·348 北京科技大学学报 第32卷 5um 图6腐蚀产物膜微观形貌.(a)3C:(b)X65 Fg6 Miemcom ic morphobgies of corosion product scales (a)3C (b)X65 能谱分析结果表明，X65腐蚀产物主要由 基体起到很好的保护作用. FC0组成，3C钢腐蚀产物除含基体的基本组成元 2.33Cr焊接接头腐蚀产物膜微观形貌及成分 素和腐蚀产生的0元素外，还含有少量的CaC等 图7为3C焊接接头腐蚀产物膜各个区域的 元素，其中Cr元素的质量分数达到26.29%，远高 表面微观形貌，从图中可见，母材、热影响区、焊 于基体的Cr含量，表明C元素在腐蚀产物膜内发 缝产物膜具有相似的特征，表面比较光滑平整， 生了富集，由于在腐蚀过程中FeC元素均容易与 膜较致密，这种致密的非晶态产物膜对基体具有 腐蚀介质发生反应，含C钢的阳极过程主要有下列 优越的保护性能[).图8为3C焊接接头中各微 四式的阳极反应发生，Fe与HCO3、CO反应生成 区基体、腐蚀产物膜表面及截面Cr含量的EDS FCO3,Cr与OH反应生成Cr的氢氧化物 分析结果，焊接接头基体中母材、热影响区和焊 Cr(0H)389) 缝中Cr的质量分数分别为3.16%、3.20%和 Fe→Fe2++2e (1) 4.86%,前两者含量相差不大，焊缝中Cr含量较 Fe+HCO3→FeC03+2e+H (2) 前两者略高.3C母材、热影响区和焊缝各个区 域腐蚀产物膜表面中C的质量分数分别为 Fe+CO3→FeC0a+2e (3) 26.29%、25.59%和37.78%，截面中Cr含量较 Cr+30H→Cr(0H)3+3e (4) 表面略高，产物膜中无论是表面还是截面，C含 FcCO3在饱和CO2弱酸性溶液中不稳定，易发生溶 量均远远高于相应区域基体的C含量，腐蚀产 解，而C生成的C(OH)3在饱和CO2弱酸性溶液 物膜的Cr含量为对应基体的8~13倍，与未焊 中稳定性较好，不易溶解，因此保留下来形成了 接的3C钢类似，焊接接头中各区域腐蚀产物膜 较致密的富C产物膜.该产物膜可有效地阻止腐 均存在C元素的富集，膜较致密，可有效地保护 蚀介质通过，到达基体表面的腐蚀介质较少，因此对 基体避免遭受进一步腐蚀1). 5μnm 图73C焊接接头腐蚀产物膜微观形貌，()母材：(b)热影响区；(c)焊缝 Fig 7 Micmcomn ic momphobgies of corrosion prduct scales n 3Cr wel joints (a)base metal (b)HAZ (c)wel metal 2.4动电位极化与电化学阻抗谱 -730mV、-711mV,3Cr钢较X65更正；3Cr钢的阴 图9为实验材料在饱和C02溶液中的动电位 极和阳极极化曲线都向左移动，自腐蚀电流减小，说 极化曲线，X653Cr钢的自腐蚀电位分别为 明C的添加一方面可降低管线钢的腐蚀倾向，另一北 京 科 技 大 学 学 报 第 32卷 图 6 腐蚀产物膜微观形貌．（ａ）3Ｃｒ；（ｂ） Ｘ65 Ｆｉｇ．6 Ｍｉｃｒｏｃｏｓｍｉｃｍｏｒｐｈｏｌｏｇｉｅｓｏｆｃｏｒｒｏｓｉｏｎｐｒｏｄｕｃｔｓｃａｌｅｓ：（ａ）3Ｃｒ；（ｂ） Ｘ65 能谱分析结果表明‚Ｘ65腐蚀产物主要由 ＦｅＣＯ3组成‚3Ｃｒ钢腐蚀产物除含基体的基本组成元 素和腐蚀产生的 Ｏ元素外‚还含有少量的 Ｃａ、Ｃｌ等 元素‚其中 Ｃｒ元素的质量分数达到 26∙29％‚远高 于基体的 Ｃｒ含量‚表明 Ｃｒ元素在腐蚀产物膜内发 生了富集．由于在腐蚀过程中 Ｆｅ、Ｃｒ元素均容易与 腐蚀介质发生反应‚含 Ｃｒ钢的阳极过程主要有下列 四式的阳极反应发生‚Ｆｅ与 ＨＣＯ — 3 、ＣＯ 2— 3 反应生成 ＦｅＣＯ3‚Ｃｒ与 ＯＨ — 反 应 生 成 Ｃｒ的 氢 氧 化 物 Ｃｒ（ＯＨ）3 ［8--9］． Ｆｅ Ｆｅ 2＋ ＋2ｅ （1） Ｆｅ＋ＨＣＯ — 3 ＦｅＣＯ3＋2ｅ＋Ｈ ＋ （2） Ｆｅ＋ＣＯ — 3 ＦｅＣＯ3＋2ｅ （3） Ｃｒ＋3ＯＨ — Ｃｒ（ＯＨ）3＋3ｅ （4） ＦｅＣＯ3在饱和 ＣＯ2弱酸性溶液中不稳定‚易发生溶 解‚而 Ｃｒ生成的 Ｃｒ（ＯＨ）3 在饱和 ＣＯ2 弱酸性溶液 中稳定性较好‚不易溶解 ［10］‚因此保留下来形成了 较致密的富 Ｃｒ产物膜．该产物膜可有效地阻止腐 蚀介质通过‚到达基体表面的腐蚀介质较少‚因此对 基体起到很好的保护作用． 2∙3 3Ｃｒ焊接接头腐蚀产物膜微观形貌及成分 图 7为 3Ｃｒ焊接接头腐蚀产物膜各个区域的 表面微观形貌．从图中可见‚母材、热影响区、焊 缝产物膜具有相似的特征‚表面比较光滑平整‚ 膜较致密．这种致密的非晶态产物膜对基体具有 优越的保护性能 ［6］．图 8为 3Ｃｒ焊接接头中各微 区基体、腐蚀产物膜表面及截面 Ｃｒ含量的 ＥＤＳ 分析结果．焊接接头基体中母材、热影响区和焊 缝中 Ｃｒ的 质 量 分 数 分 别 为 3∙16％、3∙20％ 和 4∙86％‚前两者含量相差不大‚焊缝中 Ｃｒ含量较 前两者略高．3Ｃｒ母材、热影响区和焊缝各个区 域腐 蚀 产 物 膜 表 面 中 Ｃｒ的 质 量 分 数 分 别 为 26∙29％、25∙59％和 37∙78％‚截面中 Ｃｒ含量较 表面略高‚产物膜中无论是表面还是截面‚Ｃｒ含 量均远远高于相应区域基体的 Ｃｒ含量．腐蚀产 物膜的 Ｃｒ含量为对应基体的 8～13倍‚与未焊 接的 3Ｃｒ钢类似‚焊接接头中各区域腐蚀产物膜 均存在 Ｃｒ元素的富集‚膜较致密‚可有效地保护 基体避免遭受进一步腐蚀 ［10］． 图 7 3Ｃｒ焊接接头腐蚀产物膜微观形貌．（ａ） 母材；（ｂ） 热影响区；（ｃ） 焊缝 Ｆｉｇ．7 Ｍｉｃｒｏｃｏｓｍｉｃｍｏｒｐｈｏｌｏｇｉｅｓｏｆｃｏｒｒｏｓｉｏｎｐｒｏｄｕｃｔｓｃａｌｅｓｉｎ3Ｃｒｗｅｌｄｊｏｉｎｔｓ：（ａ） ｂａｓｅｍｅｔａｌ；（ｂ） ＨＡＺ；（ｃ） ｗｅｌｄｍｅｔａｌ 2∙4 动电位极化与电化学阻抗谱 图 9为实验材料在饱和 ＣＯ2 溶液中的动电位 极化 曲 线．Ｘ65、3Ｃｒ钢 的 自 腐 蚀 电 位 分 别 为 —730ｍＶ、—711ｍＶ‚3Ｃｒ钢较 Ｘ65更正；3Ｃｒ钢的阴 极和阳极极化曲线都向左移动‚自腐蚀电流减小‚说 明 Ｃｒ的添加一方面可降低管线钢的腐蚀倾向‚另一 ·348·