Corros. Sci. ：低碳鋼在海水和沉淀物界面處的腐蝕機理和動力學

詹詹 6年前 (2017-11-07) 3855瀏覽

【引言】

由于普遍認為海洋沉淀區的腐蝕速率較低(比浸沒區、潮汐區等低1-2個數量級)，因此近年來較少開展低碳鋼在海洋沉淀物中腐蝕行為方面的研究。

【成果簡介】

近日，法國拉羅謝爾大學Ph. Refait（通訊作者）團隊在Corros. Sci.上發表了一篇題為“Corrosion of mild steel at the seawater/sediments interface: mechanisms and kinetics”的文章。該研究團隊為研究低碳鋼在海洋沉淀物與海水界面處的腐蝕機理和動力學，將S355NL碳鋼掛片浸沒在淺層天然海洋沉淀物中達6個月至6年，以拉曼光譜和XRD分析腐蝕產物成分，通過測量剩余厚度計算腐蝕速率。研究結果表明低碳鋼在海水沉淀物中腐蝕生成了鐵的硫化物和4種不同的綠銹化合物，綠銹產物不同表明介質成分存在局部差異；低碳鋼在海水沉淀物中的局部腐蝕速率可高達140μm yr-1。

【圖文解讀】

圖1 裝有低碳鋼掛片的玻璃容器?

低碳鋼掛片垂直插入海洋沉淀物中，其上邊緣幾乎與沉淀物和海水的界面平齊。黑線所示為掛片位置，并標識掛片A、B面。

圖2 C6掛片開路電位隨時間變化曲線?

C6掛片在海洋沉淀物中的浸沒時間為6年。

圖3 掛片表面腐蝕產物典型拉曼光譜

掛片在海洋沉淀物中的浸沒時間為6個月。

拉曼峰211cm-1和287-289cm-1是FeS納米晶的特征峰；位于256-258cm-1、308-313cm-1、318-322cm-1和355cm-1處的拉曼峰由含Fe（III）的硫鐵礦產生；綠銹的特征峰主要集中在425-440m-1和510-530cm-1，位于163 cm-1和235-239 cm-1的拉曼峰也可歸因于綠銹。

圖4 掛片表面腐蝕產物XRD

掛片在海洋沉淀物中的浸沒時間為6個月。

A=文石；C=方解石；GC=碳酸鹽綠銹；GR=硫酸鹽綠銹；GRy=“y”綠銹（見文本）；I=伊利石；K=高嶺石；Q=石英。衍射線由相應的密勒指數表示。

圖5 C6掛片表面腐蝕產物拉曼光譜

掛片在海洋沉淀物中的浸沒時間為6年。

圖6 C6掛片表面腐蝕產物XRD（第1部分）

掛片在海洋沉淀物中的浸沒時間為6年。

(a) B面上部樣品XRD圖樣；

(b) B面下部樣品XRD圖樣。

C=方解石；GC=碳酸鹽綠銹；GR=硫酸鹽綠銹；GRx=“x”綠銹（見文本）；GRy=“y”綠銹（見文本）；I=伊利石；K=高嶺石；McK=硫鐵礦；Q=石英；S=菱鐵礦。衍射線由相應的密勒指數表示。

圖7 C6掛片表面腐蝕產物XRD（第2部分）?

掛片在海洋沉淀物中的浸沒時間為6年。

(a) 取自A面下部樣品的整體XRD圖樣；

(b)-(c) 分別為GRxy003和GRxy006衍射線特定角度區域；其中點為實驗數據，黑線為計算曲線，灰線為各衍射峰。

C=方解石；GRx=“x”綠銹（見文本）；GRy=“y”綠銹（見文本）；I=伊利石；Q=石英；S=菱鐵礦。衍射線由相應的密勒指數表示。

表8 d003計算平均值與參考值比較

GR compound

Computed d003(nm)

 Reference value of d003(nm) and corresponding literature data
GR(CO32-) 0.755±0.002 0.750±0.005[34, 40]
GRx 0.792±0.003 0.795±0.002 for GR(Cl-)[15]
GRy 0.781±0.002 0.784±0.002 for GR(C2O42-)[31]

圖9 C6掛片B面不同區域示意圖及相應腐蝕速率平均值?

顏色越深表明腐蝕速率越高。

【小結】

研究結果表明，腐蝕產物中存在多種綠銹與FeS伴生，并首次發現鋼的自然環境中除可以生成腐蝕產物GR（CO32-）、GR（SO42-）和GR（Cl-）之外，還可以生成GR（C2O42-）；低碳鋼表面腐蝕速率存在不同，掛片下部的腐蝕速率更大，說明雖然海洋沉積物中低碳鋼腐蝕速率較低，但局部腐蝕明顯。

文獻鏈接：Corrosion of mild steel at the seawater/sediments interface: mechanisms and kinetics? (Corros. Sci., 7-4-2017, DOI:10.1016/j.corsci.2017.10.016)

本文由材料人金屬組詹英杰編譯，點我加入材料人編輯部。

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