第2期 许立宁等：温度对3%Cr管线钢C0,腐蚀产物膜的影响 ·151· 力碰触局部易脱落，露出内层膜：100℃时，基体表 膜间结合性不好，外层膜较易脱落，露出内层膜，内 面沉积的颗粒相对较少（外层膜），大面积发生龟 层膜在微力的作用下也易脱落，露出基体.除去试 裂；120℃时，基体表面的腐蚀产物膜较致密，内外 样表面的腐蚀产物膜，金属基体表面宏观形貌如 层膜紧密结合，轻微触碰即同时从金属表面脱落，露 图3所示，在高温条件下3%Cr管线钢均未发生局 出基体；140℃时，内外膜层均较为致密，但内外层 部腐蚀 (bl 内层 外层明 内层 5 d 外膜 金场体 内及 企属 图2四种温度条件下3%Cr管线钢的腐蚀产物膜宏观形貌.()80℃：(b)100℃：(c)120℃：(d)140℃ Fig.2 Morphologies of corrosion production scales on3%Cr pipeline steel:(a）80℃：(b)100℃：(c120℃：(d140℃ 图3不同温度下3%Cr管线钢的宏观腐蚀形貌（除去产物膜后）.(a)80℃：(b)100℃：(c)120℃：(d140℃ Fig.3 Morphologies of the39%Cr pipeline steel surface after scale removal at different temperatures:(a)80℃：(b)l00℃；(cl20℃；(d)l40 ℃ 2.23%Cr管线钢腐蚀产物膜的结构 层膜中的C含量明显高于基体，说明内外层膜的成 图4(a)为120℃、C02分压为0.8MPa、流速为 分有显著差别.结合对内外层膜进行的XRD分析 1m·s-条件下3%Cr管线钢腐蚀产物膜截面的 可知（图5），外层膜主要成分是FeCO,·其他温度条 SEM背散射电子像.从衬度上看，膜具有两层结构， 件下的结果也显示，膜具有两层结构，而且内层膜都 用白色直线人为标识出二者的分界.由图4(a)可 发生了Cr的富集. 知：内外层膜结合较为紧密，这与如图2(c)所示的 2.3不同温度下腐蚀产物膜微观形貌 宏观形貌一致：而内层膜与金属基体之间存在较大 图6为80~140℃条件下，3%Cr管线钢腐蚀产 裂缝，可能是由于腐蚀产物膜与金属基体的热膨胀 物膜表面的高倍SEM形貌.80℃和100℃时，从表 系数不同，从高温高压釜中取出后由热应力导致的. 面可同时看到外层膜和内层膜：外层膜具有晶体的 按图4(a)中灰线对腐蚀产物膜截面进行EDS线扫 典型特征，晶粒形状规则，边缘平整；内层膜则均匀 描分析，得出Cr、Fe元素在内外层膜中的分布，如 致密，出现龟裂状，开裂可能是试样从釜中取出后脱 图4(b)所示.外层膜中基本无Cr元素存在，而内 水所致.120℃时，腐蚀产物膜的外层变得致密，大第 2 期 许立宁等: 温度对 3%Cr 管线钢 CO2腐蚀产物膜的影响 力碰触局部易脱落，露出内层膜; 100 ℃ 时，基体表 面沉积的颗粒相对较少( 外层膜) ，大面积发生龟 裂; 120 ℃ 时，基体表面的腐蚀产物膜较致密，内外 层膜紧密结合，轻微触碰即同时从金属表面脱落，露 出基体; 140 ℃ 时，内外膜层均较为致密，但内外层 膜间结合性不好，外层膜较易脱落，露出内层膜，内 层膜在微力的作用下也易脱落，露出基体． 除去试 样表面的腐蚀产物膜，金属基体表面宏观形貌如 图 3所示，在高温条件下 3% Cr 管线钢均未发生局 部腐蚀． 图 2 四种温度条件下 3% Cr 管线钢的腐蚀产物膜宏观形貌 . ( a) 80 ℃ ; ( b) 100 ℃ ; ( c) 120 ℃ ; ( d) 140 ℃ Fig． 2 Morphologies of corrosion production scales on 3% Cr pipeline steel: ( a) 80 ℃ ; ( b) 100 ℃ ; ( c) 120 ℃ ; ( d) 140 ℃ 图 3 不同温度下 3% Cr 管线钢的宏观腐蚀形貌( 除去产物膜后) . ( a) 80 ℃ ; ( b) 100 ℃ ; ( c) 120 ℃ ; ( d) 140 ℃ Fig． 3 Morphologies of the 3% Cr pipeline steel surface after scale removal at different temperatures: ( a) 80 ℃ ; ( b) 100 ℃ ; ( c) 120 ℃ ; ( d) 140 ℃ 2. 2 3%Cr 管线钢腐蚀产物膜的结构 图 4( a) 为 120 ℃、CO2 分压为 0. 8 MPa、流速为 1 m·s － 1 条件下 3% Cr 管线钢腐蚀产物膜截面的 SEM 背散射电子像． 从衬度上看，膜具有两层结构， 用白色直线人为标识出二者的分界． 由图 4( a) 可 知: 内外层膜结合较为紧密，这与如图 2( c) 所示的 宏观形貌一致; 而内层膜与金属基体之间存在较大 裂缝，可能是由于腐蚀产物膜与金属基体的热膨胀 系数不同，从高温高压釜中取出后由热应力导致的． 按图 4( a) 中灰线对腐蚀产物膜截面进行 EDS 线扫 描分析，得出 Cr、Fe 元素在内外层膜中的分布，如 图 4( b) 所示． 外层膜中基本无 Cr 元素存在，而内 层膜中的 Cr 含量明显高于基体，说明内外层膜的成 分有显著差别． 结合对内外层膜进行的 XRD 分析 可知( 图 5) ，外层膜主要成分是 FeCO3 ． 其他温度条 件下的结果也显示，膜具有两层结构，而且内层膜都 发生了 Cr 的富集． 2. 3 不同温度下腐蚀产物膜微观形貌 图 6 为 80 ～ 140 ℃条件下，3% Cr 管线钢腐蚀产 物膜表面的高倍 SEM 形貌． 80 ℃ 和 100 ℃ 时，从表 面可同时看到外层膜和内层膜: 外层膜具有晶体的 典型特征，晶粒形状规则，边缘平整; 内层膜则均匀 致密，出现龟裂状，开裂可能是试样从釜中取出后脱 水所致． 120 ℃ 时，腐蚀产物膜的外层变得致密，大 ·151·