·1484 北京科技大学学报 第36卷 注.国外进行了大量的案例调查和实验研究，提出 1实验方法 了系列剥离涂层下环境的标准模拟介质，如NS4溶 液-刀.但是，管线剥离涂层下环境与土壤中的腐 实验材料为宝钢生产的X70高强管线钢，化学 蚀性物质相关，上述成果必然缺乏普适性.由于服 成分（质量分数，%）为：C0.045,Si0.24,Mn1.48, 役时间很短，我国目前尚未发现管线钢剥离涂层下 S0.001,Cr0.031,Al0.01,P0.017,Ni0.16,Mo 的应力腐蚀开裂案例，必须通过模拟实验研究来认 0.23,Cu0.21,Nb0.033,余量为Fe.试样工作面用 知我国实际土壤环境下涂层剥离缝隙内腐蚀敏感介 60”~1000“耐水砂纸逐级打磨，用丙酮除油，然后依 质的形成规律及其与局部腐蚀的相关性. 次用去离子水、超纯水和无水乙醇清洗，烘干备用. 目前的研究主要集中在电位分布、pH值O2含 选用我国西部典型的盐渍土库尔勒土壤作为研 量变化、单一离子成分等简单体系的研究-)，初 究环境，选取管道通常埋设深度1处的土壤理化 步探索了剥离涂层下大体环境特征及腐蚀行为规 性质作参考，配制库尔勒土壤模拟溶液.库尔勒土 律，为涂层下管线钢腐蚀行为研究奠定了基础。然 壤的理化性质见表1，依其配制出的模拟溶液化学 而，这方面己有的研究大多局限于简单的溶液环境， 成分见表2. 对成分复杂的土壤环境的研究还很少，亟待进一步 实验装置选用矩形剥离缝隙装置，17-，如图 探索.库尔勒地区是我国重要能源干线途径地区， 1(a)所示，X70钢作为底板，有机玻璃板作为盖板， 其土壤环境对高强管线钢具有强腐蚀性4-.目 二者之间通过加垫片来控制剥离缝隙厚度.X70钢 前，国内尚未对该土壤环境下涂层剥离环境进行系 底板尺寸为335mm×100mm×4mm,上面开有11 统研究. 个直径为20mm的孔作为腐蚀形貌观察试样的放置 本文在课题组前期研究的基础上，模拟研究了 位置，如图1(b)所示.有机玻璃板的尺寸为335mm× 库尔勒土壤环境中X70钢剥离涂层敏感腐蚀环境 100mm×5mm,距一边缘50mm处有尺寸50mm× 的形成过程及该环境下局部腐蚀行为，以探索剥离 10mm的漏点，漏点上方有尺寸为70mm×40mm× 涂层下滞留液特征与局部腐蚀的相关性. 70mm的方盒用以盛放实验原始溶液. 表1库尔勒土壤的理化性质 Table 1 Physical-chemical characters of Kuerle soil 离子的质量分数/% pH值 NO Cl· S0- HCO Na+ K◆ Mg2. Ca2+ 全盐 9.4 0.0132 0.2317 0.0852 0.0106 0.1797 0.0032 0.0040 0.0044 0.5320 表2库尔勒模拟溶液化学成分 a Table 2 Chemical composition of Kuerle simulated solution 有机 pH 溶质的浓度/(gL) NaCl NazSO4 NaHCO3 KNO3 MgCl2 6H2O CaCl2 9.43.49451.26030.14600.21520.33830.1221 垫片 模拟破损等厚缝隙 钢板 开I (b) 30 本实验主要探讨距漏点距离和时间两个因素对 020 0 剥离涂层下滞留液化学特征的影响.剥离缝隙厚度 30 选取缝隙腐蚀的敏感厚度0.1mm,距漏点距离选取 50 505050505035 5、10、15、20和25cm,时间选取1、3、7、14和21d. 335 实验采用冷冻法取液，取液前将装置冷冻4h,取出 图1剥离缝隙实验装置示意图（单位：mm).(a)左视图：(b) 相应位置处的冰层，溶化后进行pH值和离子质量 有机玻璃板俯视图 Fig.I Diagram of the experimental cell in the scale unit of mm:(a) 浓度的测量.pH值测试使用FE20+nLab Micro型 left view:(b)top view of the organic glass plate over the steel plate 微量pH计，测试溶液体积为150μL.由于剥离缝隙 厚度薄、取液量小，且为更好地匹配离子色谱的最佳 数值，测试仪器选用戴安公司生产的ICS90和 测试浓度范围，本实验中将所取溶液稀释100倍后 ICS2100.扫描电子显微镜形貌观察样品先用除锈 进行离子色谱测试，再将测试结果转换至稀释前的 液(500 mL HCI+3.5g六次甲基四胺+去离子水配北 京 科 技 大 学 学 报 第 36 卷 注． 国外进行了大量的案例调查和实验研究，提出 了系列剥离涂层下环境的标准模拟介质，如 NS4 溶 液［5 － 7］． 但是，管线剥离涂层下环境与土壤中的腐 蚀性物质相关，上述成果必然缺乏普适性． 由于服 役时间很短，我国目前尚未发现管线钢剥离涂层下 的应力腐蚀开裂案例，必须通过模拟实验研究来认 知我国实际土壤环境下涂层剥离缝隙内腐蚀敏感介 质的形成规律及其与局部腐蚀的相关性． 目前的研究主要集中在电位分布、pH 值、O2含 量变化、单一离子成分等简单体系的研究［8 － 13］，初 步探索了剥离涂层下大体环境特征及腐蚀行为规 律，为涂层下管线钢腐蚀行为研究奠定了基础． 然 而，这方面已有的研究大多局限于简单的溶液环境， 对成分复杂的土壤环境的研究还很少，亟待进一步 探索． 库尔勒地区是我国重要能源干线途径地区， 其土壤环境对高强管线钢具有强腐蚀性［14 － 16］． 目 前，国内尚未对该土壤环境下涂层剥离环境进行系 统研究． 本文在课题组前期研究的基础上，模拟研究了 库尔勒土壤环境中 X70 钢剥离涂层敏感腐蚀环境 的形成过程及该环境下局部腐蚀行为，以探索剥离 涂层下滞留液特征与局部腐蚀的相关性． 1 实验方法 实验材料为宝钢生产的 X70 高强管线钢，化学 成分( 质量分数，% ) 为: C 0. 045，Si 0. 24，Mn 1. 48， S 0. 001，Cr 0. 031，Al 0. 01，P 0. 017，Ni 0. 16，Mo 0. 23，Cu 0. 21，Nb 0. 033，余量为 Fe． 试样工作面用 60# ～ 1000# 耐水砂纸逐级打磨，用丙酮除油，然后依 次用去离子水、超纯水和无水乙醇清洗，烘干备用． 选用我国西部典型的盐渍土库尔勒土壤作为研 究环境，选取管道通常埋设深度 1 m 处的土壤理化 性质作参考，配制库尔勒土壤模拟溶液． 库尔勒土 壤的理化性质见表 1，依其配制出的模拟溶液化学 成分见表 2． 实验装置选用矩形剥离缝隙装置［8，17 － 18］，如图 1( a) 所示，X70 钢作为底板，有机玻璃板作为盖板， 二者之间通过加垫片来控制剥离缝隙厚度． X70 钢 底板尺寸为 335 mm × 100 mm × 4 mm，上面开有 11 个直径为 20 mm 的孔作为腐蚀形貌观察试样的放置 位置，如图1( b) 所示． 有机玻璃板的尺寸为 335 mm × 100 mm × 5 mm，距一边缘 50 mm 处有尺寸 50 mm × 10 mm 的漏点，漏点上方有尺寸为 70 mm × 40 mm × 70 mm 的方盒用以盛放实验原始溶液． 表 1 库尔勒土壤的理化性质［16］ Table 1 Physical-chemical characters of Kuerle soil pH 值 离子的质量分数/% NO － 3 Cl － SO2 － 4 HCO － 3 Na + K + Mg2 + Ca2 + 全盐 9. 4 0. 0132 0. 2317 0. 0852 0. 0106 0. 1797 0. 0032 0. 0040 0. 0044 0. 5320 表 2 库尔勒模拟溶液化学成分 Table 2 Chemical composition of Kuerle simulated solution pH 值 溶质的浓度/( g·L － 1 ) NaCl Na2 SO4 NaHCO3 KNO3 MgCl2 6H2O CaCl2 9. 4 3. 4945 1. 2603 0. 1460 0. 2152 0. 3383 0. 1221 本实验主要探讨距漏点距离和时间两个因素对 剥离涂层下滞留液化学特征的影响． 剥离缝隙厚度 选取缝隙腐蚀的敏感厚度 0. 1 mm，距漏点距离选取 5、10、15、20 和 25 cm，时间选取 1、3、7、14 和 21 d． 实验采用冷冻法取液，取液前将装置冷冻 4 h，取出 相应位置处的冰层，溶化后进行 pH 值和离子质量 浓度的测量． pH 值测试使用 FE20 + InLab Micro 型 微量 pH 计，测试溶液体积为 150 μL． 由于剥离缝隙 厚度薄、取液量小，且为更好地匹配离子色谱的最佳 测试浓度范围，本实验中将所取溶液稀释 100 倍后 进行离子色谱测试，再将测试结果转换至稀释前的 图 1 剥离缝隙实验装置示意图 ( 单位: mm) ． ( a) 左视图; ( b) 有机玻璃板俯视图 Fig． 1 Diagram of the experimental cell in the scale unit of mm: ( a) left view; ( b) top view of the organic glass plate over the steel plate 数值，测试仪器选用戴安公司生产的 ICS90 和 ICS2100． 扫描电子显微镜形貌观察样品先用除锈 液( 500 mL HCl + 3. 5 g 六次甲基四胺 + 去离子水配 · 4841 ·