜/锌在不同pH土壤模拟液中的电偶腐蚀行为

采用开路电位、动电位极化、土壤模拟液中电偶电流测试、丝束电极以及扫描振荡电极技术(SVET)研究了在不同pH土壤模拟液中Cu/Zn电偶对的电偶腐蚀程度以及空间分布特征.结果表明:随着介质pH的降低,Cu/Zn电偶对的腐蚀速率增加.并且在Cu/Zn电偶对形成的电场作用下铜锌电偶对中锌的腐蚀主要发生在铜/锌电偶对界面附近.     

H_2S/CO_2介质中P110钢表面的局部电偶腐蚀行为

通过模拟环境中的电偶电流的跟踪测试,研究了P110钢表面腐蚀产物膜层/金属基体所构成的电偶电流随温度、时间和面积比等因素的变化规律。结果表明,40℃时,有膜层覆盖的P110钢电极作为阳极发生垢下阳极溶解,而裸露电极作为阴极反应;在60℃时,偶接初始阶段,有膜层覆盖的P110钢电极先发生垢下阳极溶解,但很快偶接电极之间会出现电流反转,裸露电极由阴极变成阳极而被腐蚀;不同面积比的裸露电极/膜层覆盖电极偶接时,电偶电位相差不大,随着阳/阴极面积比的增大而负移,电偶电流密度绝对值则随阳/阴极面积比的增大而减小。随着时间延长,稳态条件下,裸露电极/膜层覆盖电极的电偶电流密度趋近为零;而在动态变化条件下,则很可能会形成小阳极大阴极的情况,从而会导致难以极化,最终出现腐蚀穿孔的危险。     

WC_p/2024Al基复合材料的腐蚀机理

采用动电位阳极极化法对体积分数为11.4%WCp/2024Al基复合材料及其基体合金在3.5%NaCl水溶液中的耐蚀性能进行研究。结果表明,由于WC颗粒的加入,提高了WCp/2024Al基复合材料的腐蚀速度。通过对恒电位极化后试样观察发现,WCp/2024Al基复合材料腐蚀机理为富Cu相作为阴极区与其周围的贫Cu区作为阳极区构成电偶腐蚀以及WC颗粒与基体间的协同腐蚀作用。这种双重的电偶腐蚀致使复合材料腐蚀速度加快。     

模拟偏析相Al2Zn在3%NaCl溶液中的电化学行为

根据Al-Zn-In合金中偏析相Al2Zn的元素组成熔炼出模拟偏析相合金,测试了模拟偏析相合金和Al-Zn-In合金的自腐蚀电位、极化曲线和交流阻抗谱.结果表明:相对于Al-Zn-In合金,模拟偏析相Al2Zn自腐蚀速率小,自腐蚀电位负,呈现阳极性;Al-Zn-In合金中的偏析相Al2Zn与合金基体构成微区电偶腐蚀,受到阳极极化优先溶解,引起阳极电流效率的损失.     

AZ31和AZ61镁合金在MgSO4溶液中的电化学行为对比

用失重法、线性电位扫描、恒流放电对比研究了AZ31和AZ61两种镁合金在MgSO4溶液中的电化学行为。线性电位扫描结果表明,AZ31合金的极化电阻小于AZ61合金,电化学活性优于AZ61合金,说明其自腐蚀速率大于AZ61合金,这与失重法所得结果相一致。在恒流放电中AZ61合金的电极电位更负、更平稳,电流效率也更大,在电池中具有更好的应用价值。     

模拟铁器文物恒电位脱氯控制电位的研究

采用模拟闭塞电池恒电位极化法研究了模拟铁器文物在碱性溶液脱氯过程中外电位对闭塞区内电化学状态的影响。实验结果表明，外电位对闭塞区内电极电位和闭塞区内外电极间电偶电流影响很大，氯离子迁出率也与外电位密切相关。恒电位脱氯控制电位选择范围的上限值对应于临界电位，下限值应保证闭塞区内电极电位正于析氢电位。     

流动对316L/2205和431/2205不锈钢在3.5% NaCl溶液中电偶腐蚀的影响

采用动电位极化、电偶电流、腐蚀形貌分析等方法研究了在3.5%NaCl溶液中介质流动对316L/2205和431/2205不锈钢电偶腐蚀的影响。与42CrMo/316L偶对对比发现316L/2205、431/2205和42CrMo/316L电偶中316L、431和42CrMo均作为阳极,其腐蚀受到加速,三种偶对的电偶腐蚀倾向大小为:316L/2205431/220542CrMo/316L;电偶电流测量发现介质流动可以增大三种偶对的电偶电流,偶对431/2205存在电偶电流和电位暂态峰。腐蚀形貌分析发现,静止条件下316L、2205和431不锈钢没有明显的腐蚀,42CrMo钢表面覆盖锈蚀层;流动条件下431不锈钢表面点蚀坑形成并附着腐蚀产物,42CrMo表面局部形成锈蚀层,结合形貌分析认为,431/2205偶对中电流暂态峰的出现与蚀坑中锈蚀层的形成有关。     

HDR双相不锈钢海水管路的腐蚀与预防

利用电化学方法,研究了HDR双相不锈钢在人工海水中的腐蚀特性。结果表明,HDR双相不锈钢的自腐蚀电位、点蚀电位较正,具有良好的耐腐蚀特性;与常用材料组成电偶对时,因HDR钢与碳钢、铸铁、黄铜等材料电位相差较大,会发生严重的电偶腐蚀。解决HDR不锈钢海水管路系统的腐蚀,关键是将HDR双相不锈钢与其它金属件之间进行有效的、完全的电绝缘隔离,才能防止电偶腐蚀。     

模拟油气田环境中HP13Cr和N80油管钢的CO_2腐蚀行为

采用电化学方法研究了HP13Cr和N80油管钢在含饱和CO_2的NaCl溶液中的腐蚀行为,结果表明,HP13Cr钢自腐蚀电位较N80钢低,自腐蚀电流密度较N80钢高;与N80钢相比,HP13Cr钢极化曲线的循环滞后环面积小,点蚀发生的程度低;HP13Cr钢的极化电阻高于N80钢的极化电阻,说明HP13Cr抗CO_2腐蚀能力强;当HP13Cr与N80组成电偶对时,两者的电偶电位均较其自腐蚀电位负移,且因电偶电流较大而不能偶接使用。     

铜铝结构热交换器的电偶腐蚀及控制

铜铝结构热交换器存在着电偶腐蚀的倾向。原因是铜铝两种金属在电解液中存在电极电位之差。电偶腐蚀的发生,导致了热交换器的失效。中性盐雾试验表明,铜铝接合部位采用涂装隔离液是防止电偶腐蚀的有效措施。     

20#钢/锡青铜偶对在流动海水中的电偶腐蚀行为研究

20#钢穿舱件和锡青铜阀电偶腐蚀是船舶海水管路系统严重腐蚀部位之一。为控制20#钢/锡青铜电偶腐蚀延长海水管路系统寿命,本文通过原位测量20#钢管材和ZCuSn5Pb5Zn5锡青铜管材在静态以及1、3和5 m/s流速海水中的电偶电位和电偶电流,分析电偶腐蚀速率随时间和流速的变化规律;同时采用扫描电镜(SEM)和激光Raman光谱仪分析腐蚀形貌和腐蚀产物组分。结果表明,在不同流速海水中,20#钢与ZCuSn5Pb5Zn5合金间存在明显的电偶腐蚀倾向,20#钢作为阳极加剧腐蚀,ZCuSn5Pb5Zn5合金作为阴极受到保护;相比于静态海水,20#钢阳极极化电流密度和ZCuSn5Pb5Zn5合金阴极极化电流密度在流动海水中显著增加,电偶腐蚀显著加剧,1 m/s流速下的电偶腐蚀速率是静态下的17.5倍;当海水流速达到5 m/s后,20#钢表面形成了致密性较高、活性低的腐蚀产物沉积层,电偶腐蚀速率减小。     

海水流速对B10/B30电偶腐蚀行为影响规律研究

B10和B30铜镍合金分别为船舶海水管路和冷却器的主要材料,二者由于镍含量不同腐蚀电位不同,管路与冷却设备连接后,B10和B30存在电偶腐蚀风险,特别是在流动海水加速腐蚀介质和腐蚀产物扩散工况条件。为控制B10/B30电偶腐蚀以延长海水管路系统使用寿命,本文通过电化学法测试了B10和B30管状偶对在静态以及1、3和5 m/s流速海水中的电偶电位和电偶电流,分析电偶腐蚀速率随时间和流速的变化规律。研究结果表明：在静态海水中,B10与B30的电偶腐蚀倾向较小,试验初期B10作为阳极腐蚀略有增加,实验40 h后电偶电流趋近于零;流动海水中,B10阳极极化电流密度和B30阴极极化电流密度显著增加,B10始终作为阳极电偶腐蚀显著加剧,1 m/s流速下的电偶腐蚀速率是静态下的79倍,且随着海水流速的增大,B10/B30电偶电流密度增大,电偶腐蚀速率加快,混合电位理论分析表明B10/B30电偶腐蚀速率是由B10阳极反应动力学和B30阴极反应动力学共同控制。