·1096· 工程科学学报，第40卷，第9期 1-Fe 了【80在低含水率高速湿气环境中的腐蚀演化过 2-Fe,C 程.钢基体暴露于含CO,高气速的湿气环境中，随 48h 2 着时间的延长，液滴接触的表面发生腐蚀电化学反 应产生微小蚀坑，如实验周期48h后扫描电镜和激 96h 222 光共聚焦显微镜观察所示.微小蚀坑一旦形成，则 蚀坑附近更易在高速湿气气流作用下产生凝聚液 120h 滴，如图6所示的蚀坑内部产物中的Ca及Cl元素 222 就表明蚀坑中曾经存在含盐的液滴.蚀坑不断发展 164h 232 扩大，使得钢表面粗糙度进一步增加，一方面高速气 20 40 60 80 100 流更易在蚀坑附近形成流态变化，造成局部剪切力 20/() 增加，另一方面，从截面的腐蚀产物膜的分布可推 图8不同实验周期下X射线衍射曲线 Fig.8 XRD results under different testing periods 断，腐蚀产物也容易受到气流或液滴冲击而剥落 由此造成在腐蚀发展过程中，蚀坑往往密集分布，若 样表面蚀坑进行深度测量，如图10(a)所示.随着 干蚀坑逐渐合并扩大，在金属表面形成盆地状形貌. 腐蚀周期的延长，蚀坑平均深度逐渐加深，实验164 随着腐蚀过程的发展，钢铁表面不断被冲蚀一腐蚀， h后试样表面蚀坑平均深度达133um,在深度方向 钢铁表面完全被腐蚀后，己腐蚀的金属基体上又会 上的蚀坑平均腐蚀速率达7.1mm"a-.L80在各周 产生新的蚀坑，并逐渐叠加并向深度方向扩展，如图 期下的腐蚀速率和蚀坑深度发展变化如图10(b)所 4、5、9所示.该结果与图2中宏观形貌形成的大量 示，蚀坑深度地发展速率随着腐蚀时间的延长与腐 局部微小蚀坑对应. 蚀速率相似趋于稳定.随着腐蚀时间的延长，F©3C 含C02高气速湿气环境中L80蚀坑形成和发 的出现明显地影响了腐蚀的进程.FeC具有导电 展的具体机制可进一步利用图12加以描述.钢铁 性，在金属表面出现时提供了阴极位点，阳极反应优 基体暴露于湿气C02环境中，铁素体优先溶解生成 先发生于铁基体上.FeC与铁基体之间形成电偶 FCO3,从图5~7的截面形貌、能谱及线扫中可以 腐蚀，加快了铁基体的溶解，在局部形成蚀坑5一. 推断，高气速产生的局部壁面剪切力将表面形成的 2.4腐蚀发展模式和冲蚀一腐蚀机理 腐蚀产物剥离并随气流带走，残留的Fe,C仍部分保 根据前述腐蚀实验结果，利用图11进一步描述 留于金属表面，如图8中X射线衍射图谱所示.暴 b 100m d 图9【80钢在4个实验周期下酸洗后试样的微观形貌.(a)48h:(b)96h:(c)120h:(d)164h Fig.9 Micro corrosion morphologies 3D profiles of 180 steel coupons under four testing periods after removing corrosion product:(a)48h:(b)96 h:(c)120h:(d)164h工程科学学报，第 40 卷，第 9 期 图 8 不同实验周期下 X 射线衍射曲线 Fig． 8 XＲD results under different testing periods 样表面蚀坑进行深度测量，如图 10( a) 所示． 随着 腐蚀周期的延长，蚀坑平均深度逐渐加深，实验 164 h 后试样表面蚀坑平均深度达 133 μm，在深度方向 上的蚀坑平均腐蚀速率达 7. 1 mm·a － 1 ． L80 在各周 期下的腐蚀速率和蚀坑深度发展变化如图 10( b) 所 示，蚀坑深度地发展速率随着腐蚀时间的延长与腐 蚀速率相似趋于稳定． 随着腐蚀时间的延长，Fe3C 的出现明显地影响了腐蚀的进程． Fe3C 具有导电 性，在金属表面出现时提供了阴极位点，阳极反应优 先发生于铁基体上． Fe3C 与铁基体之间形成电偶 腐蚀，加快了铁基体的溶解，在局部形成蚀坑［15--16］． 图 9 L80 钢在 4 个实验周期下酸洗后试样的微观形貌． ( a) 48 h; ( b) 96 h; ( c) 120 h; ( d) 164 h Fig． 9 Micro corrosion morphologies 3D profiles of L80 steel coupons under four testing periods after removing corrosion product: ( a) 48 h; ( b) 96 h; ( c) 120 h; ( d) 164 h 2. 4 腐蚀发展模式和冲蚀--腐蚀机理 根据前述腐蚀实验结果，利用图 11 进一步描述 了 L80 在低含水率高速湿气环境中的腐蚀演化过 程． 钢基体暴露于含 CO2 高气速的湿气环境中，随 着时间的延长，液滴接触的表面发生腐蚀电化学反 应产生微小蚀坑，如实验周期 48 h 后扫描电镜和激 光共聚焦显微镜观察所示． 微小蚀坑一旦形成，则 蚀坑附近更易在高速湿气气流作用下产生凝聚液 滴，如图 6 所示的蚀坑内部产物中的 Ca 及 Cl 元素 就表明蚀坑中曾经存在含盐的液滴． 蚀坑不断发展 扩大，使得钢表面粗糙度进一步增加，一方面高速气 流更易在蚀坑附近形成流态变化，造成局部剪切力 增加，另一方面，从截面的腐蚀产物膜的分布可推 断，腐蚀产物也容易受到气流或液滴冲击而剥落． 由此造成在腐蚀发展过程中，蚀坑往往密集分布，若 干蚀坑逐渐合并扩大，在金属表面形成盆地状形貌． 随着腐蚀过程的发展，钢铁表面不断被冲蚀--腐蚀， 钢铁表面完全被腐蚀后，已腐蚀的金属基体上又会 产生新的蚀坑，并逐渐叠加并向深度方向扩展，如图 4、5、9 所示． 该结果与图 2 中宏观形貌形成的大量 局部微小蚀坑对应． 含 CO2 高气速湿气环境中 L80 蚀坑形成和发 展的具体机制可进一步利用图 12 加以描述． 钢铁 基体暴露于湿气 CO2 环境中，铁素体优先溶解生成 FeCO3，从图 5 ～ 7 的截面形貌、能谱及线扫中可以 推断，高气速产生的局部壁面剪切力将表面形成的 腐蚀产物剥离并随气流带走，残留的 Fe3C 仍部分保 留于金属表面，如图 8 中 X 射线衍射图谱所示． 暴 · 6901 ·