·204· 北京科技大学学报 第36卷 b Gr-205 Fe-456 基体 基体 804m 80 um 图62%Cr钢内层腐蚀产物膜的截面扫描电镜形貌.(a)Cr元素的分布：(b)Fe元素的分布 Fig.6 Cross-sectional SEM morphologies of 2%Cr corrosion scales:(a)Cr distribution:(b)Fe distribution 态内层膜和外层晶态FC0,的变化，进行了相同条性，从而导致腐蚀速率显著下降以后，膜/基界面 件下30d的实验，腐蚀产物膜微观形貌如图7所 向内推进的速度显著降低，腐蚀膜向内生长速度 示.腐蚀时间延长后，外层FC0,晶粒反而减少， 放缓，此时膜层还可能不断向外生长.如前所述， 与15d的相比，其晶粒尺寸也明显减小.虽然两个 FCO,可能发生溶解，使外层晶态颗粒变少、尺寸 实验周期下，使用的并不是同一个试样，但是从外 变小，随着FeCO,的溶解，非晶态Cr化合物在表 层FCO3晶粒的变化可以推测非晶态膜层的生长 面生长，最终形成Cr化合物和Fe化合物融合在 规律.从图7可以看出，有些FeCO,晶粒的晶态特 一起的非晶态膜层，内层膜也因此而增厚。因而 征还很明显，但多数呈现“面团”状，表现出被溶解 2%Cr钢形成连续、均匀的非晶态膜层，而不是形 的迹象，而且有些FeC0,颗粒似乎己经嵌入非晶态 成内嵌岛状FCO,的不均匀或松散的膜层.这也 膜层中.这说明随着腐蚀时间的延长，非晶态膜层 从另一个侧面解释了图6线扫描结果，即内层膜 除了随基体的腐蚀而向内生长外，还有可能向外 中Cr元素和Fe元素沿膜厚度方向分布是比较均 生长.特别是当腐蚀膜足够厚，具有一定的保护 匀的. 10μm 图7腐蚀产物膜微观形貌.(a)15d:(b)30d Fig.7 Microcosmic morphologies of corrosion scales:(a)15 d:(b)30 d 这层均匀致密的非晶态腐蚀产物膜有效地阻隔 境中，有效地提高了2%Cr钢在C0,顶部腐蚀环境 了试样表面冷凝液膜中的腐蚀性成分到达基体表 中抵抗局部腐蚀的能力.有关2%Cr钢腐蚀产物膜 面，降低了腐蚀产物膜/基体界面处腐蚀性离子的浓 的生长过程，本文只做了初步探讨，湿气腐蚀产物膜 度，减小了基体表面腐蚀反应的速率，从而提高了 的生长过程非常复杂，还需要开展大量有针对性的 2%Cr钢在C02顶部腐蚀环境中的耐蚀性.即使 实验，以弄清其生长机制. 2%Cr钢的外层晶态腐蚀产物膜受到局部破坏，内 3结论 层连续、致密的胶泥状非晶态膜也能够为基体提供 足够的保护，而不至于使基体直接暴露在腐蚀性环 (1)在传统管线钢化学成分的基础上，加入2%北 京 科 技 大 学 学 报 第 36 卷 图 6 2% Cr 钢内层腐蚀产物膜的截面扫描电镜形貌． ( a) Cr 元素的分布; ( b) Fe 元素的分布 Fig． 6 Cross-sectional SEM morphologies of 2% Cr corrosion scales: ( a) Cr distribution; ( b) Fe distribution 态内层膜和外层晶态 FeCO3的变化，进行了相同条 件下 30 d 的实验，腐蚀产物膜微观形貌如图 7 所 示． 腐蚀时间延长后，外层 FeCO3 晶粒反而减少， 与 15 d 的相比，其晶粒尺寸也明显减小． 虽然两个 实验周期下，使用的并不是同一个试样，但是从外 层 FeCO3晶粒的变化可以推测非晶态膜层的生长 规律． 从图 7 可以看出，有些 FeCO3晶粒的晶态特 征还很明显，但多数呈现“面团”状，表现出被溶解 的迹象，而且有些 FeCO3颗粒似乎已经嵌入非晶态 膜层中． 这说明随着腐蚀时间的延长，非晶态膜层 除了随基体的腐蚀而向内生长外，还有可能向外 生长． 特别是当腐蚀膜足够厚，具有一定的保护 性，从而导致腐蚀速率显著下降以后，膜 /基界面 向内推进的速度显著降低，腐蚀膜向内生长速度 放缓，此时膜层还可能不断向外生长． 如前所述， FeCO3可能发生溶解，使外层晶态颗粒变少、尺寸 变小，随着 FeCO3 的溶解，非晶态 Cr 化合物在表 面生长，最终形成 Cr 化合物和 Fe 化合物融合在 一起的非晶态膜层，内层膜也因此而增厚． 因而 2% Cr 钢形成连续、均匀的非晶态膜层，而不是形 成内嵌岛状 FeCO3的不均匀或松散的膜层． 这也 从另一个侧面解释了图 6 线扫描结果，即内层膜 中 Cr 元素和 Fe 元素沿膜厚度方向分布是比较均 匀的． 图 7 腐蚀产物膜微观形貌． ( a) 15 d; ( b) 30 d Fig． 7 Microcosmic morphologies of corrosion scales: ( a) 15 d; ( b) 30 d 这层均匀致密的非晶态腐蚀产物膜有效地阻隔 了试样表面冷凝液膜中的腐蚀性成分到达基体表 面，降低了腐蚀产物膜/基体界面处腐蚀性离子的浓 度，减小了基体表面腐蚀反应的速率，从而提高了 2% Cr 钢在 CO2 顶部腐蚀环境中的耐蚀性． 即使 2% Cr 钢的外层晶态腐蚀产物膜受到局部破坏，内 层连续、致密的胶泥状非晶态膜也能够为基体提供 足够的保护，而不至于使基体直接暴露在腐蚀性环 境中，有效地提高了 2% Cr 钢在 CO2 顶部腐蚀环境 中抵抗局部腐蚀的能力． 有关 2% Cr 钢腐蚀产物膜 的生长过程，本文只做了初步探讨，湿气腐蚀产物膜 的生长过程非常复杂，还需要开展大量有针对性的 实验，以弄清其生长机制． 3 结论 ( 1) 在传统管线钢化学成分的基础上，加入 2% · 402 ·