D0L:10.13374/.issn1001-053x.2011.04.003 第33卷第4期 北京科技大学学报 Vol.33 No.4 2011年4月 Journal of University of Science and Technology Beijing Apr.2011 磷对低碳钢坑孔腐蚀扩展的影响 张恒12)区常万顺) 王小燕》曹国良) 陈学群) 1)海军工程大学理学院，武汉4300332)中国人民解放军92601部队，湛江5240093)马鞍山钢铁股份有限公司，马鞍山243000 ☒通信作者，Emai:j426@sina.com 摘要采用特殊设计的闭塞腐蚀电池实验，并利用能量色散谱仪分析腐蚀产物成分，研究了磷对低碳钢蚀孔扩展的影响机 理.结果表明：在模拟蚀孔的闭塞区钢样阳极表面沉积物中有磷酸根离子存在，在蚀孔活化腐蚀过程中，钢中磷转化成磷酸根 离子是在金属表面进行的，并形成磷酸盐沉积在金属表面，对蚀孔的扩展起抑制作用：磷含量不同的钢，表面沉积物中磷酸盐 及磷酸根离子含量可相差很大，从而对蚀孔扩展的抑制作用也会有明显差异：同一钢样中，由于磷的偏析，在蚀孔扩展过程中 高磷部位腐蚀速率较低，低磷部位腐蚀溶解速率较高，磷的偏析带导致了凸凹腐蚀沟槽的形成. 关键词低碳钢：磷：点蚀：腐蚀速率；磷酸盐 分类号TG172.5 Effect of phosphorus on the pitting propagation of low carbon steels ZHANG Heng),CHANG Wan-shun,WANG Xiao-yan),CAO Guo-liang",CHEN Xue-qun) 1)Naval University of Engineering,Wuhan 430033,China 2)PLA Troops of 92601.Zhanjiang 524009,China 3)Maanshan Iron Steel Co.Ltd.Maanshan 243000.China Corresponding author.E-mail:jzy426@sina.com ABSTRACT The effect of phosphorus on the pitting propagation of low carbon steels was studied by specific occluded corrosion cell tests and by analyzing the corrosion products with an energy dispersive spectrometer.The results showed that there were phosphate ions in sediments on the surface of the steels in the occluded hole.and the phosphate ions were the production of phosphorus in the steels. During the activation of pits in corrosion,phosphorus converted into phosphate ions on the surface of the metal,then phosphates formed and deposited,and these phosphates inhibited the propagation of pits.Different contents of phosphorus in the steels could lead to a great difference of phosphate content on the surface of the steels,and the effects of pit propagation inhibition had a large difference too. In the same steel sample,because of phosphorus segregation,the corrosion rate was lower in the region of high phosphorus content than that of low phosphorus content.The formation of convexo-concave corrosion grooves was due to phosphorus segregation KEY WORDS low carbon steel:phosphorus:corrosion rate:pitting:phosphates 对于磷在耐候钢中的作用机理研究认为]， 展有重要影响：磷的偏析会使轧制钢板的孔壁形成 磷可能对非晶态致密锈层的形成有促进作用；但磷平行的带状沟槽：当钢中磷的质量分数降低到 对低碳钢海水腐蚀过程的影响研究较少.20世纪 0.008%以下时，坑孔腐蚀扩展速率会陡然加快.针 70年代，日本的博光内藤等[)曾对磷的影响进行过 对这些腐蚀现象及规律，本研究选用五种不同磷含 初步研究认为，钢中的P、W和Mo等元素在溶液中 量的典型实验用钢，以闭塞腐蚀电池实验为主，设计 可形成XO:类型的离子(X代表P、W和Mo等元 了一系列辅助实验来探索磷对坑孔腐蚀扩展影响的 素)，这些离子产生微溶的金属盐，在阳极活化区沉 机理. 淀，从而抑制了阳极反应；但是博光内藤的研究还缺 1实验材料 少充分的实验证明. 通过闭塞腐蚀电池实验及室内挂片实验可以发 选用了四种磷含量差别较大的低碳钢(A一D) 现-，钢中磷含量及偏析对低碳钢坑孔腐蚀的扩 和一种耐候钢(E),五种钢均为热轧状态且经过充 收稿日期：2010-04-06第 33 卷 第 4 期 2011 年 4 月 北京科技大学学报 Journal of University of Science and Technology Beijing Vol． 33 No． 4 Apr． 2011 磷对低碳钢坑孔腐蚀扩展的影响 张 恒1，2)  常万顺1) 王小燕3) 曹国良1) 陈学群1) 1) 海军工程大学理学院，武汉 430033 2) 中国人民解放军 92601 部队，湛江 524009 3) 马鞍山钢铁股份有限公司，马鞍山 243000  通信作者，E-mail: jzy426@ sina． com 摘 要 采用特殊设计的闭塞腐蚀电池实验，并利用能量色散谱仪分析腐蚀产物成分，研究了磷对低碳钢蚀孔扩展的影响机 理． 结果表明: 在模拟蚀孔的闭塞区钢样阳极表面沉积物中有磷酸根离子存在，在蚀孔活化腐蚀过程中，钢中磷转化成磷酸根 离子是在金属表面进行的，并形成磷酸盐沉积在金属表面，对蚀孔的扩展起抑制作用; 磷含量不同的钢，表面沉积物中磷酸盐 及磷酸根离子含量可相差很大，从而对蚀孔扩展的抑制作用也会有明显差异; 同一钢样中，由于磷的偏析，在蚀孔扩展过程中 高磷部位腐蚀速率较低，低磷部位腐蚀溶解速率较高，磷的偏析带导致了凸凹腐蚀沟槽的形成． 关键词 低碳钢; 磷; 点蚀; 腐蚀速率; 磷酸盐 分类号 TG172. 5 Effect of phosphorus on the pitting propagation of low carbon steels ZHANG Heng1，2)  ，CHANG Wan-shun1) ，WANG Xiao-yan3) ，CAO Guo-liang1) ，CHEN Xue-qun1) 1) Naval University of Engineering，Wuhan 430033，China 2) PLA Troops of 92601，Zhanjiang 524009，China 3) Maanshan Iron ＆ Steel Co． Ltd． ，Maanshan 243000，China  Corresponding author，E-mail: jzy426@ sina． com ABSTRACT The effect of phosphorus on the pitting propagation of low carbon steels was studied by specific occluded corrosion cell tests and by analyzing the corrosion products with an energy dispersive spectrometer． The results showed that there were phosphate ions in sediments on the surface of the steels in the occluded hole，and the phosphate ions were the production of phosphorus in the steels． During the activation of pits in corrosion，phosphorus converted into phosphate ions on the surface of the metal，then phosphates formed and deposited，and these phosphates inhibited the propagation of pits． Different contents of phosphorus in the steels could lead to a great difference of phosphate content on the surface of the steels，and the effects of pit propagation inhibition had a large difference too． In the same steel sample，because of phosphorus segregation，the corrosion rate was lower in the region of high phosphorus content than that of low phosphorus content． The formation of convexo-concave corrosion grooves was due to phosphorus segregation． KEY WORDS low carbon steel; phosphorus; corrosion rate; pitting; phosphates 收稿日期: 2010--04--06 对于磷在耐候钢中的作用机理研究认为［1--2］， 磷可能对非晶态致密锈层的形成有促进作用; 但磷 对低碳钢海水腐蚀过程的影响研究较少． 20 世纪 70 年代，日本的博光内藤等［3］曾对磷的影响进行过 初步研究认为，钢中的 P、W 和 Mo 等元素在溶液中 可形成 XOn － 4 类型的离子( X 代表 P、W 和 Mo 等元 素) ，这些离子产生微溶的金属盐，在阳极活化区沉 淀，从而抑制了阳极反应; 但是博光内藤的研究还缺 少充分的实验证明． 通过闭塞腐蚀电池实验及室内挂片实验可以发 现［4--6］，钢中磷含量及偏析对低碳钢坑孔腐蚀的扩 展有重要影响: 磷的偏析会使轧制钢板的孔壁形成 平行的带状沟槽; 当钢中磷的质量分数降低到 0. 008% 以下时，坑孔腐蚀扩展速率会陡然加快． 针 对这些腐蚀现象及规律，本研究选用五种不同磷含 量的典型实验用钢，以闭塞腐蚀电池实验为主，设计 了一系列辅助实验来探索磷对坑孔腐蚀扩展影响的 机理． 1 实验材料 选用了四种磷含量差别较大的低碳钢( A--D) 和一种耐候钢( E) ，五种钢均为热轧状态且经过充 DOI:10.13374/j.issn1001-053x.2011.04.003