,1266 北京科技大学学报 第31卷 模拟地热水中浸泡20d和30d后其表面垢层晶核 比其他位置的低，容易成为垢层晶核的生长点，而垢 的生长变化，同时可以看出在不锈钢管的点蚀位置 层下点蚀的继续扩展则会可能导致不锈钢管表面产 形成了垢层，这可能是由于点蚀位置的表面能位垒 生沉积腐蚀 250Hm 250um 250um 图3模拟地热水中不绣钢管表面微观形貌随浸泡时间的变化.(a)15d:(b)20d:(c)30d Fig-3 Micrographs of stainless steel pipes immersed in simulated geothermal water for different periods of time:(a)15d:(b)20d:(c)30d 图4为不锈钢管在50℃模拟地热水中浸泡了 面进入晶格座位的过程，在晶体生长的均匀驱动力 30d后表面结垢产物的微观形貌.可以看出不锈钢 场中，晶体的不同晶面在相同的驱动力场作用下按 管的垢层是不规则的“稻草”状，成核点一般位于不 不同的动力学规律以不同的生长速率生长着，在地 锈钢管表面较粗糙的地方，然后晶核以成核点为基 热水环境中，晶核只有某一个晶面的生长速率是恒 准点向不同的方向生长，形成一根根晶须，最后随着 定的，其他晶面的生长受到抑制，因此晶核在成长过 成核点的增多和晶须的继续生长，这些晶须交错打 程沿着某一个方向外延生长为晶须，图5为这些结 结在一起形成了外观类似“稻草”的垢层.晶体生长 垢产物的XRD图谱.可以看出垢层的组成主要为 的过程实质上是生长基元从周围环境中不断通过界 CaCO3、MgCO3和Mg3Ca(CO3)4 100um 504m 410m 图4模拟地热水中不锈钢管浸泡30d后表面结垢产物的微观形貌 Fig.4 Micrographs of scaling products on the surface of stainless steel pipes immersed in simulated geothermal water for 30d 2.2模拟地热水中304不锈钢的腐蚀电化学行为 钢管表面的钝化膜已经产生局部破坏，出现点腐蚀 图6所示的是不锈钢管在50℃模拟地热水中 随后开路电位又有所上升和波动，说明局部饨化膜 开路电位随浸泡时间的变化曲线，可以看出在前 处于自修复和继续破坏的状态，而且结垢晶核的长 350h内开路电位随着浸泡时间的延长而正移，说明 大和覆盖对基材也有一定的保护作用，如图3(b)和 不锈钢管表面正形成钝化膜，同时表面开始出现结 (c)所示，晶核的长大可以将点蚀发生地方覆盖，延 垢成核和晶核长大，导致腐蚀趋势减弱，由于地热 缓点蚀的进一步扩大， 水中含有C1厂，而Cˉ对不锈钢管耐蚀性的影响主 地热水中除C1ˉ外的其他结垢性离子与温度也 要是引起钝化膜的局部破坏，促进点蚀的发生，当 会对不锈钢的点蚀产生影响，特别是温度对不锈钢 浸泡时间超过350h后开路电位突然下降说明不锈 的点蚀电位、自腐蚀电位和自腐蚀电流均有很大的模拟地热水中浸泡20d 和30d 后其表面垢层晶核 的生长变化‚同时可以看出在不锈钢管的点蚀位置 形成了垢层‚这可能是由于点蚀位置的表面能位垒 比其他位置的低‚容易成为垢层晶核的生长点‚而垢 层下点蚀的继续扩展则会可能导致不锈钢管表面产 生沉积腐蚀． 图3 模拟地热水中不锈钢管表面微观形貌随浸泡时间的变化．（a）15d；（b）20d；（c）30d Fig．3 Micrographs of stainless steel pipes immersed in simulated geothermal water for different periods of time：（a）15d；（b）20d；（c）30d 图4为不锈钢管在50℃模拟地热水中浸泡了 30d 后表面结垢产物的微观形貌．可以看出不锈钢 管的垢层是不规则的“稻草”状．成核点一般位于不 锈钢管表面较粗糙的地方‚然后晶核以成核点为基 准点向不同的方向生长‚形成一根根晶须‚最后随着 成核点的增多和晶须的继续生长‚这些晶须交错打 结在一起形成了外观类似“稻草”的垢层．晶体生长 的过程实质上是生长基元从周围环境中不断通过界 面进入晶格座位的过程‚在晶体生长的均匀驱动力 场中‚晶体的不同晶面在相同的驱动力场作用下按 不同的动力学规律以不同的生长速率生长着．在地 热水环境中‚晶核只有某一个晶面的生长速率是恒 定的‚其他晶面的生长受到抑制‚因此晶核在成长过 程沿着某一个方向外延生长为晶须．图5为这些结 垢产物的 XRD 图谱．可以看出垢层的组成主要为 CaCO3、MgCO3 和 Mg3Ca（CO3）4． 图4 模拟地热水中不锈钢管浸泡30d 后表面结垢产物的微观形貌 Fig．4 Micrographs of scaling products on the surface of stainless steel pipes immersed in simulated geothermal water for30d 2∙2 模拟地热水中304不锈钢的腐蚀电化学行为 图6所示的是不锈钢管在50℃模拟地热水中 开路电位随浸泡时间的变化曲线．可以看出在前 350h 内开路电位随着浸泡时间的延长而正移‚说明 不锈钢管表面正形成钝化膜‚同时表面开始出现结 垢成核和晶核长大‚导致腐蚀趋势减弱．由于地热 水中含有 Cl —‚而 Cl — 对不锈钢管耐蚀性的影响主 要是引起钝化膜的局部破坏‚促进点蚀的发生．当 浸泡时间超过350h 后开路电位突然下降说明不锈 钢管表面的钝化膜已经产生局部破坏‚出现点腐蚀． 随后开路电位又有所上升和波动‚说明局部钝化膜 处于自修复和继续破坏的状态‚而且结垢晶核的长 大和覆盖对基材也有一定的保护作用‚如图3（b）和 （c）所示‚晶核的长大可以将点蚀发生地方覆盖‚延 缓点蚀的进一步扩大． 地热水中除 Cl —外的其他结垢性离子与温度也 会对不锈钢的点蚀产生影响‚特别是温度对不锈钢 的点蚀电位、自腐蚀电位和自腐蚀电流均有很大的 ·1266· 北 京 科 技 大 学 学 报 第31卷