·1094 工程科学学报，第40卷，第9期 蚀时间的延长，腐蚀速率下降，并逐渐趋于稳定，但 镜对酸洗前的试样进行观察，如图4所示.随着实 整体的平均腐蚀速率仍高达5.2mm·a',远远高于 验周期地延长，试样表面的腐蚀产物变得越发疏松， 类似湿气环境更高含水率及环状流条件(20ms-1, 孔洞不断变大，最后形成盆地状结构 0.45MPa,含水率80%)下的顶部腐蚀速率0.7 图5为试样的截面形貌.可以直观地观察到试 mma1).这是因为环路中气相流速高达30m· 样表面形成的大量微小蚀坑的截面形态.随着实验 s-,在含水率为0.0007%时为雾状流流态，在高气 周期的延长，蚀坑不仅数量有所增加，且多个蚀坑更 速的作用下，溶态水呈液滴状均匀分布于气相中，对 易联结形成尺寸更大的蚀坑.但在钢基体的表面并 试样表面产生巨大的冲击和局部壁面剪切力，形成 未观察到明显与钢基体分层的腐蚀产物膜层.进一 冲蚀一腐蚀耦合效应，导致金属表面难以形成稳定 步观察可以发现，蚀坑内部存有碎屑状物质.能谱 的腐蚀产物膜，且腐蚀产物极易被破坏，从而极大地 分析表明（如图6所示），主要为Fe、C、O、Ca、Cl等 提高了腐蚀速率.从图3中还可以观察出，实验周 元素，即腐蚀产物残余其中.对截面进行线分析，结 期164h时的腐蚀速率比120h时有略微的提高. 果如图7所示，图7(a)中未观察到钢基体表面有腐 12 蚀产物，Fe元素与0元素含量在截面处并非有明显 10 地变化.图7(b)中，对蚀坑中的腐蚀产物进行线分 析，可以发现Fe元素和0元素含量有着明显得不 同.结合表面和截面的微观观察，可以推断，在该实 6 验条件下，钢表面在高含CO2气氛中形成的FeCO3 腐蚀产物遭到高速气流的冲刷，无法长期稳定存在 或生长，FC0,呈碎片状残留于蚀坑内部，对于金属 几乎无保护作用. 利用射线衍射对不同周期实验后的试样进行分 406080100120140160180 析，如图8所示，射线衍射图谱未呈现显著变化，特 时间h 征峰显示以Fe和Fe,C为主.结合前述扫描电镜分 图3[80钢在研究工况不同实验周期下的全面腐蚀速率 Fig.3 General corrosion rates of 180 under different testing periods 析，少量存在的FCO3由于分布于蚀坑内部，在X 射线衍射图谱中难以显现.各实验周期下的试样表 2.2腐蚀产物微观形貌和组成 面出现的Fe,C也往往被认为是CO2腐蚀中的典型 为了进一步研究试样的腐蚀发展，利用扫描电 产物，Fe,C并非由腐蚀反应产生，而是钢中铁素体 a 图4L80钢在4个实验周期下酸洗前试样的微观形貌.(a)48h:(b)96h:(c)120h:(d)164h Fig.4 SEM images of corrosion morphologies of 180 steel coupons under four testing periods:(a)48h;(b)96 h:(e)120 h:(d)164h工程科学学报，第 40 卷，第 9 期 蚀时间的延长，腐蚀速率下降，并逐渐趋于稳定，但 整体的平均腐蚀速率仍高达 5. 2 mm·a － 1，远远高于 类似湿气环境更高含水率及环状流条件( 20 m·s － 1， 0. 45 MPa，含 水 率 80% ) 下的顶部腐蚀速率 0. 7 mm·a － 1［9］． 这是因为环路中气相流速高达 30 m· s － 1，在含水率为 0. 0007% 时为雾状流流态，在高气 速的作用下，溶态水呈液滴状均匀分布于气相中，对 试样表面产生巨大的冲击和局部壁面剪切力，形成 冲蚀--腐蚀耦合效应，导致金属表面难以形成稳定 的腐蚀产物膜，且腐蚀产物极易被破坏，从而极大地 提高了腐蚀速率． 从图 3 中还可以观察出，实验周 期 164 h 时的腐蚀速率比 120 h 时有略微的提高． 图 4 L80 钢在 4 个实验周期下酸洗前试样的微观形貌． ( a) 48 h; ( b) 96 h; ( c) 120 h; ( d) 164 h Fig． 4 SEM images of corrosion morphologies of L80 steel coupons under four testing periods: ( a) 48 h; ( b) 96 h; ( c) 120 h; ( d) 164 h 图 3 L80 钢在研究工况不同实验周期下的全面腐蚀速率 Fig． 3 General corrosion rates of L80 under different testing periods 2. 2 腐蚀产物微观形貌和组成 为了进一步研究试样的腐蚀发展，利用扫描电 镜对酸洗前的试样进行观察，如图 4 所示． 随着实 验周期地延长，试样表面的腐蚀产物变得越发疏松， 孔洞不断变大，最后形成盆地状结构． 图 5 为试样的截面形貌． 可以直观地观察到试 样表面形成的大量微小蚀坑的截面形态． 随着实验 周期的延长，蚀坑不仅数量有所增加，且多个蚀坑更 易联结形成尺寸更大的蚀坑． 但在钢基体的表面并 未观察到明显与钢基体分层的腐蚀产物膜层． 进一 步观察可以发现，蚀坑内部存有碎屑状物质． 能谱 分析表明( 如图 6 所示) ，主要为 Fe、C、O、Ca、Cl 等 元素，即腐蚀产物残余其中． 对截面进行线分析，结 果如图 7 所示，图 7( a) 中未观察到钢基体表面有腐 蚀产物，Fe 元素与 O 元素含量在截面处并非有明显 地变化． 图 7( b) 中，对蚀坑中的腐蚀产物进行线分 析，可以发现 Fe 元素和 O 元素含量有着明显得不 同． 结合表面和截面的微观观察，可以推断，在该实 验条件下，钢表面在高含 CO2 气氛中形成的 FeCO3 腐蚀产物遭到高速气流的冲刷，无法长期稳定存在 或生长，FeCO3 呈碎片状残留于蚀坑内部，对于金属 几乎无保护作用． 利用射线衍射对不同周期实验后的试样进行分 析，如图 8 所示，射线衍射图谱未呈现显著变化，特 征峰显示以 Fe 和 Fe3C 为主． 结合前述扫描电镜分 析，少量存在的 FeCO3 由于分布于蚀坑内部，在 X 射线衍射图谱中难以显现． 各实验周期下的试样表 面出现的 Fe3C 也往往被认为是 CO2 腐蚀中的典型 产物，Fe3C 并非由腐蚀反应产生，而是钢中铁素体 · 4901 ·