Corros. Sci. ：低碳鋼CO2腐蝕電化學——CO2對鐵溶解反應的影響

【引言】

低碳鋼的二氧化碳腐蝕是腐蝕領域的一項重要課題，目前該領域已開展許多研究。但是現有機理研究基本集中在該腐蝕系統的陰極反應上，對于CO2對酸性溶液中陽極鐵溶解反應影響的研究并不深入。

【成果簡介】

近日，美國俄亥俄大學Aria Kahyarian（通訊作者）團隊在Corros. Sci.上發表了一篇題為“Electrochemistry of CO₂ Corrosion of Mild Steel: Effect of CO₂ on Iron Dissolution Reaction”的文章。該研究團隊歸納總結了大量的既往研究成果，在此基礎上設計試驗方案，選用API 5L X65低碳鋼作為電極，通過獲得pH 4和pH 5、CO₂分壓為0至5bar條件下的穩態極化曲線來研究鐵溶解反應的動力學。研究結果表明CO₂或其相關碳酸鹽物質對弱酸環境下低碳鋼的鐵溶解反應有重要影響。

【圖文解讀】

圖1 pH 5、298K下，0.5M Na2SO4溶液中鐵的陽極極化曲線

掃描速率為6.6mV.s^-1，旋轉圓盤電極為69rps。

圖2 電極置于溶液后立即測得的開路電位

紅色虛線為pH 4, 0 bar CO₂, 30℃; 粉色點劃線為pH 4, 5 bar CO₂, 30℃; 淺藍色帶圓點虛線為pH 5, 0 bar CO₂, 30℃; 黃色帶菱形實線為pH 5, 5 bar CO₂, 30℃; 藍色實線為pH 4, 0 bar CO₂, 10℃; 淺綠色點線為pH 4, 5 bar CO₂, 10℃; 綠色雙點劃線為pH 5, 0 bar CO₂, 10℃; 紫色虛線為pH 5, 5 bar CO₂, 10℃。

圖3 X65低碳鋼表面陽極極化曲線

12.7m.s^-1，0.1 M NaCl，掃描速率為0.5mV.s^-1條件下試驗結果。誤差條表示經至少三次重復獲得的最小值和最大值。紅色方塊線為pH 4-30℃; 粉色叉號線為pH 5-30℃; 藍色方塊線為pH 4-10℃; 淺藍色叉號線為pH 5-10℃。

圖4 不同pCO₂下，X65低碳鋼表面陽極極化曲線

12.7m.s^-1，0.1 M NaCl，掃描速率為0.5mV.s^-1條件下試驗結果。

A) pH 4, 30℃;

B) pH 5, 30℃;

C) pH 4, 10℃;

D) pH 5, 10℃。

誤差條表示經至少三次重復獲得的最小值和最大值。

圖5 預鈍化（120mV Tafel斜率）階段，pH值和pCO₂對交換電流密度的影響

淺藍色叉號線為pH 4, 10℃; 粉色十字線為pH 5, 10℃; 藍色三角線為pH 4, 30℃; 紅色圓點線為pH 5, 30℃。

【小結】

本文研究表明，CO₂和/或其相關的碳酸鹽物質直接參與鐵溶解反應，并在CO₂分壓低至1bar的情況下對陽極電流有顯著影響。

文獻鏈接：Electrochemistry of CO₂ Corrosion of Mild Steel: Effect of CO₂ on Iron Dissolution Reaction(Corros. Sci., 19-7-2017, DOI:10.1016/j.corsci.2017.10.005)

本文由材料人編輯部詹英杰編譯，陳炳旭審核，點我加入材料人編輯部。

材料測試，數據分析，上測試谷！