D0L:10.13374M.issn1001-053x.2012.12.005 第34卷第12期 北京科技大学学。报 Vol.34 No.12 2012年12月 Journal of University of Science and Technology Beijing Dec.2012 CIˉ和HCO,对N80钢阳极电化学行为的协同作用 赵 博2)杜翠薇12)网 刘智勇12)李晓刚12) 1)北京科技大学腐蚀与防护中心，北京1000832)北京科技大学腐蚀与防护教有部重点实验室，北京100083 ☒通信作者，E-mail:ducuiwei@yahoo.com.cn 摘要采用动电位极化曲线和动电位电化学阻抗谱对含不同浓度CIˉ和HCO;溶液体系中N80钢的阳极电化学行为进行 了研究.溶液体系中不含Clˉ的情况下，HCO,的浓度超过0.03mol·L时可使N80钢发生钝化.CI·能极大提高发生钝化的 HCO浓度临界值，同时对材料表面的钝化膜具有强烈的破坏作用.在阳极区，同等HC0;浓度下，含C1~的溶液体系中点蚀 电位下降，维钝电位区间变窄，维钝电流密度升高。动电位电化学阻抗谱结果与动电位极化曲线基本对应.等效电路中电器 元件与极化电位的关系表明，在含Cˉ的溶液体系中N80钢的钝化膜粗糙度与致密性均有所下降，维钝电流密度升高主要由 电荷转移电阻的降低所致. 关键词钢腐蚀；钝化：动电位极化：电化学阻抗谱 分类号TG172 Synergistic effect of CI and HCO,on the anodic electrochemical behavior of N80 steel ZHAO Bo,DU Cui-wei,LIU Zhi-yong),LI Xiao-gang 1)Corrosion and Protection Centre,University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083,China 2)Key Laboratory of Corrosion and Protection (Ministry of Education),University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083,China Corresponding author,E-mail:ducuiwei@yahoo.com.cn ABSTRACT The anode electrochemical behavior of N80 steel in different concentrations of chloride and bicarbonate solutions was studied by potentiodynamic polarization curves and dynamic electrochemical impedance spectroscopy (DEIS).It is found that N80 steel is passivated without Clwhen the concentration of HCO exceeds 0.03 molL Clcan greatly improve the eritical value of passive concentration of HCO and the passive film is seriously damaged meanwhile.In the anode region,the pitting potential drops,the pas- sive current density increases,and the passive potential region narrows with Claddition in the solution with the same HCO concen- tration.DEIS results correspond with the potentiodynamic polarization curves.According to the relationship between the polarization potential and electrical components in the equivalent circuit,the roughness and compactness of the passive film decrease with Claddi- tion,and the increase in passive current density depends on the decrease in charge transfer resistance mainly. KEY WORDS steel corrosion:passivation:potentiodynamic polarization:electrochemical impedance spectroscopy 油田采出水中常含有大量CIˉ、HCO、NO和 0.5molL-1HC0离子溶液中的电化学行为研究证 S0}等矿物离子，对钢材的腐蚀行为和使用寿命具 明HCO;可以促进钢材表面钝化膜的形成，并能在 有重要的影响0.其中HCO与C~作为最常见的 阳极区形成了一个0~900mV的钝态电位区间，可 促进钝化和破坏钝化的离子，被视为影响钢材腐蚀 以抑制点蚀的产生.刘智勇等仞和Zeng等网通过 行为特别是点蚀和应力腐蚀的主要因素之一，受到 对X70钢在Cˉ与HC03中形成的钝化膜研究，认 各国学者的关注- 为Cl的存在可以降低因HCO形成的钝化膜的光 Alves等通过对碳钢、不锈钢和高速钢在含 电流和增加带隙能，提高X80管线钢钝化膜内部的 收稿日期：2012-11-29 基金项目：国家自然科学基金资助项目(51131001)：国家高技术研究发展计划资助项目(2009AA06340504)第 34 卷 第 12 期 2012 年 12 月 北京科技大学学报 Journal of University of Science and Technology Beijing Vol． 34 No． 12 Dec． 2012 Cl － 和 HCO － 3 对 N80 钢阳极电化学行为的协同作用 赵 博1，2) 杜翠薇1，2)  刘智勇1，2) 李晓刚1，2) 1) 北京科技大学腐蚀与防护中心，北京 100083 2) 北京科技大学腐蚀与防护教育部重点实验室，北京 100083 通信作者，E-mail: ducuiwei@ yahoo． com． cn 摘 要 采用动电位极化曲线和动电位电化学阻抗谱对含不同浓度 Cl － 和HCO － 3 溶液体系中 N80 钢的阳极电化学行为进行 了研究． 溶液体系中不含 Cl － 的情况下，HCO － 3 的浓度超过 0. 03 mol·L － 1 时可使 N80 钢发生钝化． Cl － 能极大提高发生钝化的 HCO － 3 浓度临界值，同时对材料表面的钝化膜具有强烈的破坏作用． 在阳极区，同等HCO － 3 浓度下，含 Cl － 的溶液体系中点蚀 电位下降，维钝电位区间变窄，维钝电流密度升高． 动电位电化学阻抗谱结果与动电位极化曲线基本对应． 等效电路中电器 元件与极化电位的关系表明，在含 Cl － 的溶液体系中 N80 钢的钝化膜粗糙度与致密性均有所下降，维钝电流密度升高主要由 电荷转移电阻的降低所致． 关键词 钢腐蚀; 钝化; 动电位极化; 电化学阻抗谱 分类号 TG172 Synergistic effect of Cl － and HCO － 3 on the anodic electrochemical behavior of N80 steel ZHAO Bo 1，2) ，DU Cui-wei 1，2)  ，LIU Zhi-yong1，2) ，LI Xiao-gang1，2) 1) Corrosion and Protection Centre，University of Science and Technology Beijing，Beijing 100083，China 2) Key Laboratory of Corrosion and Protection ( Ministry of Education) ，University of Science and Technology Beijing，Beijing 100083，China Corresponding author，E-mail: ducuiwei@ yahoo． com． cn ABSTRACT The anode electrochemical behavior of N80 steel in different concentrations of chloride and bicarbonate solutions was studied by potentiodynamic polarization curves and dynamic electrochemical impedance spectroscopy ( DEIS) ． It is found that N80 steel is passivated without Cl － when the concentration of HCO － 3 exceeds 0. 03 mol·L － 1 ． Cl － can greatly improve the critical value of passive concentration of HCO － 3 and the passive film is seriously damaged meanwhile． In the anode region，the pitting potential drops，the pas￾sive current density increases，and the passive potential region narrows with Cl － addition in the solution with the same HCO － 3 concen￾tration． DEIS results correspond with the potentiodynamic polarization curves． According to the relationship between the polarization potential and electrical components in the equivalent circuit，the roughness and compactness of the passive film decrease with Cl － addi￾tion，and the increase in passive current density depends on the decrease in charge transfer resistance mainly． KEY WORDS steel corrosion; passivation; potentiodynamic polarization; electrochemical impedance spectroscopy 收稿日期: 2012--11--29 基金项目: 国家自然科学基金资助项目( 51131001) ; 国家高技术研究发展计划资助项目( 2009AA063405--04) 油田采出水中常含有大量 Cl － 、HCO － 3 、NO － 3 和 SO2 － 4 等矿物离子，对钢材的腐蚀行为和使用寿命具 有重要的影响［1］． 其中HCO － 3 与 Cl － 作为最常见的 促进钝化和破坏钝化的离子，被视为影响钢材腐蚀 行为特别是点蚀和应力腐蚀的主要因素之一，受到 各国学者的关注［2--5］． Alves 等［6］通过对碳钢、不锈钢和高速钢在含 0. 5 mol·L － 1 HCO － 3 离子溶液中的电化学行为研究证 明HCO － 3 可以促进钢材表面钝化膜的形成，并能在 阳极区形成了一个 0 ～ 900 mV 的钝态电位区间，可 以抑制点蚀的产生． 刘智勇等［7］和 Zeng 等［8］通过 对 X70 钢在 Cl － 与HCO － 3 中形成的钝化膜研究，认 为 Cl － 的存在可以降低因HCO － 3 形成的钝化膜的光 电流和增加带隙能，提高 X80 管线钢钝化膜内部的 DOI:10.13374/j.issn1001-053x.2012.12.005