A3钢的氧浓差宏电池腐蚀作用的研究

D0I:10.13374/j.issn1001-053x.1994.s1.012 第16卷增刊 北京科按大学学报 Vol.16 1994年3月 Journal of University of Science and Technology Beijing Mar.1994 A3钢的氧浓差宏电池腐蚀作用的研究+ 谢建辉 何积铨 吴荫顺 (表面科学与腐蚀工程系) 摘要模拟埋地钢管上可能形成的宏电池现象，在实验室以3.5%NaC溶液和自制装置研 究了O2/N2、0,/空气和N:/空气3种金属的腐蚀强度变化。分别测定了1，~t和E~t行为及阳 极金属的失重腐蚀速度；提出了宏电池效应系数（「=论），并用来表征宏电池实际作用强度 证明其相关性良好。结果表明、3种宏电池的作用规律相同，且随氧浓差异增大，宏电池效应 系数也增大，这时宏电池中阳极金属的腐蚀显著加速。 关键词氧浓差，宏电池，宏电池效应系数 Investigation on Oxygen Concentration Difference Macrocell Corrosion for Stcel A Xie Jianhui He Jiquan Wu Yinshun (Dept.of Surface Science and Corrosion Engineering) ABSTRACT The behaviour and mechanism of the oxygen concentration difference macrocell were investigated for steel A3 in the 3.5%NaCl solution by the self-made equipment.Three kinds of macrocell:O2/N2,O2/air,N2/air macrocells were formed.The it,E:~t curves were recorded in the experiments.The coefficient of the macrocell corrosion effect,r=i/, was proposed for calculation of the effect intensity of macrocell.The results show that the ef- fect behavior of these macorcells was the same,and all macrocells accelerated the corrosion rate of the anodic metal in macrocells.The correlation between the value of coefficient r and the re- al intensity of macrocell was testified to be relatively satisfactory. KEY WORDS macrocell,oxygen concentration diference,coefficient of the macrocell corro- sion effect 工农业迅速发展，使土壤环境发现了复杂的化学和物理变化，造成埋地钢管的严重加 1993-09-15收稿第一作者男25岁博十 十北京市自然科学基金资助项月

第 1 6 卷增刊 1 9 9 4 年 3 月 北 京 科 技 大 学 学 报 J o u r n a l o f U n i ve r s i t y o f S e i e n e e a n d T e e h n o l o g y B e i j i n g V o l . 1 6 M a r . 1 9 9 4 A 3 钢的氧浓差宏 电池腐蚀作用 的研究 + 谢 建辉 何积锉 吴 荫顺 ( 表面科学 与腐蚀 工程 系 ) 摘 要 模拟埋地钢管上 可能形成 的宏电池现象 , 在实验室 以 3 . 5% Na cl 溶 液和 自制装置研 究了 0 : / N Z 、 0 2 /空气和 N Z / 空气 3 种 金属的腐蚀 强度变化 。 分别测 定 了 i : 一 t 和 E : 一 t 行为及 阳 极 金属 的失重腐蚀速度 ; 提出 了宏 电池 效应系数 (r 一 i全i/ 念) , 并用来表征 宏电池 实际 作用强度 证 明其相关性 良好 。 结果表 明 , 3 种宏 电池的作用 规律相同 , 且随氧浓 差异增 大 , 宏电池效应 系数也增大 , 这时宏 电池 中阳极金 属的腐蚀 显 著加速 。 关键词 氧浓 差 , 宏 电池 , 宏 电池效应系数 I n v e s t i g a t i o n o n O x y g e n C o n e e n t r a t i o n D if f e r e n e e M a e r o e e l l C o r r o s i o n f o r S t e e l A 犷 X ie J la n 人u , 月` J iq u a n W u Y ln s h u n ( eD p t . o f S u r f a e e S e i e n e e a n d C o r r o s i o n E n g i n e e r i n g ) A B S T R A e T T h e b e h a v i o u r a n d m e e h a n i s m o f t h e o x y g e n e o n e e n t r a t i o n d if f e r e n e e m a e r o e e ll w e r e i n v e s t i g a t e d f o r s t e e l A 3 i n t h e 3 . 5 % N a C I s o l u t i o n b y t h e s e lf 一 m a d e e q u ip m e n t . T h r e e k i n d s o f m a e r o e e ll : () 2 / N : , () 2 / a i r , N Z / a i r m a e r o e e ll s w e r e f o r m e d . T h e i : 一 t , E : 一 t e u r v e s w e r e r e e o r d e d i n t h e e x p e r im e n t s . T h e C o e f fi e i e n t o f r h e m a e r o e e ll c o r r o s i o n e ff e e t , r = i介/ i分 , w a s p r o p o s e d f o r e a l e u l a t i o n o f t h e e ff e e t i n t e n s i t y o f m a e r o e e ll . T h e r e s u l t s s h o w t h d t t h e e f - f e e t b e h a v i o r o f t h e s e m a e o r e e ll s w a s t h e s a m e , a n d a ! 1 m a e r o e e ll s a e e e l e r a t e d t h e e o r r o s i o n r a t e o f t h e a n o d i e m e t a l i n m a e r o e e ll s . T h e e o r r e l a t i o n b e t w e e n t h e v a l u e o f e o e f fi e i e n t r a n d t h e r e - a l i n t e n s i t y o f m a e r o e e ll w a s t e s t i fi e d t o b e r e l a t i v e l y s a t i s f a e t o r y . K E Y W O R D S m a e r o e e ll , o x y g e n e o n e e n t r a t i o n d i f e r e n e e , e o e f fi e i e n t o f t h e m a e r o e e ll e o r r o - s i o n e f f e e t 工 农业 迅速 发 展 , 使土壤 环 境发 现 了复 杂 的 化学 和物 理变化 , 造成 埋 地钢管 的严 重加 1 9 9 3 一 0 9 一 1 5 收稿 第一 作者 男 25 岁 博士 + 北 京市自然 科学基 金 资助 项 目 DOI: 10. 13374 /j . issn1001 -053x. 1994. s1. 012

·60· 北京科技大学学报 速腐蚀，甚至穿孔泄漏。管线腐蚀的研究表明，埋地管线的腐蚀主要是由于土壤的宏观不 均一性形成的宏电池作用所造成1)】。其中氧浓差宏电池腐蚀最为严重。但关于土壤中宏电 池腐蚀的模拟加速试验及研究迄今开展甚少)。其原因是有关的试验研究方法的开发进展 缓慢，也与土壤环境的复杂性、多变性和不可控制性有关。本文目的在于，模拟研究土壤 中的钢管宏电池腐蚀作用规律，为此而设计了自制的H型宏电池研究装置，用该装置研究 了单电极和宏电池中的各种电化学规律和机制。 1 实验方法 为了模拟土壤环境差异在管线不同部位构成的宏电池，相应地在模拟试验中采用两个 独立试样做为两极。考虑到土壤总是具有一定的电阻率，且宏电池两极处具有给定的氧浓 度差异，设计了H型宏电池腐蚀模拟试验装置，如图1所示。 ZF一3恒电位仪 CR-3降烛测量夜 7F-3恒电位仪 WERE WE AE WE RE 图1模拟宏电池腐蚀的H型试验装置 1一有机玻璃圆筒；2一弹性胶管：3一半透膜：4一3.5%NaC1溶液；5一饱和甘汞电极 Fig.I The H-shaped equipment of macrocell 由于土壤介质宏观不均一，微观上相对均匀，本研究采用3.5%Nac1溶液模拟微观区 域的土壤介质，其有效性相关性良好（另文发表）。试验采用A,钢制作试样，经800号砂 纸研磨，丙酮除油去污，乙醇清洗后干燥备用，以获得均匀光洁的暴露表面。全部试验在 室温进行。 为确定宏电池作用规律，记录了各种宏电池的电偶电位E。和电偶电流密度。随时间的 变化曲线。并用失重法测定了各种状态下的腐蚀速度。为评定宏电池作用强度，本文提出 并了计算了宏电池效应系数r。 2实验结果与讨论 在试验溶液稳定后，测定3种溶液中的 表13.5%NaC1中含氧量和A:钢的i 含氧量，用M351腐蚀测量系统测定各种溶 Table 1 The oxygen concentration and 液状态下的自然腐蚀电流密度，，两者数据 i of A,steel (3.5%NaCl) 列于表1所示。 溶液状态 通O?通N?空气中自然暴露 测定两试样的自然腐蚀电位E:后，接着 含氧量(103%)45.71.2 14.6 连续测量宏电池电流1，和两试样偶合后的 i4(uA/cm2)320.05.0 11.9

· 6 0 · 北 京 科 技 大 学 学 报 速 腐蚀 , 甚 至穿孔 泄 漏 。 管线腐蚀 的研究表 明 , 埋地管 线的腐蚀主要 是 由于 土壤的宏观 不 均 一性形 成 的宏 电池 作用 所造成〔 ’ , 2〕 。 其 中氧浓 差宏 电池腐蚀 最为 严重 。 但关 于土壤 中宏 电 池腐蚀 的模拟 加速 试验及研究迄今开展 甚少3[] 。 其原 因是有 关 的试验研究方法 的开 发进 展 缓慢 , 也与土 壤 环境的复杂性 、 多变性和不 可控制性有关 。 本文 目的在 于 , 模拟研 究土 壤 中的钢管 宏 电池腐蚀 作用 规律 , 为此而设 计了 自制 的 H 型 宏 电池研究装 置 , 用 该装 置研究 了单 电极 和 宏 电池 中的各种电化学 规律和机 制 。 1 实验方法 为 了模拟 土壤 环 境差 异在管 线不 同部位 构成 的宏 电池 , 相 应地 在模拟试验 中采用 两个 独立试样做为两极 。 考虑 到土壤总 是具有一 定的 电阻率 , 且 宏 电池 两极 处具有给 定的氧 浓 度差 异 , 设 计了 H 型 宏 电池腐蚀 模拟 试验 装 置 , 如 图 1 所 示 。 = 气} 少 图 l 模 拟宏电池腐蚀的 H 型 试验装置 l 一有 机玻璃 圆筒 ; 2一弹性胶管 ; 3 一半 透膜 ; 4 一 3 . 5 % N ac . 溶液 ; 卜饱和甘汞电极 F i g . 1 T h e H 一 s h a P e d e q u ip m e n t o f m a e r o e e l l 由于 土壤 介质 宏 观不均 一 , 微观上 相对 均匀 , 本研究采用 3 . 5 % N a cl 溶 液 模拟微观 区 域 的土壤 介 质 , 其有 效性相关性 良好 ( 另文发表 ) 。 试验采 用 A 。 钢 制作试样 , 经 8 0 号砂 纸 研磨 , 丙酮 除油 去 污 , 乙 醇清 洗后 干燥备 用 , 以获 得均 匀光洁 的暴 露表 面 。 全部试验在 室 温进行 。 为确 定宏 电池 作 用规律 , 记录 了各种宏 电池 的 电偶 电位 E g 和 电偶 电流 密度 i : 随 时间 的 变化 曲线 。 并 用失重 法 测定 了各种状 态下 的腐蚀 速度 。 为评定 宏 电池作用 强度 , 本文提 出 并 了计算了宏 电池效 应 系数 r 。 2 实验结果 与讨论 在试验 溶液 稳定 后 , 测定 3 种 溶液 中 的 含 氧量 , 用 M 3 51 腐蚀测量 系统 测 定各种溶 液 状态下 的 自然腐蚀 电流密度 i 、 , 两 者数 据 列 于表 1 所 示 。 测定两试样 的 自然腐蚀 电位 E 、 后 , 接着 连续 测量 宏 电池 电流 I : 和两 试样 偶合后 的 表 1 3 . 5 % N a cl 中含 氧量和 A : 钢 的 i 、 T a b l e 1 T h e o x y g e n e o n e e n t r a t i o n a n d i 。 o f ^ : s t e e l ( a . 5 % N a e 一) 溶液状 态 通 。 : 通 N Z 含氧量 ( 1 0 一 ’ % ) 刁5 . 7 1 · 2 空气中 自然暴 露 i ` ( 林 A / e m Z ) 3 2 0 . 0 l 4 1 l

谢建辉等：A,钢的氧浓差宏电池腐蚀作用的研究 ·61· 电位E。,由此获得3种宏电池的电偶电流密度，和偶合后两试样电位随时间的变化曲线， 如图2(a)、(b)、(c)所示。 图2表明，3种状态宏电池中，偶接后两试样电位随时间逐渐负移达某个稳定值。而电 偶电流密度，则随时间逐渐增大，达某峰值后下降渐趋稳定值，。峰值处，偶接两试样的电 位差也最大。3种状态宏电池的曲线变化趋势基本一致。图2中，稳定值表明，3组宏电池 中反应稳定后阳极的溶解速度显著不同。各宏电池随氧浓差减小，其稳定反应电流密度降 低，这与表2中的失重结果一致。 表2不同宏电池中氧浓差异和阳极金属腐蚀速度 Table 2 The oxygen concentration difference and the corrosion rate of anodic steel 宏电池类型 02/N2 0,/空气 空气/N2 氧浓差(10-3%) 44.5 31.1 13.4 阳极失重腐蚀(g/cm2·h) 2.54×10-2 2.01×1021.07×102 120(a) E.A.N)-司90 720o) E,(A,空气)~t 月60 80 E:(A3,O2)~t 日640 E,(A,O2)~t 50 560 0 至 40 i:(A:)-t 30 480 400 10 i(A:)-t 20 0 20 406080100120 400 t,h 020 406080100120 t,h 190cy E(A).N)-t] 月0 E(A,空气)~t15.0月 图23种状态氧浓差宏电池的i,~t和E,~t曲线 30 110至 (a)0,/N,(b)0,/空气(c)空气/N, i(Art 7.0 Fig.2 The is~t and E:~t cur ves of 550 three oxygen concentration 470 3.0 020406080100120 (a)O:/N:(b)O:/air (c)air/N: t,h 当宏电池两极试样短路后，由于两试样间存在明显初始电位差，从而产生了宏电池电 流。，将使阳极表面氧化反应加速，还原反应抑阻；相反却使阴极表面还原反应加速，氧 化反应抑阻，，的这种贡献都将破坏和改变两极试样表面原有表面膜状态，结果都表现为电 位负移，但急剧的氧化反应使阳极试样的电位负移更甚，这就造成了宏电池两极试样间更 大的电位差，进一步增大了电偶电流。随反应过程继续进行，两极试样表面膜渐趋稳定态， 电位差也减小而趋稳定，相应地也使减小而趋稳定。结果表现为峰值处的两极试样电位 差最大。 本项研究的试验介质为3.5%NaC1,腐蚀过程受阴极反应的氧扩散控制。随着腐蚀过程 进行，两极试样表面的各反应过程发生了不同方向的变化，可由图3所示的极化图予以说 明。曲线1和2分别为低氧和富氧介质中的氧还原阴极极化曲线，b为非偶合自然态的阳 极极化曲线。此时低氧和富氧介质中各自的自然腐蚀电流密度分别为途和派，且>谵

谢建辉等 : A : 钢 的氧浓差 宏 电池 腐蚀作用的研究 电位 E g , 由此获 得 3 种宏 电池 的 电偶 电流 密度 i : 和 偶 合后 两试 样 电位随 时 间的变化 曲线 , 如 图 2 ( a ) 、 ( b ) 、 ( 。 ) 所 示 。 图 2 表 明 , 3 种 状态宏 电池 中 , 偶 接后 两试样 电位 随时 间逐渐 负 移达某个 稳定值 。 而 电 偶电流密度 1 9 则 随时间逐渐增 大 , 达某峰值后下 降渐 趋 稳定值 , 1 9 峰 值处 , 偶 接两 试样 的 电 位差 也最大 。 3 种状态宏 电池 的 曲线变化趋 势基 本 一致 。 图 2 中 1 9 稳定值表 明 , 3 组宏 电池 中反 应稳 定后 阳极 的溶 解速度显 著 不 同 。 各宏 电池随 氧浓 差减 小 , 其稳 定反 应 电流密度 降 低 , 这与表 2 中的 失重结果 一致 。 表 2 不同宏电池 中氧浓差异 和阳极 金属 腐蚀速度 T a b l e 2 T h e o x y g e n e o n e e n t r a t i o n d if f e r e n e e a n d t h e e o r r o s i o n r a t e o f a n od i e s t e e l 宏电池类型 仇 / N : 仇 /空气 空气 / N Z 氧浓差 ( 1 0 一 ” % ) 4 4 . 5 3 1 . 1 1 3 . 峨 阳 极失重腐蚀 ( g / e m Z · h ) 2 . 5峨x 1 0 一 2 2 . 0 1 x 1 0 一 , 1 . 0 7 x l 0 , 口。ù式之孑 产万 _ _ , 、 E . ( A l . 空 气 ) 一 t , 乙。 {。 ) 一 {之 / 一一一二 , 尸= , 一 , 一 吕0 6 4 0 {I \ / / L : L八, , U , , 一 L l l甘 、 / 卜6 0 0 ù n ù 气一 `叼UU 4 r ’ : (A , ) 一 ’ 40 0 _ _ _ 一 . ` . , ǎ目US . Aul) 囚l . /9 v花 . 才 20468 ,尹刀J O哎曰 4 J 马 囚( U的 . Aul囚) l 0 2 0 40 6 0 8 0 100 120 t , h 图 2 3 种状态氧浓差宏电池 的 i 。一 t 和 E : 一 t 曲 线 ( a ) o , / N , ( b ) O : /空气 ( e ) 空气 / N , F 19 . 2 T h e i : 一 t a n d E 。 一 t e u r v e s o f 一代口a花 . 护 1反刀L n0 , J ǎ囚口à目SA三l t h r e e ( a ) O : / N : o x y g e n e o n e e n t r a t i o n ( b ) 0 : / a i r ( e ) a i r / N : 当宏 电池两 极试样 短路 后 , 由于 两试 样 间存在 明显初 始 电位差 , 从 而产 生 了宏 电池 电 流 i : 。 i ` 将使 阳极 表 面氧化 反 应加速 , 还 原反 应抑 阻 ; 相 反却 使 阴极表 面还原反 应加 速 , 氧 化反 应抑 阻 。 i 。 的这种贡 献都 将破 坏和 改 变两极 试 样表 面原 有表 面 膜状 态 , 结 果都表现 为 电 位 负移 , 但急剧 的氧 化反 应 使 阳极 试 样的 电位 负移 更 甚 , 这就造 成 了宏 电池 两极试 样 间更 大的 电位 差 , 进一 步增大 了 电偶 电流 。 随反 应过 程继 续进行 , 两极 试 样表 面膜 渐趋 稳定态 , 电位 差也减 小而 趋稳 定 , 相 应地 也使 i : 减 小而 趋稳 定 。 结果 表现 为 峰值处 的两 极试 样 电位 差最 大 。 本项研究 的试验 介质为 3 . 5 写N a cl , 腐蚀 过 程受 阴极 反应 的氧 扩散控 制 。 随着 腐蚀过 程 进行 , 两极 试样 表面 的各 反应 过程 发生 了 不 同方 向的变化 , 可 由图 3 所示 的极化 图予 以说 明闭 。 曲线 1 和 2 分别为低 氧和 富氧介质中的 氧还原 阴极 极化 曲线 , b 为非偶 合 自然态的 阳 极 极 化 曲线 。 此 时低 氧和 富氧 介质中各 自的 自然腐蚀 电流 密度 分别 为 i之和 靖 , 且 i f > 玲

·62· 北京科技大学学报 宏电池中存在着明显的电阻极化，使偶 接后宏电池两极试样电位分别为E和E, 0,+2H0+4c”→40H 且两极试样的阳极极化曲线各自移到a和 E ©，宏电池中两极试样的实际阳极溶解速度 分别为i这和，且途>，>i,<派，测 量表明，Oz/N2宏电池中，低氧区阳极试样 Fe+2e 表面溶液pH值在实验过程中由7.45变为 E 5.7;而富氧区阳极试样表面由7.45变为 7.7。这进一步证明了宏电池不同溶液区的 试样表向电化学行为发生了不同方向的变 化。 i止姓道 lgi 为了定量地表征氧浓差宏电池的作用 强度，我们提出宏电池效应系数「，定义为 r=论/。式中，诊为宏电池中阳极试样的阳 图3氧浓差宏电池作用的示意极化图 极溶解电流密度；设为试样的非偶接的同样 Fig.3 The polarized curve of the oxygen 状态溶液中的自然腐蚀电流密度。 concentration difference macrocell 当宏电池两极区域的还原反应均受氧扩散控制，阳极试样上的还原反应电流密度论等 于o,,且也等于该试样金属的自然腐蚀电流密度，即： 论=io,A=i论 (1) 而宏电池电偶电流密度谵应为其阳极金属在电偶电位E。处的氧化反应电流密度诊与还原 反应电流密度论之差： 玲=设一设=论论 (2) 论=论+论 (3) 所以，宏电池效应系数为： r=设/i=1+(论/i) (4) 显然，宏电池效应系数的物理意义是，由于宏电池的建立使阳极金属的溶解速度（腐蚀速 度)增加的倍率。 根据从图2获得的稳定。值（列于表3）和相应的值（见表1），经计算得到的氧浓 差宏电池效应系数列于表3。由此可见，由于氧浓差宏电池的作用、使宏电池中阳极金属 的腐蚀速度比未构成宏电池时的自然腐蚀速度增大了许多倍。宏电池效应系数与宏电池实 表3宏电池的稳定值和宏电池效应系数「 Table 3 The stable number of i and the coefficient of the macrocell corrosion effect r 宏电池类型 0,/N, 0,/空气 空气N: 相对阳极的电偶电流密度(A/cm2) 33.4 35.5 9.85 宏电池效应系数· 7.68 3.98 2.97 际作用强度相关性良好。我们在实验室中以湿砂和土壤箱进行的土壤模拟试验也获得了类 似的结果（另文发表）。进而可知，土壤中由于各种条件形成的氧浓差宏电池将对钢质构件 造成很严重的加速腐蚀，对此必须给子高度重视

. 6 2 . 北 京 科 技 大 学 学 报 宏 电池 中存 在 着 明显 的 电阻 极化 , 使偶 接后 宏 电池 两极 试样 电位 分别 为 E 含和 E 奢 , 且 两 极试 样 的 阳极极 化 曲线各 自移 到 a 和 c , 宏 电池 中两 极试样 的 实际 阳极 溶解 速 度 分别 为 i全和 i梦 , 且 i拿》 i奢 , i拿> i念 , i奢< 靖 。 测 量 表 明 , 0 2 / N Z 宏 电池 中 , 低氧 区阳极试 样 表面 溶液 p H 值在 实验 过程 中由 7 . 45 变为 5 . 7 ; 而 富氧 区 阳极 试样 表 面 由 7 . 45 变为 7 . 7 。 这进一 步证明 了宏 电池 不 同溶 液 区的 试样 表 向 电化 学 行 为发生 了不 同方 向的 变 化 。 为 了 定 量地 表 征 氧 浓 差 宏 电池 的作 用 强 度 , 我 们提 出宏 电池效应 系数 r , 定 义 为 r 一 i拿八忿 。 式 中 , 玲 为宏 电池 中阳极试 样 的阳 极溶 解 电流 密度 ; i之为试样 的非 偶接 的 同样 状态 溶液 中的 自然 腐 蚀 电流密度 。 O : + ZH z o + 4 e - 一 幻 H - 凡 2争 式对材 + 龙 :i 趁 i盒 i ; i二 寸 ils 图 3 F 19 · 氧浓差宏电池作 用 的示意极化图 3 T h e P o l a r i z e d e u r v e o f t h e o x y g e n C o n C e n t r a t i o n d if f e r e n C e m a e r o e e ll 当宏 电池两极 区 域 的还原 反应 均受 氧扩 散控 制 , 阳极 试样 上 的还原 反应 电流 密度 i合等 于 ioz L ’ 人 , 且也 等于该试样 金属 的 自然腐 蚀 电流 密度 i企 , 即 : i台= i o Z L . A = i之 ( 1 ) 而宏 电池 电偶 电流密 度 i含应 为其 阳极 金 属在 电偶 电位 E g 处的 氧化 反 应 电流 密度 i拿与还 原 反应 电流密度 论 之差 : i含~ i拿一 i户= i拿一 i之 ( 2 ) i分= i拿+ i之 ( 3 ) 所 以 , 宏 电池效 应 系数 为 : r = i拿/ i合= 1 + ( i含/ i之) ( 4 ) 显 然 , 宏 电池效 应 系数 的物理意 义是 , 由于 宏 电池 的建 立使 阳极金 属 的溶解速 度 ( 腐蚀速 度 ) 增 加 的倍率 。 根 据 从 图 2 获得 的稳 定 i言值 (歹d于表 3) 和 相应 的 i念值 ( 见表 1 ) , 经计算得到 的氧 浓 差 宏 电池效 应 系数 r 列 于表 3 。 由此可 见 , 由于 氧浓 差宏 电池 的作 用 , 使 宏 电池 中阳极 金属 的腐蚀速 度 比未 构成 宏 电池 时的 自然腐蚀速 度增 大 了许 多倍 。 宏 电池效 应 系数与 宏 电池实 表 3 宏电池 的 i全稳定值和宏电池效 应系数 r T a b 一e 3 T h e s t a b l e n u m b e r o r i含 a n d t h e e oe f f i e i e n t o f t h e m a e r o e e l l e o r r o s i o n e f f e e t r 宏 电池类 型 。 : / N : o : /空 气 空 气 / N : 相对 阳极 的 电偶 电流 密度 i全 (必 c/ m ’ ) 宏 电池效应 系数 r 3 3 . 4 7 . 6 8 3 5 . 5 3 . 9 8 9 . 8 5 2 . 9 7 际 作 用强度 相关性 良好 。 我 们在 实验室 中以 湿 砂和 上壤 箱进 行的 土壤 模拟 试验 也获 得 了类 似的结果 ( 另 文发 表 ) 。 进 而可知 , 土 壤 中 由于各种 条件形成 的氧 浓差 宏 电池将 对钢 质构 件 造 成很 严重 的加 速腐 蚀 , 对此 必 须给予高 度重 视

谢建辉等：A:钢的氧浓差宏电池腐蚀作用的研究 ·63· 3结论 (1)氧浓差宏电池的形成加剧了阳极区金属的腐蚀过程。其作用机制是，宏电池两极 金属表面的溶液层化学和极化行为随宏电池作用过程而发生不同方向的变化，进而导致阳 极溶解动力学行为发生不同方向和不同程度的变化，表现为宏电池的加速腐蚀作用。 (2)作者提出以宏电池效应系数r=/定量地表征宏电池的作用强度。试验结果证明 其相关良好。 致谢本项研究工作受到北京市自然科学基金会同志的重视和关怀，在此谨致深切谢意。在研究工作 过程中，曾获得方智博士和许多同事的帮助，在此一并致谢。 参考文献 1朱日彰等.金属腐蚀学.北京：冶金工业出版杜，1988 2 ASTM KSTP558.Corrsion in Natural Environments.Philadelphia,ASTM,1974 3常守文.腐蚀科学与防护技术.1991,3(2)：1 4曹楚南。腐蚀电化学原理.北京：化学工业出版社，1984 (上接第51页) 3结论 在以往的擦伤方式条件下，无膜表面是逐渐暴露于介质中的，因此： (1)擦伤过程是时间的函数，擦伤时间的不同将造成无膜表面最大反应电流的差异；对 于具有不同再钝化能力的材料，这种差异是不同的。 (2)擦伤速度对于无膜表面最大反应电流的影响具有与擦伤时间类似的影响规律。 (3)在这种擦伤方式下，无膜表面最大反应电流随擦伤过程各物理参数变化，这将使 所得到的再钝化动力学参数发生变化。 (4)无膜表面只有在瞬间全部暴露于介质时，才有可能获得真实的再钝化动力学参数。 参考文献 1 Barbassa M.Corros.1987,43:309 2 Bulman G M,Tsenng A CC.Corros.Sci,1972,12:145 3 Burstern G T,Marshall P I.Corros Sci,1983,23:125 4 Lee D J,Hoar T P.Corros Sci,1980,20:761 5孙冬柏，北京科技大学博士论文，1992

谢 建辉等 : A : 钢 的氧浓 差 宏电池腐蚀 作用的研究 3 结 论 ( l) 氧浓 差宏 电池 的形成 加剧 了 阳极 区金 属 的腐 蚀过程 。 其作 用机 制是 , 宏 电池 两极 金属 表面 的溶液层 化学和 极化 行 为随宏 电池作 用过程而 发 生不 同方 向的 变化 , 进而 导致 阳 极溶解动 力学 行为 发生 不 同方 向和 不 同程度 的变化 , 表现 为宏 电池 的加 速腐 蚀作 用 。 ( 2) 作者提 出以 宏 电池 效应 系数 r 一 i洲i念定 量地 表 征宏 电池 的作 用强 度 。 试验结 果证 明 其相关 良好 。 致谢 本项研 究工作受到 北京市 自然科学基金会同志的重视和 关怀 , 在此谨致深切谢 意 。 在研 究工作 过程 中 , 曾获得方智博士和 许 多同事的帮助 , 在 此一并致谢 。 参 考 文 献 朱 日彰等 . 金属腐 蚀学 . 北京 : 冶金工业出 版社 , 1 9 8 8 A S T M K S T P 5 5 8 . C o r r s i o n i n N a t u r a l E n 训 r o n m e n t s . P h i l a d e l p h i a , A ST M , 19 7 4 常 守文 . 腐 蚀科学 与防护技术 . 1 9 9 1 , 3 ( 2) : ] 曹楚南 . 腐 蚀电化学原理 . 北京 : 化学 工业 出 版社 , 1 9 8 4 ( 上 接第 51 页 ) 3 结 论 在 以往 的擦 伤方 式条 件下 , 无 膜表 面是 逐渐 暴露 于介质中的 , 因此 : ( l) 擦 伤过 程是时 间 的函数 , 擦伤 时 间的不 同将造 成 无膜 表面 最大 反应 电流的差 异 ; 对 于具 有不 同再 钝化 能 力 的材料 , 这 种差 异是 不同 的 。 ( 2) 擦伤速 度 对 于无膜表 面最大 反应 电流的 影响具 有 与擦 伤时 间类似 的影响 规律 。 ( 3) 在这种擦 伤方 式下 , 无 膜表 面最 大 反应 电流 随擦伤过程各物 理参数 变化 , 这将使 所得 到的再 钝化 动力 学 参数 发生 变化 。 ( 4) 无膜 表面 只有在 瞬 间全部 暴露 于介质时 , 才有 可能 获得 真实 的再钝化动力 学参 数 。 参 考 文 献 B a r b a S S a M B U l m a n G M C o r r o s , 1 9 8 7 , 4 3 : 3 0 9 , T s e n n g A C C . C o r r os . cS i , 1 9 7 2 , 1 2 : 1 4 5 B u r s t e r n G T , M a r s h a l l P 1 . C o r r o s S e i , 1 9 8 3 , 2 3 : 1 2 5 L e e D J , 孙冬柏 . H o a r T P . C o r r o s cS i , 19 8 0 , 2 0 : 7 6 1 北京科技大学博士论文 , 1 9 9 2