论文部分内容阅读
本论文以J55钢级套管材料为基材,研究在模拟海水腐蚀中流动加速腐蚀的机理,弄清溶液流动速率对腐蚀过程的影响,运用动电位极化曲线、电化学阻抗谱等电化学方法和浸泡试验研究溶液流速对J55钢腐蚀性能的影响,为流动溶液中J55套管材料的腐蚀评估提供依据。电化学测试结果表明:当流速在0~1m/s的范围内,J55碳钢在模拟海水的溶液中随着溶液流速的增大,阴极反应速率增加,稳定的开路电位和腐蚀电位正移,腐蚀电流密度增大,双电层的极化电阻降低。另一方面,阴极反应加速的同时会导致阳极反应的加速,最终导致试样腐蚀的加剧。溶液流动对J55钢阳极溶解的机制没有明显影响,但是会提高阴极Tafel常数的值,使得阴极反应的Tafel斜率值升高。同时随着溶液流速的增大,自腐蚀电流密度也明显增大,即加速了腐蚀过程。溶液流速的增大的同时也降低了J55钢的极化电阻,同时电荷传递电阻Rct在减小,Qdl在增大,可见流速主要增加了双电层的电容值,降低了双电层的电阻值。流动溶液中腐蚀产物层的fQ值较静止溶液中的fQ值小,表示流动可促进腐蚀产物从试样表面的脱离,从而具有较低的fR值。腐蚀失重测试结果表明:与静态相比,在动态腐蚀条件下,J55碳钢存在点腐蚀,腐蚀速率为严重腐蚀等级,溶液流速的增大,极大的促进了腐蚀的过程。同时,由于溶液流动增加了浓度梯度,所以J55钢在溶液流速增大时具有更高的腐蚀电流密度和更高的腐蚀速率。腐蚀机理分析表明:提高溶液的流速,加速了溶液中氧向试样表面的扩散,阴极反应速率增加,加速了钢表面的阴极反应过程,同时阴极反应加速会导致阳极反应的加速,最终导致试样腐蚀的加剧。溶液流动的加速不仅提高了J55碳钢的均匀腐蚀速率,并且增加了阴极离子的传递过程,减小了腐蚀产物膜的电阻。