898 工程科学学报，第42卷，第7期 -0.4 0.3 (a) -0.4 (b) -0.5 -0.5 0.4(c) -0.6 -0.5 -0.7 -0.7 -0.6 -0.8 -0.8 0.7 -0.9 0.8 -1.0 Base mA-cm -1.0 ee20 mA-cm -0.9 Base steel 50 mA-cm- CCH20mAm-: ◆CGHA -1.1 -1.1 -1.0 -1.2 -1.2 -1.1 一6 -5 一4 -3 -6 -5 Ig(Current density/(A.cm-)) Ig(Current density/(A-cm)) Ig(Current density/(A.cm)) 图6X100管线钢母材和热影响区在库尔勒土壤模拟液中极化曲线.(a)交流电流密度为5mAcm2:(b)交流电流密度为20mAcm2:(c)交流电 流密度为50mAcm-2 Fig.6 Polarization curves of the samples in simulated Korla soil solution:(a)AC density of 5 mA.cm;(b)AC density of 20 mA.cm;(c)AC density of 50 mA.cm 扰下，母材阳极电流密度最大、其次为GCHAZ, CGHAZ及ICCGHAZ发生了明显的晶界腐蚀，在 ICCGHAZ的最小，在20、50mAcm2交流电流密 GCHAZ晶界位置腐蚀形貌呈缝隙状；而ICCGHAZ 度干扰下，则ICCGHAZ阳极电流密度最大、母材 晶界腐蚀形貌呈现大量连续小孔洞，与图4(b)中 最小，CGHAZ的居中.可见微观组织差异对金属 的M/A岛状组织分布走向一致 的阳极溶解速度产生了影响 图9为20mAcm2交流电流密度千扰下X100 2.3失重实验 钢CGHAZ、ICCGHAZ及母材在测试溶液中浸泡 图7为20mAcm-2交流干扰电流密度下X100 220h后的腐蚀形貌.随着浸泡时间延长，试样的 钢母材、CGHAZ及ICCGHAZ在测试溶液中浸泡 不均匀腐蚀更加严重，图9(a)、(b)、(c)与(d)、 220h的平均腐蚀速率.可见，不同组织X100钢在 (e)、()分别为未发生严重腐蚀及发生了严重局部 20mAcm2交流电流密度干扰下的腐蚀速率具有 腐蚀的形貌.可见，腐蚀较轻处，CGHAZ、ICCGHAZ 明显差别，母材的腐蚀速率（约为0.24mma)最 仍表现为明显晶界腐蚀，母材表现为均匀腐蚀；严 小，ICCGHAZ腐蚀速率（约为0.36mma)最大， 重的腐蚀坑处，CGHAZ、ICCGHAZ晶界与晶粒的 CGHAZ的腐蚀速率（约为0.31mma)居中.失重 腐蚀程度差异不再明显 实验得到的腐蚀速率大小排序与电化学测试结果 致 3分析与讨论 0.40 不同组织的X100管线钢随着交流电流密度 0.35 变化表现出相同的腐蚀行为趋势，但相同交流电 0.30 流密度干扰下的腐蚀行为具有差异.随着交流电 0.25 流密度的增加，腐蚀电位负移、腐蚀电流密度增大 0.20 与已有的交流腐蚀理论分析21及实验结果1-24一 0.15 致.Lalvani等2I利用活化控制下的动力学极化公 式，推导出包含交流参数的数学模型，表明腐蚀电 0.05 位变化方向取决于阳极与阴极塔菲尔斜率比R, Base steel CGHAZ ICCGHAZ 当R心1时正向偏移，R<1时负向偏移，R=1时不发 Sample 生偏移.对于图5(a)所示的腐蚀电位先负移、再 图7X100钢母材、CGHAZ和ICCGHAZ在20mA·cm2交流千扰 下的腐蚀速率 正移后趋于稳定的情况，Kuang!2认为是由于交流 Fig.7 Corrosion rates of X100 base steel,CGHAZ,ICCGHAZ under 干扰加速腐蚀而生成了更多腐蚀产物，增厚的腐 AC current densities of 20 mA'cm 蚀产物层使更多阳离子滞留在双电层内造成极化 2.4腐蚀形貌分析 电位升高.而50mAcm2交流电流密度下的腐蚀 图8为20mAcm2交流电流密度干扰下X100 电位最大负移量小于20mAcm2交流电流密度下 钢母材、CGHAZ及ICCGHAZ在测试溶液中浸泡 的情况，应该是由于实验中交流电流密度是逐级 33h的腐蚀形貌.在交流干扰下，所有试样表面都 增大的，施加50mAcm2电流密度时试样表面已 出现局部腐蚀坑，但单独母材的腐蚀坑更小 经形成具有阻碍阳离子迁移能力的腐蚀产物膜扰下，母材阳极电流密度最大、其次为 GCHAZ， ICCGHAZ 的最小，在 20、50 mA·cm−2 交流电流密 度干扰下，则 ICCGHAZ 阳极电流密度最大、母材 最小，CGHAZ 的居中. 可见微观组织差异对金属 的阳极溶解速度产生了影响. 2.3    失重实验 图 7 为 20 mA·cm−2 交流干扰电流密度下 X100 钢母材、CGHAZ 及 ICCGHAZ 在测试溶液中浸泡 220 h 的平均腐蚀速率. 可见，不同组织 X100 钢在 20 mA·cm−2 交流电流密度干扰下的腐蚀速率具有 明显差别，母材的腐蚀速率（约为 0.24 mm·a−1）最 小 ， ICCGHAZ 腐蚀速率（约为 0.36 mm·a−1）最大， CGHAZ 的腐蚀速率（约为 0.31 mm·a−1）居中. 失重 实验得到的腐蚀速率大小排序与电化学测试结果 一致. Base steel CGHAZ ICCGHAZ 0 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 0.40 Corrosion rate/(mm⋅a−1 ) Sample 图 7    X100 钢母材、CGHAZ 和 ICCGHAZ 在 20 mA·cm−2 交流干扰 下的腐蚀速率 Fig.7    Corrosion rates of X100 base steel, CGHAZ, ICCGHAZ under AC current densities of 20 mA·cm−2 2.4    腐蚀形貌分析 图 8 为 20 mA·cm−2 交流电流密度干扰下 X100 钢母材、CGHAZ 及 ICCGHAZ 在测试溶液中浸泡 33 h 的腐蚀形貌. 在交流干扰下，所有试样表面都 出现局部腐蚀坑 ，但单独母材的腐蚀坑更小 . CGHAZ 及 ICCGHAZ 发生了明显的晶界腐蚀，在 GCHAZ 晶界位置腐蚀形貌呈缝隙状；而 ICCGHAZ 晶界腐蚀形貌呈现大量连续小孔洞，与图 4（b）中 的 M/A 岛状组织分布走向一致. 图 9 为 20 mA·cm−2 交流电流密度干扰下 X100 钢 CGHAZ、ICCGHAZ 及母材在测试溶液中浸泡 220 h 后的腐蚀形貌. 随着浸泡时间延长，试样的 不均匀腐蚀更加严重，图 9（ a）、（b）、（ c）与（d）、 （e）、（f）分别为未发生严重腐蚀及发生了严重局部 腐蚀的形貌. 可见，腐蚀较轻处，CGHAZ、ICCGHAZ 仍表现为明显晶界腐蚀，母材表现为均匀腐蚀；严 重的腐蚀坑处，CGHAZ、ICCGHAZ 晶界与晶粒的 腐蚀程度差异不再明显. 3    分析与讨论 不同组织的 X100 管线钢随着交流电流密度 变化表现出相同的腐蚀行为趋势，但相同交流电 流密度干扰下的腐蚀行为具有差异. 随着交流电 流密度的增加，腐蚀电位负移、腐蚀电流密度增大 与已有的交流腐蚀理论分析[28] 及实验结果[21−24] 一 致. Lalvani 等[28] 利用活化控制下的动力学极化公 式，推导出包含交流参数的数学模型，表明腐蚀电 位变化方向取决于阳极与阴极塔菲尔斜率比 R， 当 R>1 时正向偏移，R<1 时负向偏移，R=1 时不发 生偏移. 对于图 5（a）所示的腐蚀电位先负移、再 正移后趋于稳定的情况，Kuang[29] 认为是由于交流 干扰加速腐蚀而生成了更多腐蚀产物，增厚的腐 蚀产物层使更多阳离子滞留在双电层内造成极化 电位升高. 而 50 mA·cm−2 交流电流密度下的腐蚀 电位最大负移量小于 20 mA·cm−2 交流电流密度下 的情况，应该是由于实验中交流电流密度是逐级 增大的，施加 50 mA·cm−2 电流密度时试样表面已 经形成具有阻碍阳离子迁移能力的腐蚀产物膜. −6 −5 −4 −3 −1.2 −1.1 −1.0 −0.9 −0.8 −0.7 −0.6 −0.5 −0.4 Potential/V −1.2 −1.1 −1.0 −0.9 −0.8 −0.7 −0.6 −0.5 −0.4 Potential/V −0.3 −1.0 −1.1 −0.9 −0.8 −0.7 −0.6 −0.5 −0.4 Potential/V lg(Current density/(A·cm−2)) lg(Current density/(A·cm−2)) lg(Current density/(A·cm−2)) Base steel 5 mA·cm−2 CGHAZ 5 mA·cm−2 ICCHAZ 5 mA·cm−2 Base steel 20 mA·cm−2 CGHAZ 20 mA·cm−2 ICCHAZ 20 mA·cm−2 Base steel 50 mA·cm−2 CGHAZ 50 mA·cm−2 ICCHAZ 50 mA·cm−2 (a) −7 −6 −5 −4 −3 −6 −5 −4 −3 (b) (c) 图 6    X100 管线钢母材和热影响区在库尔勒土壤模拟液中极化曲线. （a）交流电流密度为 5 mA·cm−2；（b）交流电流密度为 20 mA·cm−2；（c）交流电 流密度为 50 mA·cm−2 Fig.6    Polarization curves of the samples in simulated Korla soil solution: (a) AC density of 5 mA·cm−2; (b) AC density of 20 mA·cm−2; (c) AC density of 50 mA·cm−2 · 898 · 工程科学学报，第 42 卷，第 7 期