第1期 柳伟等：油轮舱C0,0O,H,S-S0,湿气环境中低合金钢的腐蚀行为 .37. 5 mm 5 mm 团 5 mm 5mm 图4钢B和钢C腐蚀28后带有腐蚀产物膜和去除腐蚀产物膜后的宏观腐蚀形貌。(a)钢B带有腐蚀产物膜；(b)钢B去除腐蚀产 物膜；(c)钢C带有腐蚀产物膜；()钢C去除腐蚀产物膜 Fig 4 Mophologies of Steel B and SteelC w ith and w ithout cormsion scales fom ing after corosion for28d (a)StcelB.with corsion scals (b) Steel B.w ithout cormosion scales (c)SteelC with cormosion scales (d)SteelC without cormosion scales 变换的两个阶段，使试样处在周期性温湿度交替变 发生电化学腐蚀的条件，试样的表面形成了腐蚀电 换的环境之中，试样表面会形成冷凝水膜，而且冷 池.其中，腐蚀电池中的阳极反应形成的Fe+会与 凝水膜的厚度也会周期性地变化，混合气体中含有 溶液中分子或离子H20、HC0、C0、S0和S 酸性气体C02和SO2,会溶于冷凝水膜中，形成 进一步反应形成Fe(OH)2、FeCO3、FeSO4、FeS和 H2C03和H2S04·此外，混合气氛中的H2S气体在 FS-等.同时，在含有O2的情况下，腐蚀产物 水中有大的溶解度，也会溶解在试样表面的薄液膜 Fe(OH)2会被进一步氧化形成FOOH和FeO4 中，由于上述这三种酸性气体在冷凝液膜中的溶 由上节可知，钢的表面除上述腐蚀产物以外，还 解，使得试样的表面冷凝水膜具有较低的H值，接 存在元素S分析认为，混合气氛中存在O2,H2S被 近于2~4] 氧化所形成元素S而元素$会在钢基体和腐蚀产 由于钢表面这层酸性冷凝水膜的存在，具备了 物的表面附着（图3(c)在试样表面薄液膜存在 1-S 2-FeS 3FeS 4Fe00H 5-FC0,6-F,07-fs0 的情况下，所形成的元素S在水中发生溶解反应形 3462 28d 成H2S和H2S0,,该反应所产生的H2S和H2S04 进一步降低了冷凝液膜的H值并增强了介质的腐 蚀性，又可作为阴极去极化剂直接参与阴极反应， 此外，实验过程中反应容器内温湿度的变化会引起 21d 钢表面液膜厚度的变化，当试样表面水膜较厚时，腐 蚀产物膜中的FOOH会作为阴极去极化剂，也会参 14d 与腐蚀电池的阴极反应，还原为F色O4, 由以上分析可知，混合气氛中的酸性气体C02、 2030405060708090100 20) SO2和H2S通过降低冷凝液的pH值，以析氢反应 图5钢A在不同腐蚀时间下腐蚀产物膜的XRD谱 的形式参与阴极反应，氧化性气体O2通过吸氧反应 Fig 5 XRD pattems of corosion scales on SteelA after different cor 参与阴极反应，而且混合气氛中的02对H2$直接 rosion tie periods 化学还原形成元素S元素S即可通过形成H2S和第 1期 柳 伟等： 油轮舱 ＣＯ2--Ｏ2--Ｈ2Ｓ--ＳＯ2湿气环境中低合金钢的腐蚀行为 图 4 钢 Ｂ和钢 Ｃ腐蚀 28ｄ后带有腐蚀产物膜和去除腐蚀产物膜后的宏观腐蚀形貌．（ａ） 钢 Ｂ‚带有腐蚀产物膜；（ｂ） 钢 Ｂ‚去除腐蚀产 物膜；（ｃ） 钢 Ｃ‚带有腐蚀产物膜；（ｄ） 钢 Ｃ‚去除腐蚀产物膜 Ｆｉｇ．4 ＭｏｒｐｈｏｌｏｇｉｅｓｏｆＳｔｅｅｌＢａｎｄＳｔｅｅｌＣｗｉｔｈａｎｄｗｉｔｈｏｕｔｃｏｒｒｏｓｉｏｎｓｃａｌｅｓｆｏｒｍｉｎｇａｆｔｅｒｃｏｒｒｏｓｉｏｎｆｏｒ28ｄ：（ａ）ＳｔｅｅｌＢ‚ｗｉｔｈｃｏｒｒｏｓｉｏｎｓｃａｌｅｓ；（ｂ） ＳｔｅｅｌＢ‚ｗｉｔｈｏｕｔｃｏｒｒｏｓｉｏｎｓｃａｌｅｓ；（ｃ） ＳｔｅｅｌＣ‚ｗｉｔｈｃｏｒｒｏｓｉｏｎｓｃａｌｅｓ；（ｄ） ＳｔｅｅｌＣ‚ｗｉｔｈｏｕｔｃｏｒｒｏｓｉｏｎｓｃａｌｅｓ 变换的两个阶段‚使试样处在周期性温湿度交替变 图 5 钢 Ａ在不同腐蚀时间下腐蚀产物膜的 ＸＲＤ谱 Ｆｉｇ．5 ＸＲＤｐａｔｔｅｒｎｓｏｆｃｏｒｒｏｓｉｏｎｓｃａｌｅｓｏｎＳｔｅｅｌＡａｆｔｅｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｃｏｒ- ｒｏｓｉｏｎｔｉｍｅｐｅｒｉｏｄｓ 换的环境之中．试样表面会形成冷凝水膜‚而且冷 凝水膜的厚度也会周期性地变化．混合气体中含有 酸性气体 ＣＯ2 和 ＳＯ2‚会溶于冷凝水膜中‚形成 Ｈ2ＣＯ3和 Ｈ2ＳＯ4．此外‚混合气氛中的 Ｈ2Ｓ气体在 水中有大的溶解度‚也会溶解在试样表面的薄液膜 中．由于上述这三种酸性气体在冷凝液膜中的溶 解‚使得试样的表面冷凝水膜具有较低的 ｐＨ值‚接 近于 2～4 ［3］． 由于钢表面这层酸性冷凝水膜的存在‚具备了 发生电化学腐蚀的条件‚试样的表面形成了腐蚀电 池．其中‚腐蚀电池中的阳极反应形成的 Ｆｅ 2＋会与 溶液中分子或离子 Ｈ2Ｏ、ＨＣＯ － 3 、ＣＯ 2－ 3 、ＳＯ 2－ 4 和 Ｓ 2－ 进一步反应形成 Ｆｅ（ＯＨ）2、ＦｅＣＯ3、ＦｅＳＯ4、ＦｅＳ和 ＦｅＳ1－ｘ等．同时‚在含有 Ｏ2 的情况下‚腐蚀产物 Ｆｅ（ＯＨ）2会被进一步氧化形成 ＦｅＯＯＨ和 Ｆｅ3Ｏ4． 由上节可知‚钢的表面除上述腐蚀产物以外‚还 存在元素 Ｓ．分析认为‚混合气氛中存在 Ｏ2‚Ｈ2Ｓ被 氧化所形成元素 Ｓ‚而元素 Ｓ会在钢基体和腐蚀产 物的表面附着 （图 3（ｃ））．在试样表面薄液膜存在 的情况下‚所形成的元素 Ｓ在水中发生溶解反应形 成 Ｈ2Ｓ和 Ｈ2ＳＯ4 ［7］‚该反应所产生的 Ｈ2Ｓ和 Ｈ2ＳＯ4 进一步降低了冷凝液膜的 ｐＨ值并增强了介质的腐 蚀性‚又可作为阴极去极化剂直接参与阴极反应． 此外‚实验过程中反应容器内温湿度的变化会引起 钢表面液膜厚度的变化‚当试样表面水膜较厚时‚腐 蚀产物膜中的 ＦｅＯＯＨ会作为阴极去极化剂‚也会参 与腐蚀电池的阴极反应‚还原为 Ｆｅ3Ｏ4． 由以上分析可知‚混合气氛中的酸性气体 ＣＯ2、 ＳＯ2和 Ｈ2Ｓ通过降低冷凝液的 ｐＨ值‚以析氢反应 的形式参与阴极反应‚氧化性气体 Ｏ2通过吸氧反应 参与阴极反应‚而且混合气氛中的 Ｏ2 对 Ｈ2Ｓ直接 化学还原形成元素 Ｓ‚元素 Ｓ即可通过形成 Ｈ2Ｓ和 ·37·