孟凡娟等：3Cr钢在油水两相层流工况下的腐蚀行为 1037· (a) cO① (b) Fe2 H,0 H,0 01 FeOH ↑0 HO ①®6①06①O①0例0 Cr* Incomplete Cr-rich layer 3Cr substrate 3Cr substrate (c) Ca2 Fe2 Fe Fe~ Cr Cr-rich layer 3Cr substrate 图143Cr钢在油水分层后水相区的腐蚀反应模型示意图.（ā）腐蚀初期：(b)腐蚀中期：(c)腐蚀后期 Fig.14 Schematic diagram of corrosion reaction model of 3Cr steel in the aqueous phase after oil-water two phase stratification:(a)initial stage of corrosion;(b)middle stage of corrosion;(c)later stage of corrosion (a) Corrosion Oli● (b) oD Corrosion inhibitor 6 inhibitor OL Ol) Incomplete Incomplete Cr-rich layer Cr-rich layer 3Cr substrate 3Cr substrate (c) Corrosion inhibitor film -Cr-rich layer 3Cr substrate 图15加注100mgL-缓蚀剂后3Cr钢在油水分层后水相区浸泡120h后的腐蚀模型示意图.(a)腐蚀初期：(b)腐蚀中期：(c)腐蚀后期 Fig.15 Schematic diagram of corrosion reaction model of 3Cr steel in the aqueous phase after oil-water two phase stratification with 100 mg-L corrosion inhibitor:(a)initial stage of corrosion;(b)middle stage of corrosion;(c)later stage of corrosion 腐蚀后期如图14(c)所示，在3Cr钢表面形成 Fe2++HCO5+e→FeCO3+H (15) Cr(OH3层（式(11）~(13)，FeCO3也超过形核临 xCa2++(1-x)Fe2++C0号→Ca.Fed-C03（16) 界值而沉积于基体表面.随着浸泡时间的延长，基 xCa2++(1-xFe2++HCo3ˉ+e→Ca.Fed-wC03+H 体表面的腐蚀产物覆盖度及厚度逐渐增大，形成 (17) 界面明显的双层腐蚀产物膜，其内层为较致密的富 当加注100mgL1OAI缓蚀剂后，如图15所 Cr层，外层为相对疏松的FeCO,及少量的Ca,Fe1-对 示，缓蚀剂与3Cr钢的富Cr层在表面的成膜过 CO3复盐 程存在竞争关系.反应初期，由于烷烃分子对缓 Cr3++H20→Cr(OH2++H+ (11) 蚀分子具有一定的干扰作用，富Cr腐蚀产物优先 Cr(OH)2++H2O Cr(OH)+H* (12) 形成于基体表面.随着腐蚀的进行，缓蚀剂分子逐 Cr(OHD克+H2O→Cr(OH3↓+Ht (13) 渐累积并吸附于表面，阻碍了富Cr层的增厚.随 着时间的延长，缓蚀剂分子覆盖度逐渐增大，但由 Fe2++C0}→FeC03 (14) 于富Cr层已经在基地表面形成，缓蚀剂效果受到腐蚀后期如图 14（c）所示，在 3Cr 钢表面形成 Cr(OH)3 层（式（11）～（13）），FeCO3 也超过形核临 界值而沉积于基体表面. 随着浸泡时间的延长，基 体表面的腐蚀产物覆盖度及厚度逐渐增大，形成 界面明显的双层腐蚀产物膜，其内层为较致密的富 Cr 层，外层为相对疏松的 FeCO3 及少量的 CaxFe(1−x) CO3 复盐. Cr3+ +H2O → Cr(OH) 2+ +H + （11） Cr(OH) 2+ +H2O → Cr(OH) + 2 +H + （12） Cr(OH) + 2 +H2O → Cr(OH)3 ↓ +H + （13） Fe2+ +CO2− 3 → FeCO3 （14） Fe2+ +HCO− 3 +e → FeCO3 +H （15） xCa2+ +(1− x)Fe2+ +CO2− 3 → CaxFe(1−x)CO3 （16） xCa2+ +(1− x)Fe2+ +HCO3− +e → CaxFe(1−x)CO3 +H （17） 当加注 100 mg∙L−1 OAI 缓蚀剂后，如图 15 所 示，缓蚀剂与 3Cr 钢的富 Cr 层在表面的成膜过 程存在竞争关系. 反应初期，由于烷烃分子对缓 蚀分子具有一定的干扰作用，富 Cr 腐蚀产物优先 形成于基体表面. 随着腐蚀的进行，缓蚀剂分子逐 渐累积并吸附于表面，阻碍了富 Cr 层的增厚. 随 着时间的延长，缓蚀剂分子覆盖度逐渐增大，但由 于富 Cr 层已经在基地表面形成，缓蚀剂效果受到 Oil Oil Oil Oil Oil Oil Oil Oil Oil H2O H2O H2O H2O H2O H2O H2O H2O (a) CO2 3Cr substrate Cr3+ Cr3+ Cr3+ Fe2+ Fe2+ Fe2+ FeOHad (b) Incomplete Cr-rich layer 3Cr substrate Cr Cr 3+ 3+ Fe2+ Fe2+ Fe2+ Fe2+ Fe2+ Cr-rich layer 3Cr substrate (c) Ca2+ 图 14    3Cr 钢在油水分层后水相区的腐蚀反应模型示意图. （a）腐蚀初期；（b）腐蚀中期；（c）腐蚀后期 Fig.14     Schematic  diagram  of  corrosion  reaction  model  of  3Cr  steel  in  the  aqueous  phase  after  oil-water  two  phase  stratification： (a)  initial  stage  of corrosion; (b) middle stage of corrosion; (c) later stage of corrosion Oli Corrosion inhibitor (b) 3Cr substrate Incomplete Cr-rich layer Oli Oli Oli Oli Oli Oli Oli (a) 3Cr substrate Corrosion inhibitor Incomplete Cr-rich layer (c) 3Cr substrate Corrosion inhibitor film Cr-rich layer 图 15    加注 100 mg∙L−1 缓蚀剂后 3Cr 钢在油水分层后水相区浸泡 120 h 后的腐蚀模型示意图. （a）腐蚀初期；（b）腐蚀中期；（c）腐蚀后期 Fig.15     Schematic  diagram  of  corrosion  reaction  model  of  3Cr  steel  in  the  aqueous  phase  after  oil-water  two  phase  stratification  with  100  mg∙L−1 corrosion inhibitor：(a) initial stage of corrosion; (b) middle stage of corrosion; (c) later stage of corrosion 孟凡娟等： 3Cr 钢在油水两相层流工况下的腐蚀行为 · 1037 ·