交流电流密度对X65钢在碳酸盐/碳酸氢盐溶液中腐蚀行为的影响

第36卷第8期 北京科技大学学报 Vol.36 No.8 2014年8月 Journal of University of Science and Technology Beijing Aug.2014 交流电流密度对X65钢在碳酸盐/碳酸氢盐溶液中腐 蚀行为的影响 朱 敏四，杜翠薇，李晓刚，刘智勇，赵天亮，李琼，贾静焕 北京科技大学新材料技术研究院，北京100083 ☒通信作者，E-mail:zmii2009@163.com 摘要通过极化曲线测试、浸泡实验和表面分析技术研究了不同交流电流密度对X65钢在碳酸盐/碳酸氢盐溶液中腐蚀行 为的影响.随交流电流密度的增加，钝化区宽度明显变窄，点蚀击破电位负移，维钝电流密度增大，腐蚀速率增加.在低交流 电流密度下(<100A·m2),维钝电流密度、点蚀程度和腐蚀速率均略增加：在高交流电流密度下（≥100A·m2),维钝电流密 度、点蚀程度和腐蚀速率均快速增加. 关键词钢腐蚀：交流电场：电流密度：碳酸盐；碳酸氢盐：腐蚀速率 分类号TG172 Effects of AC current density on the corrosion behavior of X65 steel in carbon- ate/bicarbonate solutions ZHU Min,DU Cui-wei,LI Xiao-gang,LIU Zhi-yong,ZHAO Tian-liang,LI Qiong,JIA Jing-huan Institute of Advanced Materials,University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083.China Corresponding author,E-mail:zmii2009@163.com. ABSTRACT The effects of AC current density on the corrosion behavior of X65 steel in concentrated carbonate/bicarbonate solutions were studied by potentiodynamic polarization curve measurement,immersion testing and the surface characterization technique.When the AC current density increases,the passive region significantly narrows,the pitting potential negatively shifts,the passive current density increases,and the corrosion of X65 steel accelerates.At low AC current density (<100A'm2)the passive current density, the pitting corrosion degree and the corrosion rate slightly increase with the increasing of AC current density,but at high AC current density (100A*m-2),they increase rapidly. KEY WORDS steel corrosion:AC electric field;current density:carbonates;bicarbonates;corrosion rate 随着电力、能源以及交通行业的飞速发展，由于 交流腐蚀问题日益突出，因此交流腐蚀问题逐渐得 地理位置的限制，埋地金属管道与高压输电线路或 到重视囿 电气化铁路并行或交叉铺设的情况越来越多，甚至 目前国内外专家学者围绕交流腐蚀问题已经开 都集中在一个局部地区，形成所谓的“公共走廊”. 展了一些研究-回，取得了一定的成果：但由于交 在这种情况下，在埋地管道附近的架空高压交流输 流腐蚀的影响因素众多，其腐蚀过程较复杂，目前对 电线路或交流电气化铁路将会对埋地管道产生交流 于交流腐蚀的研究尚处于探讨阶段.交流腐蚀的机 干扰，导致管道加速腐蚀破坏-.近20多年来， 理有多种，如法拉第整流效应-0、阳极反应的去 在德国、加拿大、美国等地报道了多起由交流腐蚀造 极化作用、阳极反应的不可逆性6-1切和交流电 成的燃气和石油管道泄漏的案例-习，埋地管道的 压在金属/介质界面的振荡作用-网，各腐蚀机理 收稿日期：201305-30 基金项目：国家自然科学基金资助项目(51371036,51131001) DOI:10.13374/j.issn1001-053x.2014.08.013:http://journals.ustb.edu.cn

第 36 卷 第 8 期 2014 年 8 月 北京科技大学学报 Journal of University of Science and Technology Beijing Vol． 36 No． 8 Aug． 2014 交流电流密度对 X65 钢在碳酸盐 /碳酸氢盐溶液中腐 蚀行为的影响 朱 敏，杜翠薇，李晓刚，刘智勇，赵天亮，李 琼，贾静焕 北京科技大学新材料技术研究院，北京 100083  通信作者，E-mail: zmii2009@ 163． com 摘 要 通过极化曲线测试、浸泡实验和表面分析技术研究了不同交流电流密度对 X65 钢在碳酸盐/碳酸氢盐溶液中腐蚀行 为的影响． 随交流电流密度的增加，钝化区宽度明显变窄，点蚀击破电位负移，维钝电流密度增大，腐蚀速率增加． 在低交流 电流密度下( ＜ 100 A·m － 2 ) ，维钝电流密度、点蚀程度和腐蚀速率均略增加; 在高交流电流密度下( ≥100 A·m － 2 ) ，维钝电流密 度、点蚀程度和腐蚀速率均快速增加． 关键词 钢腐蚀; 交流电场; 电流密度; 碳酸盐; 碳酸氢盐; 腐蚀速率 分类号 TG 172 Effects of AC current density on the corrosion behavior of X65 steel in carbon￾ate /bicarbonate solutions ZHU Min ，DU Cui-wei，LI Xiao-gang，LIU Zhi-yong，ZHAO Tian-liang，LI Qiong，JIA Jing-huan Institute of Advanced Materials，University of Science and Technology Beijing，Beijing 100083，China  Corresponding author，E-mail: zmii2009@ 163． com． ABSTＲACT The effects of AC current density on the corrosion behavior of X65 steel in concentrated carbonate / bicarbonate solutions were studied by potentiodynamic polarization curve measurement，immersion testing and the surface characterization technique． When the AC current density increases，the passive region significantly narrows，the pitting potential negatively shifts，the passive current density increases，and the corrosion of X65 steel accelerates． At low AC current density ( ＜ 100 A·m － 2 ) the passive current density， the pitting corrosion degree and the corrosion rate slightly increase with the increasing of AC current density，but at high AC current density ( ≥100 A·m － 2 ) ，they increase rapidly． KEY WOＲDS steel corrosion; AC electric field; current density; carbonates; bicarbonates; corrosion rate 收稿日期: 2013--05--30 基金项目: 国家自然科学基金资助项目( 51371036，51131001) DOI: 10． 13374 /j． issn1001--053x． 2014． 08． 013; http: / /journals． ustb． edu． cn 随着电力、能源以及交通行业的飞速发展，由于 地理位置的限制，埋地金属管道与高压输电线路或 电气化铁路并行或交叉铺设的情况越来越多，甚至 都集中在一个局部地区，形成所谓的“公共走廊”． 在这种情况下，在埋地管道附近的架空高压交流输 电线路或交流电气化铁路将会对埋地管道产生交流 干扰，导致管道加速腐蚀破坏［1 － 2］． 近 20 多年来， 在德国、加拿大、美国等地报道了多起由交流腐蚀造 成的燃气和石油管道泄漏的案例［3 － 5］，埋地管道的 交流腐蚀问题日益突出，因此交流腐蚀问题逐渐得 到重视［6］． 目前国内外专家学者围绕交流腐蚀问题已经开 展了一些研究［7 － 12］，取得了一定的成果; 但由于交 流腐蚀的影响因素众多，其腐蚀过程较复杂，目前对 于交流腐蚀的研究尚处于探讨阶段． 交流腐蚀的机 理有多种，如法拉第整流效应［13 － 14］、阳极反应的去 极化作用［15］、阳极反应的不可逆性［16 － 17］和交流电 压在金属/介质界面的振荡作用［18 － 19］，各腐蚀机理

·1078 北京科技大学学报 第36卷 对交流腐蚀现象的解释各有局限性，未能达成一致， 号发生器对试样施加同上的正弦波信号，函数信号 同时交流腐蚀的判断指标也未统一，这使得对交流 发生器的正极接试样，负极接石墨电极，实验示意图 腐蚀进行准确预测及合理评价变得尤为困难.因而 见图2.实验结束后，取出试样去除腐蚀产物，乙醇 对交流腐蚀研究领域进行广泛而深入的基础研究具 和去离子水清洗，冷风吹干，放入干燥皿中，称重，计 有重要的现实意义和理论价值. 算其腐蚀速率.采用Quanta250型扫描电镜对去除 CO号ˉ/HCO溶液是一种典型的高pH值环境 腐蚀产物后的试样进行腐蚀微观形貌观察. 体系，管道经常处于这种环境介质中并发生腐蚀，故 开关 交流腐蚀可能发生在这种介质中，因而本文选用该 变阻器 介质进行研究 保险丝 本文通过极化曲线测试及浸泡实验研究不同交 电 流电流密度对X65钢在CO?HC0;溶液中腐蚀行 MN 为的影响，并结合其影响规律和腐蚀形貌观察对交 流腐蚀机理进行了初步探讨. 1实验方法 参比电极 实验材料采用国产X65管线钢，取自实际运行 管道.X65钢的组织主要由铁素体和珠光体组成， 溶被 主要化学成分（质量分数）为：C0.08%,Si0.22%, 图1测试系统示意图 Mn1.62%,P0.011%,S0.001%,Ni0.02%,Cr Fig.I Schematic diagram of the test system 0.02%,Nb0.04%,Mo0.004%,V0.02%.实验溶 液介质0.5molL-1Na,C03+0.75mol·L-1NaHC03, pH9.32.电化学试样尺寸为10mm×10mm×3 mm,浸泡实验试样尺寸为20mm×20mm×3mm,背 面点焊引出C导线，并用环氧树脂包封.实验前， 试样用SiC水砂纸从60逐级打磨至1500，依次用 无水乙醇和去离子水清洗，吹干待用.其中浸泡实 验开始前对试样进行称重.为避免温度因素的影 试样 石 响，采用恒温水浴锅控制实验温度为25℃ 采用PARSTAT.2273电化学测试系统测试X65 钢的极化曲线.实验采用三电极体系，工作电极为 X65钢试样（工作电极面积为1cm),辅助电极为铂 图2浸泡实验示意图 片，参比电极为饱和甘汞电极(SCE).测试时首先 Fig.2 Schematic diagram of immersion test 将工作电极在-1.0V下预极化3min,以去除电极 表面在空气中形成的氧化膜，然后将工作电极在溶 2 实验结果 液中静置1h后以1mV·s-的扫描速率进行动电位 2.1极化曲线 极化实验，扫描范围为-1.0~1.5V.极化曲线测 图3为不同交流电流密度作用下X65钢的极 试的实验装置如图1，通过外电路的AT1645-3函数 化曲线.从图3可知，交流电流密度对阳极极化曲 信号发生器对试样施加不同的交流电流密度(0、 线的影响较大，对阴极极化曲线的影响相对较小. 30、50、100、150、200和275A·m-2),频率为50Hz的 随交流电流密度的增加，钝化区宽度明显变窄，点蚀 正弦波信号.实验时通过调节图2中的滑动变阻 击破电位负移，维钝电流密度增大，其拟合值见表 器，准确控制实验所需的电流值，外电路的正极接试 1.从表1中可知：在低交流电流密度下(<100A· 样，负极接石墨电极，其中500uF电容防止电化学 m2),维钝电流密度略增大：在高交流电流密度下 测试系统对交流电源的干扰，4.2H电感以防止交 （≥100A·m-2),维钝电流密度快速增大.这说明交 流电对电化学测试系统产生干扰. 流电流密度对X65钢在COˉ/HCO?溶液中形成的 浸泡实验时间为48h,采用AT1645-3函数信 钝化膜具有一定的破坏作用，使生成的钝化膜保护

北 京 科 技 大 学 学 报 第 36 卷 对交流腐蚀现象的解释各有局限性，未能达成一致， 同时交流腐蚀的判断指标也未统一，这使得对交流 腐蚀进行准确预测及合理评价变得尤为困难． 因而 对交流腐蚀研究领域进行广泛而深入的基础研究具 有重要的现实意义和理论价值． CO2 － 3 /HCO － 3 溶液是一种典型的高 pH 值环境 体系，管道经常处于这种环境介质中并发生腐蚀，故 交流腐蚀可能发生在这种介质中，因而本文选用该 介质进行研究． 本文通过极化曲线测试及浸泡实验研究不同交 流电流密度对 X65 钢在 CO2 － 3 /HCO － 3 溶液中腐蚀行 为的影响，并结合其影响规律和腐蚀形貌观察对交 流腐蚀机理进行了初步探讨． 1 实验方法 实验材料采用国产 X65 管线钢，取自实际运行 管道． X65 钢的组织主要由铁素体和珠光体组成， 主要化学成分( 质量分数) 为: C 0. 08% ，Si 0. 22% ， Mn 1. 62% ，P 0. 011% ，S 0. 001% ，Ni 0. 02% ，Cr 0. 02% ，Nb 0. 04% ，Mo 0. 004% ，V 0. 02% ． 实验溶 液介质 0. 5 mol·L － 1 Na2 CO3 + 0. 75 mol·L － 1 NaHCO3， pH 9. 32． 电化学 试 样 尺 寸 为 10 mm × 10 mm × 3 mm，浸泡实验试样尺寸为 20 mm × 20 mm × 3 mm，背 面点焊引出 Cu 导线，并用环氧树脂包封． 实验前， 试样用 SiC 水砂纸从 60# 逐级打磨至 1500# ，依次用 无水乙醇和去离子水清洗，吹干待用． 其中浸泡实 验开始前对试样进行称重． 为避免温度因素的影 响，采用恒温水浴锅控制实验温度为 25 ℃ ． 采用 PAＲSTAT2273 电化学测试系统测试 X65 钢的极化曲线． 实验采用三电极体系，工作电极为 X65 钢试样( 工作电极面积为 1 cm2 ) ，辅助电极为铂 片，参比电极为饱和甘汞电极( SCE) ． 测试时首先 将工作电极在 － 1. 0 V 下预极化 3 min，以去除电极 表面在空气中形成的氧化膜，然后将工作电极在溶 液中静置 1 h 后以 1 mV·s － 1的扫描速率进行动电位 极化实验，扫描范围为 － 1. 0 ～ 1. 5 V． 极化曲线测 试的实验装置如图 1，通过外电路的 AT1645--3 函数 信号发生器对试样施加不同的交流电流密度( 0、 30、50、100、150、200 和275 A·m － 2 ) ，频率为50 Hz 的 正弦波信号． 实验时通过调节图 2 中的滑动变阻 器，准确控制实验所需的电流值，外电路的正极接试 样，负极接石墨电极，其中 500 μF 电容防止电化学 测试系统对交流电源的干扰，4. 2 H 电感以防止交 流电对电化学测试系统产生干扰． 浸泡实验时间为 48 h，采用 AT1645--3 函数信 号发生器对试样施加同上的正弦波信号，函数信号 发生器的正极接试样，负极接石墨电极，实验示意图 见图 2． 实验结束后，取出试样去除腐蚀产物，乙醇 和去离子水清洗，冷风吹干，放入干燥皿中，称重，计 算其腐蚀速率． 采用 Quanta250 型扫描电镜对去除 腐蚀产物后的试样进行腐蚀微观形貌观察． 图 1 测试系统示意图 Fig． 1 Schematic diagram of the test system 图 2 浸泡实验示意图 Fig． 2 Schematic diagram of immersion test 2 实验结果 2. 1 极化曲线 图 3 为不同交流电流密度作用下 X65 钢的极 化曲线． 从图 3 可知，交流电流密度对阳极极化曲 线的影响较大，对阴极极化曲线的影响相对较小． 随交流电流密度的增加，钝化区宽度明显变窄，点蚀 击破电位负移，维钝电流密度增大，其拟合值见表 1． 从表 1 中可知: 在低交流电流密度下( ＜ 100 A· m － 2 ) ，维钝电流密度略增大; 在高交流电流密度下 ( ≥100 A·m － 2 ) ，维钝电流密度快速增大． 这说明交 流电流密度对 X65 钢在 CO2 － 3 /HCO － 3 溶液中形成的 钝化膜具有一定的破坏作用，使生成的钝化膜保护 · 8701 ·

第8期 朱敏等：交流电流密度对X65钢在碳酸盐/碳酸氢盐溶液中腐蚀行为的影响 ·1079· 性能下降.低交流电流密度时，这种破坏作用较小； 电流密度作用时，在试样表面的较多区域都出现了 高交流电流密度作用下，对钝化膜的破坏作用明显 点蚀坑，且点蚀坑间有融合连接的趋势，腐蚀形态呈 加强 现局部腐蚀特征，点蚀程度随交流电流密度增加而 愈明显 1.5 交流电引起X65钢发生点蚀，相似于溶液中氯 1.0H 离子的作用机理0,20.氯离子引起腐蚀破坏是由于 氯离子能够穿过钝化膜，与膜中金属阳离子生成可 0.5 -0Am2 30A·m2 溶的络合物而使钝化膜溶解，形成点蚀核而加速腐 -50A·m2 100A·m3 蚀：而交流电引起点蚀是由于交流电对其钝化膜的 150Am3 不均匀破坏造成的圆.交流腐蚀发生时，当进入交 0.5 200A·m2 275A·m2 流腐蚀阴极半周期时，产生的蚀孔内发生钝化，钝化 膜的存在保护了蚀孔表面，使其不再发生溶解而扩 10 10910 10 10-2 大，但在交流腐蚀阳极半周期内，钝化膜被局部击 A·cm 图3不同交流电流密度下X65钢的极化曲线 破，从而产生密度及大小不同的蚀孔，诱发局部腐 Fig.3 Polarization curves of X65 steel tested at various AC current 蚀凶.交流电流密度越大，对其钝化膜的破坏作用 densities 越强（由图3可知），因而高交流电流密度作用下试 相关研究表明0-)，在交流电作用下引起钝化 样表面的点蚀程度更高，腐蚀程度越严重 膜的破坏是由于在高交变幅值施加的条件下，电位 图5为不同交流电流密度作用下X65钢的腐 发生瞬间变化，电位极易从阴极极化区穿过阳极活 蚀速率.从图5可知，随交流电流密度的增加，X65 化区进入钝化区或过钝化区，然后再返回阴极极化 钢的腐蚀速率增加.低交流电流密度作用时(<100 区，这种瞬间电极电位波动，在电极上引起了一个复 A·m),其腐蚀速率略有增加；高交流电流密度作 杂的电流流动，相对时间平均的结果，增加了维钝电 用时（≥100A·m2),腐蚀速率增加幅度较大，如 流密度.外加交流电流密度越大时，这种效应越明 IAc从100Am-2增加至275A·m-2时，X65钢的腐蚀 显，维钝电流密度增大越明显 速率由0.163mma-1增加至0.395mm·a1.这表明 交流电流密度的施加能在一定程度上加速X65钢 表1拟合得到的电化学参数 Table 1 Fitted electrochemical parameters 的腐蚀发生，不同交流电流密度对X65钢腐蚀发生 的影响程度有所差异，高交流电流密度相比低电流 交流电流密度， 维钝电流密度， Ixc/(A.m-2) 1/(A.cm-2) 点蚀电位V 密度的加速腐蚀作用效果更为明显，从图4中也可 0 7.66×10-6 0.882 说明这一趋势. 30 9.99×10-6 0.525 当无交流电施加时，X65钢的腐蚀速率很小 50 9.63×10-6 0.439 当试样上施加交流电时，阴阳极反应在0.02s周期 100 2.12×10-5 0.328 内交替进行，阳极极化过程中加速金属的溶解，阴极 150 3.32×10-5 0.198 极化过程减缓腐蚀的发生，但交流电正半周期内金 200 6.25×10-5 0.156 属阳极溶解电流密度的增大量高于负半周期内的减 275 7.47×10-5 0.116 小量，阴阳极反应互相促进，使X65钢的电极反 应处于加速状态.根据双电层电容原理，随交流电 2.2浸泡实验 流密度的增加，流经反应电阻的电流增大，电极反应 图4为不同交流电流密度作用下X65钢去腐 的进程加快，腐蚀加速进行 蚀产物后的微观形貌.从图4可知，交流腐蚀导致 3结论 的腐蚀形态与氯离子引起的点蚀类似，不同交流电 流密度作用下X65钢的腐蚀形貌有所差异.无交流 (1)随交流电流密度的增加，钝化区宽度明显 电施加时，试样发生均匀腐蚀，腐蚀程度轻微：低交 变窄，点蚀击破电位负移，维钝电流密度增大 流电流密度作用时，试样表面出现极少的微小孔蚀， (2)低交流电流密度下(<100A·m2),维钝电 主要呈现均匀腐蚀形态，腐蚀形貌接近，试样表面的 流密度和腐蚀速率均略增大；高交流电流密度下 点蚀程度随交流电流密度增加而略有增加：高交流 (≥100A·m2),维钝电流密度和腐蚀速率均快速

第 8 期 朱 敏等: 交流电流密度对 X65 钢在碳酸盐/碳酸氢盐溶液中腐蚀行为的影响 性能下降． 低交流电流密度时，这种破坏作用较小; 高交流电流密度作用下，对钝化膜的破坏作用明显 加强． 图 3 不同交流电流密度下 X65 钢的极化曲线 Fig． 3 Polarization curves of X65 steel tested at various AC current densities 相关研究表明［20 － 23］，在交流电作用下引起钝化 膜的破坏是由于在高交变幅值施加的条件下，电位 发生瞬间变化，电位极易从阴极极化区穿过阳极活 化区进入钝化区或过钝化区，然后再返回阴极极化 区，这种瞬间电极电位波动，在电极上引起了一个复 杂的电流流动，相对时间平均的结果，增加了维钝电 流密度． 外加交流电流密度越大时，这种效应越明 显，维钝电流密度增大越明显． 表 1 拟合得到的电化学参数 Table 1 Fitted electrochemical parameters 交流电流密度， IAC /( A·m － 2 ) 维钝电流密度， Ip /( A·cm － 2 ) 点蚀电位/V 0 7. 66 × 10 － 6 0. 882 30 9. 99 × 10 － 6 0. 525 50 9. 63 × 10 － 6 0. 439 100 2. 12 × 10 － 5 0. 328 150 3. 32 × 10 － 5 0. 198 200 6. 25 × 10 － 5 0. 156 275 7. 47 × 10 － 5 0. 116 2. 2 浸泡实验 图 4 为不同交流电流密度作用下 X65 钢去腐 蚀产物后的微观形貌． 从图 4 可知，交流腐蚀导致 的腐蚀形态与氯离子引起的点蚀类似，不同交流电 流密度作用下 X65 钢的腐蚀形貌有所差异． 无交流 电施加时，试样发生均匀腐蚀，腐蚀程度轻微; 低交 流电流密度作用时，试样表面出现极少的微小孔蚀， 主要呈现均匀腐蚀形态，腐蚀形貌接近，试样表面的 点蚀程度随交流电流密度增加而略有增加; 高交流 电流密度作用时，在试样表面的较多区域都出现了 点蚀坑，且点蚀坑间有融合连接的趋势，腐蚀形态呈 现局部腐蚀特征，点蚀程度随交流电流密度增加而 愈明显． 交流电引起 X65 钢发生点蚀，相似于溶液中氯 离子的作用机理［10，24］． 氯离子引起腐蚀破坏是由于 氯离子能够穿过钝化膜，与膜中金属阳离子生成可 溶的络合物而使钝化膜溶解，形成点蚀核而加速腐 蚀; 而交流电引起点蚀是由于交流电对其钝化膜的 不均匀破坏造成的［23］． 交流腐蚀发生时，当进入交 流腐蚀阴极半周期时，产生的蚀孔内发生钝化，钝化 膜的存在保护了蚀孔表面，使其不再发生溶解而扩 大，但在交流腐蚀阳极半周期内，钝化膜被局部击 破，从而产生密度及大小不同的蚀孔，诱发局部腐 蚀［25］． 交流电流密度越大，对其钝化膜的破坏作用 越强( 由图 3 可知) ，因而高交流电流密度作用下试 样表面的点蚀程度更高，腐蚀程度越严重． 图 5 为不同交流电流密度作用下 X65 钢的腐 蚀速率． 从图 5 可知，随交流电流密度的增加，X65 钢的腐蚀速率增加． 低交流电流密度作用时( ＜ 100 A·m － 2 ) ，其腐蚀速率略有增加; 高交流电流密度作 用时( ≥100 A·m － 2 ) ，腐蚀速率增加幅度较大，如 IAC从 100 A·m － 2增加至 275 A·m － 2时，X65 钢的腐蚀 速率由0. 163 mm·a － 1增加至0. 395 mm·a － 1 ． 这表明 交流电流密度的施加能在一定程度上加速 X65 钢 的腐蚀发生，不同交流电流密度对 X65 钢腐蚀发生 的影响程度有所差异，高交流电流密度相比低电流 密度的加速腐蚀作用效果更为明显，从图 4 中也可 说明这一趋势． 当无交流电施加时，X65 钢的腐蚀速率很小． 当试样上施加交流电时，阴阳极反应在 0. 02 s 周期 内交替进行，阳极极化过程中加速金属的溶解，阴极 极化过程减缓腐蚀的发生，但交流电正半周期内金 属阳极溶解电流密度的增大量高于负半周期内的减 小量［26］，阴阳极反应互相促进，使 X65 钢的电极反 应处于加速状态． 根据双电层电容原理，随交流电 流密度的增加，流经反应电阻的电流增大，电极反应 的进程加快，腐蚀加速进行． 3 结论 ( 1) 随交流电流密度的增加，钝化区宽度明显 变窄，点蚀击破电位负移，维钝电流密度增大． ( 2) 低交流电流密度下( ＜ 100 A·m － 2 ) ，维钝电 流密度和腐蚀速率均略增大; 高交流电流密度下 ( ≥100 A·m － 2 ) ，维钝电流密度和腐蚀速率均快速 · 9701 ·

·1080· 北京科技大学学报 第36卷 100 am 100m 100m 100m. 100Hn 100m 图4不同交流电流密度下X65钢去腐蚀产物后的微观形貌.(a)0Am2:(b)30Am2:(c)50Am2:(d)100Am2:(e)150A· m-2:(0200Am-2:(g)275Am2 Fig.4 Micro-morphologies of X65 steel tested at various AC current densities after removing the corrosion product:(a)0Am2:(b)30A-m2; (c)50Am2:(d)100Am2:(e)150Am2:(0200Am-2:(g275Am2 增大. 0.40 (3)低交流电流密度作用时，X65钢的腐蚀形 035 貌接近，试样表面的点蚀程度随交流电流密度增 030 035 加而略增加：高交流电流密度作用时，点蚀程度 加剧. 0.20 0.15 参考文献 0.10 [Wakelin R G,Sheldon C.Investigation and mitigation of AC cor- 0.05 rosion on a 300 mm natural gas pipeline//Corrosion 2004.New 0 50100150200250300 Orleans,2004:NACE-04205 1(A.m Ding QM.Electrochemical Stdy on the Impact of the AC to Buried Pipeline [Dissertation].Beijing:China University of Petroleum, 图5不同交流电流密度下X65钢的腐蚀速率 2010 Fig.5 Corrosion rate of X65 steel tested at different AC current den- (丁清苗.电化学方法研究交流干扰对埋地管线的影响[学位 sities 论文].北京：中国石油大学，2010)

北 京 科 技 大 学 学 报 第 36 卷 图 4 不同交流电流密度下 X65 钢去腐蚀产物后的微观形貌． ( a) 0 A·m － 2 ; ( b) 30 A·m － 2 ; ( c) 50 A·m － 2 ; ( d) 100 A·m － 2 ; ( e) 150 A· m － 2 ; ( f) 200 A·m － 2 ; ( g) 275 A·m － 2 Fig． 4 Micro-morphologies of X65 steel tested at various AC current densities after removing the corrosion product: ( a) 0 A·m － 2 ; ( b) 30 A·m － 2 ; ( c) 50 A·m － 2 ; ( d) 100 A·m － 2 ; ( e) 150 A·m － 2 ; ( f) 200 A·m － 2 ; ( g) 275 A·m － 2 图 5 不同交流电流密度下 X65 钢的腐蚀速率 Fig． 5 Corrosion rate of X65 steel tested at different AC current den￾sities 增大． ( 3) 低交流电流密度作用时，X65 钢的腐蚀形 貌接近，试样表面的点蚀程度随交流电流密度增 加而略 增 加; 高 交 流 电 流 密 度 作 用 时，点 蚀 程 度 加剧． 参 考 文 献 ［1］ Wakelin Ｒ G，Sheldon C． Investigation and mitigation of AC cor￾rosion on a 300 mm natural gas pipeline / / Corrosion 2004． New Orleans，2004: NACE-04205 ［2］ Ding Q M． Electrochemical Study on the Impact of the AC to Buried Pipeline［Dissertation］． Beijing: China University of Petroleum， 2010 ( 丁清苗． 电化学方法研究交流干扰对埋地管线的影响［学位 论文］． 北京: 中国石油大学，2010) · 0801 ·

第8期 朱敏等：交流电流密度对X65钢在碳酸盐/碳酸氢盐溶液中腐蚀行为的影响 ·1081· B]Wakelin R G,Gummow R A,Segall S M.AC corrosion-ase his- 2005.Houston,2005:NACE05189 tories test procedures mitigation /Corrosion 98.San Diego, [17]Cao C N.Principles of Electrochemistry of Corrosion.Beijing: 1998:NACE98565 Chemistry Industry Press,2004 4]Gummow R A,Wakelin R G,Segall S M.AC corrosion:a new (曹楚南.腐蚀电化学原理.北京：化学工业出版社，2004) challenge to pipeline integrity /Corrosion 98.San Diego,1998: [18]Nielsen L V,Galsgaard F.Sensor technology for on-ine monito- NACE98566 ring of AC-induced corrosion along pipelines//Corrosion 2005. 5]Roger F.Testing and mitigation of AC corrosion on8 line:a field Houston,2005:NACE-05375 study /Corrosion 2004.New Orleans,2004:NACE-04210 ǖ9] Panossian Z,Filho S E,de Almeida N L,et al.Effect of alter- [6]Dong L,Lu M X,Du Y X,et al.Investigation progress of altema- nating current by high power lines voltage and electric transmis- ting current corrosion on buried pipelines.Chin Soc Corros Prot, sion systems in pipelines corrosion /Corrosion 2009.Atlanta, 2011,31(3):173 2009:NACE09541 (董亮，路民旭，杜艳霞，等.埋地管道交流腐蚀的研究进展 20]Chin D T,Venkatesh S.A study of alternating voltage modula- 中国腐蚀与防护学报，2011,31(3)：173) tion on the polarization of mild steel.J Electrochem Soc,1979, 7]Goidanich S,Lazzari L,Ormellese M.AC corrosion:Part 2.Pa- 126(11):1908 rameters influencing corrosion rate.Corros Sci,2010,52 (3): 21]Wendt J L,Chin D T.The a.c.corrosion of stainless steel:II. 916 The breakdown of passivity of ss304 in neutral aqueous solutions [8]Fu A Q,Cheng Y F.Effects of alternating current on corrosion of Corros Sci,1985,25(10):889 a coated pipeline steel in a chloride-containing carbonate/bicar- [22]Wendt J L,Chin D T.The a.c.corrosion of stainless steel:II. bonate solution.Corros Sci,2010,52(2):612 The polarization of ss304 and ss316 in acid sulfate solutions. Funk D,Prinz W,Schoneich H G.Investigations of AC corrosion Corros Sci,1985,25(10):901 in cathodically protected pipes.Ochrona Przed Korozja (Poland), [23]Li YC,Yan C W,Duan H P.Effect of alternating voltage mod- 1993,36(10):225 ulation on the passivity and the feature of passive film of stainless [0]Chin D T,Fu T W.Corrosion by alternating current:a study of steels.J Chin Soc Corros Prot,2002,22(6):375 the anodic polarization of mild steel in Na SO solution.Corro- (李运超，严川伟，段红平.交变电场对不锈钢钝性和纯化 siom,1979,35(11):514 膜性质的影响.中国腐蚀与防护学报，2002,22(6)：375) [11]Dyer C K,Alwitt R S.Surface changes during AC etching of alu- 24]Xu Z H,Wang D H.The effect of alternating current on anodic minum.J Electrochem Soc,1981,128(2)300 polarization behavior of stainless steel C15.J Chin Soc Corros [2]Chin D T,Sachdev P.Corrosion by alternating current:polariza- Pmt,1997,17(3):238 tion of mild steel in neutral electrolytes.I Electrochem Soc, (徐增华，王东辉.交流电对C15不锈钢电化学腐蚀行为的 1983,130(8):1714 影响.中国腐蚀与防护学报，1997,17(3)：238) [13]Kulman F E.Effects of altemating currents in causing corrosion. 25]Li Z L,Yang Y.New progress in studying alternating current Corrosion,1961,17(3):34 corrosion on metal pipelines.Acta Pet Sin,2012,33(1)164 [14]Bertocci U.AC induced corrosion:the effect of an alternating (李自力，杨燕.金属管道交流腐蚀研究新进展.石油学报 voltage on electrodes under charge transfer control.Corrosion, 2012,33(1):164) 1979,35(5):211 D6]Yang Y,Li Z L,Wen C.Effects of alternating current on X70 [15]Jones D A.Effect of alterating current on corrosion of low alloy steel morphology and electrochemical behavior.Acta Metall Sin, and carbon steels.Corrosion,1978,34(12):428 2013,49(1):43 [16]Lazzari L,Goidanich S,Ormellese M,et al.Influence of AC on (杨燕，李自力，文闯.交流电对X70钢表面形态及电化学 corrosion kinetics for carbon steel,zinc and copper /Corrosion 行为的影响.金属学报，2013,49(1)：43)

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