228 工程科学学报，第42卷，第2期 -0.2 (a)-水相-0 -0.50(b) ◆一水相-100mgL- 3 一一界面.0 -0.4 一。-界面-100mgL- -0.6 (3S 0.55 -0.8 SA)A/ -0.60 1.0 65 0.65 i0910-81071010-510-10-310-210-110° 102 10- 103 102 腐蚀电流密度/(Acm习 腐蚀电流密度(A~cm) 2.5 (c) ☑0 100 (d) ☒100mgL- 20 80- 1.5 1.5 60 1.0 0.5 20 0.25 0.014 - 浸没于水相 油水界面处 浸没于水相 油水界面处 试样腐蚀区域 试样腐蚀区域 图3X65钢在油水分层介质中的电化学测试结果.(a)动电位极化曲线；(b)阳极脱附平台；(c)腐蚀速率；(d)缓蚀效率 Fig.3 Electrochemical test results of X65 steel in oil-water stratified medium:(a)potentiodynamic polarization curve;(b)anode desorption platform; (c)corrosion rate;(d)corrosion inhibition efficiency 流阻抗谱.从图4(a)中可以看出，在未添加缓蚀剂 抗弧，随着时间的推移，阻抗弧逐渐由单容抗弧转 的油水分层介质中，随着时间推移，阻抗弧由单容 变为高频容抗弧+中频感抗弧+低频容抗弧再转变 抗弧转变为双容抗弧，表明在不加缓蚀剂的工况 为双容抗弧.由于此时的阻抗是由界面区以及水 下，试样表面正逐渐生成一层腐蚀产物膜.而且其 相区共同决定的，而图4(a)和(b)所示的电化学阻 阻抗弧较小，表明X65钢在该工况环境下生成的 抗谱结果已表明缓蚀剂在水相具有较好的缓蚀效 腐蚀产物膜保护性较差，腐蚀速率较高.从图4(b) 果，说明界面区缓蚀剂吸附较为困难，缓蚀剂作用 中可以看出，在油水分层介质中加入100mgL 效果较差，导致耦合后的试样阻抗明显减小 十七烯基胺乙基咪唑啉季铵盐缓蚀剂.其水相中， 用图5所示的等效电路图对油水分层介质不 腐蚀初期阻抗弧由高频容抗弧和中低频感抗弧组 同区域中的交流阻抗谱进行解析.其中，R代表溶 成，且感抗弧较大，说明缓蚀剂正不断吸附于试样 液电阻，CPEa用于拟合双电层电容，Y2和n2为 表面，6h后，感抗弧消失，变为双容抗弧，说明试 CPEd的两个参数，R为电荷转移电阻，CPE用于 样表面已经覆盖了较为完整的缓蚀剂吸附膜.缓 拟合膜层电容，R代表腐蚀产物膜电阻.吸附和脱 蚀剂膜层的形成使其所覆盖的金属表面与腐蚀介 附过程的低频感抗使用电阻元件R和电感L拟 质隔离，降低了腐蚀速率.同时，阻抗值相较于空 合.利用图5所示的等效电路图进行模拟后的结 白组要大得多，说明全水相中缓蚀剂作用效果良好 果如表3所示 为了考察油水界面区缓蚀剂的作用效果，采 在腐蚀电化学中，常常使用极化电阻凡，来表 用长为16mm的工作电极进行了油相、界面区以 征材料的耐蚀性能.根据EIS拟合结果，利用下式 及水相耦合作用下的电化学阻抗谱测试.如图4（©） 可计算得到R,值，其结果如图6所示 所示，不加缓蚀剂时，阻抗弧形状与浸没于水相中 Rp Rct+Rt (1) 基本一致，不同的是由于试样工作面积较大，导致 从图6中可得，X65钢在不加缓蚀剂的介质 其阻抗弧较小.值得注意的是，如图4(d)所示，加 中，R,值随着时间并没有明显的提高，表明试样表 入缓蚀剂后，在腐蚀初始阶段并未出现明显的感 面生成的腐蚀产物膜保护性不强.且油水两相耦流阻抗谱. 从图 4（a）中可以看出，在未添加缓蚀剂 的油水分层介质中，随着时间推移，阻抗弧由单容 抗弧转变为双容抗弧，表明在不加缓蚀剂的工况 下，试样表面正逐渐生成一层腐蚀产物膜. 而且其 阻抗弧较小，表明 X65 钢在该工况环境下生成的 腐蚀产物膜保护性较差，腐蚀速率较高. 从图 4（b） 中可以看出，在油水分层介质中加入 100 mg·L−1 十七烯基胺乙基咪唑啉季铵盐缓蚀剂，其水相中， 腐蚀初期阻抗弧由高频容抗弧和中低频感抗弧组 成，且感抗弧较大，说明缓蚀剂正不断吸附于试样 表面，6 h 后，感抗弧消失，变为双容抗弧，说明试 样表面已经覆盖了较为完整的缓蚀剂吸附膜. 缓 蚀剂膜层的形成使其所覆盖的金属表面与腐蚀介 质隔离，降低了腐蚀速率. 同时，阻抗值相较于空 白组要大得多，说明全水相中缓蚀剂作用效果良好. 为了考察油水界面区缓蚀剂的作用效果，采 用长为 16 mm 的工作电极进行了油相、界面区以 及水相耦合作用下的电化学阻抗谱测试. 如图 4（c） 所示，不加缓蚀剂时，阻抗弧形状与浸没于水相中 基本一致，不同的是由于试样工作面积较大，导致 其阻抗弧较小. 值得注意的是，如图 4（d）所示，加 入缓蚀剂后，在腐蚀初始阶段并未出现明显的感 抗弧，随着时间的推移，阻抗弧逐渐由单容抗弧转 变为高频容抗弧+中频感抗弧+低频容抗弧再转变 为双容抗弧. 由于此时的阻抗是由界面区以及水 相区共同决定的，而图 4（a）和（b）所示的电化学阻 抗谱结果已表明缓蚀剂在水相具有较好的缓蚀效 果，说明界面区缓蚀剂吸附较为困难，缓蚀剂作用 效果较差，导致耦合后的试样阻抗明显减小. 用图 5 所示的等效电路图对油水分层介质不 同区域中的交流阻抗谱进行解析. 其中，Rs 代表溶 液电阻 ，CPEdl 用于拟合双电层电容 ， Y2 和 n2 为 CPEdl 的两个参数，Rct 为电荷转移电阻，CPEf 用于 拟合膜层电容，Rf 代表腐蚀产物膜电阻. 吸附和脱 附过程的低频感抗使用电阻元件 RL 和电感 L 拟 合. 利用图 5 所示的等效电路图进行模拟后的结 果如表 3 所示. 在腐蚀电化学中，常常使用极化电阻 Rp 来表 征材料的耐蚀性能. 根据 EIS 拟合结果，利用下式 可计算得到 Rp 值，其结果如图 6 所示. Rp = Rct +Rf （1） 从图 6 中可得，X65 钢在不加缓蚀剂的介质 中，Rp 值随着时间并没有明显的提高，表明试样表 面生成的腐蚀产物膜保护性不强. 且油水两相耦 10−9 10−8 10−7 10−6 10−5 10−4 10−3 10−2 10−1 100 −1.2 −1.0 −0.8 −0.6 −0.4 −0.2 H2O H2O X65 X65 油区 油区 (a) 腐蚀电流密度 /(A·cm−2) 10−6 10−5 10−4 10−3 10−2 腐蚀电流密度 /(A·cm−2) 水相-0 水相-100 mg·L−1 界面-0 界面-100 mg·L−1 −0.65 −0.60 −0.55 −0.50 (b) ① ② ③ 2.2 1.5 0.014 0.25 浸没于水相 油水界面处 0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 (c) 腐蚀速率/(mm⋅a−1 ) 0 100 mg L−1 试样腐蚀区域 浸没于水相 油水界面处 试样腐蚀区域 99 83 0 20 40 60 80 100 (d) 缓蚀效率/% E/V(vs SCE) E/V(vs SCE) 图 3    X65 钢在油水分层介质中的电化学测试结果. （a） 动电位极化曲线; （b） 阳极脱附平台; （c） 腐蚀速率; （d） 缓蚀效率 Fig.3    Electrochemical test results of X65 steel in oil–water stratified medium: (a) potentiodynamic polarization curve; (b) anode desorption platform; (c) corrosion rate; (d) corrosion inhibition efficiency · 228 · 工程科学学报，第 42 卷，第 2 期