D0I:10.13374/i.issn1001-053x.2006.01.013 第28卷第1期 北京科技大学学报 Vol.28 No.1 2006年1月 Journal of University of Science and Technology Beijing Jan.2006 pH值对Q235碳钢与304L不锈钢在典型 含疏环境中电偶腐蚀行为的影响 李君1)董超芳1)李晓刚1,2) 1)北京科技大学材料科学与工程学院，北京1000832)中国科学院金属研究所金属衡蚀与防护国家重点实验室，沈阳110016 摘要采用电化学法和浸泡法研究了Q235碳钢与304L不锈钢在典型含硫环境中的电偶腐蚀 行为.采用SEM观察试样表面形貌，结果表明：在实验体系中304L的阴阳极过程均为电化学活 化步骤控制；在pH为4和7的实验溶液中，Q235钢的阴阳极过程均受电化学活化控制；而在pH =13.3的实验溶液中，Q235阴极过程受电化学过程控制，阳极过程受离子扩散控制.在三种实验 溶液中的电偶腐蚀效应随阴阳极面积比的增大而增大，但电偶电流随阴阳极面积比的变化并不呈 现出对数正比规律.随着溶液pH值的升高，Q235钢的电偶腐蚀速率明显减小，但电偶腐蚀效应 变化不明显 关艘词Q235碳钢；304L不锈钢；含硫环境；电偶腐蚀；pH值 分类号TG174.3+6 电偶腐蚀是由于电化学性质有差异的金属在 义 电解质溶液中有电接触造成的.在实际体系中， 1实验部分 管板接头处的内层不锈钢和外层碳钢有可能同时 暴露于外界环境中，因而存在电偶腐蚀的潜在危 实验材料选择Q235碳钢与304L不锈钢，其 险性.目前已有大量关于电偶腐蚀的研究. 化学成分如表1. Mansfeld推导了在各种典型条件下电偶电流和电 表1实验材料的化学成分（质量分数） 偶电位的计算公式，Akid对传统的电偶腐蚀宏 Table 1 Chemical composition of tested steels % 观测量方法与新型SRET法进行了比较2]， 钢号C Si Mn P S Cr Ni Fe Abreu等人研究了在各种不同体系中电偶腐蚀行 Q3250.100.200.370.0190.012- 为的影响因素[39).研究表明[5-13]，在实际溶液中 304L0.030.521.030.0170.00618.019.6070.777 电偶腐蚀行为不仅与组成电偶对的两种材料的电 化学性质有关，而且与溶液介质的性质（包括溶液 将Q235碳钢和304L不锈钢根据实验要求 电导率、pH值及溶液中离子的作用等)、阴阳极面 进行线切割加工.电化学测试试样与导线焊接 积比、电偶对间距、温度、流速以及其他腐蚀形态 后，用环氧树脂涂封.试样表面打磨至800#水砂 的存在等因素有关 纸 但是，在典型含硫环境中材料的电偶腐蚀行 实验介质选择三种pH值的0.10mol·L1 为的研究，尤其是对于pH值对材料在含硫环境 NaCl+0.10molL-INa2S溶液.溶液pH值分别 中电偶腐蚀行为的研究未见有关报道.本文选择 为4,7和13.3.实验在密闭容器中进行.实验溶 三种不同pH值的CI+S2-溶液，通过电化学测 液的配制方法是在密闭容器中首先配制0.10mol 量和电偶对浸泡实验研究了Q235-304L电偶对 ·L1NaCl水溶液，然后通入H2S气体配制成饱 的电偶腐蚀行为，分析了pH值的变化对Q235- 和H2S水溶液，用0.10mol·L1的NaOH溶液调 304L偶接后电偶腐蚀行为的影响，对碳钢-不锈 节溶液的pH值， 钢复合管在换热器中的应用具有一定的借鉴意 电化学测量包括动电位极化曲线和ZRA测 量.动电位测量采用M-273电化学测量仪进行， 收稿日期：2004-1120修回日期：2005-02-16 作者简介：李君(1980一)，男，硕士研究生；李晓刚(1963一)，男， 扫描速率为1mV·s1,极化范围设定为-500~ 教授，博士 +700mV(相对于自腐蚀电位).实验采用三电第 2 8 卷 第 l 期 2 0 0 6 年 i 月 北 京 科 技 大 学 学 报 J o ur n a l Of U n i 作rs i ty o f Sc i e n c e a n d T e e h n o 卜褪守 Be 劝in g V o l . 2 8 N o . 1 J an . 2 0 0 6 p H 值对 Q 2 3 5 碳钢与 3 0 4 L 不锈钢在典 含硫环境中电偶腐蚀行为的影响 李 1 ) 北京科技大学材料科学与工程学院 , 北京 君 ` ) 董超 芳 ’ ) 李晓 刚 ` , 2) 1 0 0 0 8 3 2) 中国科学院金属研 究所金属腐蚀与防护国家重点实验室 , 沈 阳 1 10 01 6 摘 要 采用 电化学法和浸泡法研究了 印35 碳钢与 3O4 L 不 锈钢 在典型含 硫环境 中的 电偶腐 蚀 行为 . 采用 S E M 观察试样表面形 貌 . 结果表明 : 在实验体 系 中 3 04 L 的阴 阳极 过程均 为电化学 活 化步骤 控制 ; 在 p H 为 4 和 7 的实验溶液 中 , 2Q 35 钢 的阴阳 极过 程均受 电化 学活化控 制 ; 而 在 p H = 13 . 3 的实验溶液 中 , 2Q 35 阴极过程受电化学过程控制 , 阳极 过程受离子 扩散控制 . 在三种实验 溶液中的电偶腐蚀效应随 阴阳极面积 比的增大而增 大 , 但 电偶 电流随 阴阳极 面积 比的变化 并不呈 现出对数正 比规律 . 随着溶液 p H 值的 升高 , 2Q 35 钢 的 电偶 腐蚀速率 明显减小 , 但 电偶 腐蚀效 应 变化不 明显 . 关健词 印 35 碳钢 ; 3 04 L 不锈钢 ; 含硫环境 ; 电偶腐蚀 ; p H 值 分类号 T G 1 7 4 . 3 十 6 电偶腐蚀是 由于 电化 学性 质有差 异的金 属在 电解质溶液 中有 电接触造 成 的 . 在 实际体 系中 , 管板接头 处 的内层不 锈钢和 外层 碳钢有 可能 同时 暴露于外界 环境 中 , 因而 存在 电偶腐蚀的潜在 危 险性 . 目前 已 有 大 量 关 于 电 偶 腐 蚀 的研 究 . M an sf el d 推 导 了在各种典型条 件下 电偶电流和 电 偶电位的计算公式〔’ 〕 , A ik d 对 传 统的电偶腐蚀 宏 观 测 量 方 法 与 新 型 s R E T 法 进 行 了 比 较 2[] , A br e u 等人研究了在各种不 同体系 中 电偶腐蚀行 为 的影响 因素〔3引 . 研 究表明〔5 一 l3] , 在实际溶液 中 电偶 腐蚀行 为不仅与组 成 电偶 对 的两种材 料 的电 化学性质有 关 , 而且 与溶液介质的性质 (包括溶液 电导率 、 p H 值及溶液 中离子的作用 等) 、 阴阳极 面 积 比 、 电偶 对 间距 、 温 度 、 流 速 以及 其 他腐蚀形 态 的存在 等因素有关 . 但是 , 在典型 含硫环 境 中材料的 电偶腐蚀 行 为的研究 , 尤 其 是对 于 p H 值对 材 料 在 含 硫 环 境 中电偶腐蚀行 为 的研 究未 见 有关报道 . 本文选择 三 种不 同 p H 值 的 lC 一 + 梦 一 溶液 , 通过 电化学测 量和 电偶对浸 泡 实 验 研 究 了 2Q 35 一 3 04 L 电偶对 的电偶腐蚀行 为 , 分析 了 p H 值 的变化对 2Q 35 - 3 0 4 L 偶接后 电偶腐蚀 行为 的影 响 , 对 碳 钢一不 锈 钢复合管 在 换热 器 中的应 用 具有 一 定 的借鉴 意 收稿 日期 : 2 0 0 4 一 1 1 一 2 0 修回 日期 : 2 0 0 5 一 0 2 一 1 6 作者简介 : 李君 ( 19 80 一 ) , 男 , 硕士研究生 ; 李晓刚( 1 9 6 3一 ) , 男 , 教授 , 博士 义 . 1 实验部分 实验材料选择 2Q 35 碳钢与 3 04 L 不锈 钢 , 其 化学 成分如表 1 . 表 1 实验材料的化学成分 (质t 分数 ) T a b l e 1 Cb e lnj ca l c o . n op s盛ti on o f t es ted s t e l s 钢号 Q 3 2 5 3 0 4 L C 5 1 M n P 5 C r N i F e 0 . 10 0 . 2 0 0 . 3 7 0 . 0 19 0 . 0 1 2 0 . 0 3 0 . 5 2 1 . 0 3 0 . 0 1 7 0 . 0 0 6 1 8 . 0 1 9 . 6 0 7 0 . 7 7 7 将 2Q 35 碳钢和 3 0 4 L 不 锈 钢根据实 验要 求 进行 线切 割 加 工 . 电化学 测 试 试 样 与导 线焊 接 后 , 用环 氧树脂涂封 . 试 样 表面 打 磨至 8 0 # 水砂 纸 . 实验 介质选择 三 种 p H 值 的 0 . 10 m ol · L 一 ` N a C I + 0 . 10 m o l · L 一 ’ N 处 s 溶液 . 溶液 p H 值分别 为 4 , 7 和 13 . 3 . 实验 在 密闭容 器 中进行 , 实验溶 液 的配制方法 是在 密 闭容器 中首先 配制 o . 10 m ol · L 一 ’ Na CI 水 溶液 , 然 后通入 践s 气 体配制 成 饱 和 姚 S 水溶液 , 用 0 . 10 mo l · L 一 ’ 的 N aO H 溶液 调 节溶液 的 p H 值 . 电化 学测 量包 括 动 电位极化 曲 线和 Z R A 测 量 . 动 电位 测量采 用 M 一2 73 电化 学测 量 仪进 行 , 扫描速率 为 1 m v · s 一 ` , 极 化范 围设 定 为 一 5 0 一 + 70 0 m V (相对 于 自腐蚀 电位 ) . 实 验 采 用三 电 DOI: 10. 13374 /j . issn1001 -053x. 2006. 01. 013