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不锈钢水管电偶腐蚀的影响因素

发布时间:2020-10-20 15:55:00 来源:天力久田不锈钢管业

不锈钢水管电偶腐蚀的影响因素:

1、不锈钢水管电偶腐蚀阴、阳极面积比的影响:

偶对中的阴极和阳极的面积的相对大小,对腐蚀速度影响很大。在一般情况下,随着阴极对阳极面积的比值增加,腐蚀速度增加。阴、阳极面积比对阳极的腐蚀速度影响可以这样来解释:

在氢去极化时,腐蚀电流密度为阴极电流控制,阴极面积越大,阴极电流密度越小,阴极上氢超电压就越小,氢去极化速度亦越大,结果阳极的溶解速度增加。在氧去极化腐蚀时,其腐蚀速度为氧扩散条件控制,若阴极的面积相对增加,则溶解氧更易抵达阴极表面进行还原反应,围而扩散电流增加,导致阳极的加速溶解”。对于扩散控制的腐蚀类型(如钢/铜,钢/锌等),不锈钢水管电偶腐蚀与阴阳极面积比的关系遵循“集氧面积原理”但对于活化-钝化控制的腐蚀类型(如钛/不锈钢)则不存在这种关系,因为它的腐蚀损害还取决于金属表面膜的损坏,而且易造成严重的局部腐蚀”。

薄壁不锈钢覆塑水管.jpg

从生产实际来看,不同金属偶合起来,在不同的电极面积比下,对阳极的腐蚀速度就有不同的加速作用。铜板用钢铆钉铆接,前者属于大阳极--小阴极的结构,后者属于大阴极--小阳极的结构”。从防腐的角度考虑,大阴极--小阳极的连接结构是危险的,因为它可使腐蚀电流急剧增加,连接结构很快受到破坏。而大阳极-小阴极的结构则较为安全,因为阳极面积大,阳极溶解速度相对减小,不至于短期内引起连接结构的破坏。

2、不锈钢水管环境因素的影响与电偶极性的逆转:

环境因素的性质如介质的组成、温度、电解质溶液的电阻、溶液的PH值、环境工况等因素均对不锈钢水管电偶腐蚀有重要的影响,不仅影响腐蚀速率,同一电偶对在不同环境条件下有时甚至会出现电偶电极极性的逆转现象。例如,在水中金属锡相对于铁来说为阴极,而在大多数有机酸中,锡对于铁来说却是阳极”。温度变化可能改变金属表面膜或腐蚀产物的结构,也可能导致金属电池极性发生逆转。例如,在一些水溶液中,钢和锌偶合时锌为阳极受到加速腐蚀,钢得到了保护,而当水的温度升高到80℃时,电偶的极性发生逆转,钢成为阳极而被腐蚀,而锌上面的腐蚀产物使锌的电位提高成为了阴极。溶液pH值的变化也会影响电极反应,甚至会改变电偶电池的极性。例如,镁和铝偶合在稀的中性或弱酸性氯化钠水溶液中,铝是阴极,但是随着镁阳极的溶解,溶液变为碱性,导致两性金属铝成为阳极。

温度对不锈钢水管电偶腐蚀的影响是比较复杂的, 从动力学方面考虑,温度升高,会加速热活化过程的动力学,从而加速电化学反应速度,使得电流密度增大,因此高温条件下金属的电偶腐蚀带来的破坏力更大。李淑英等11在研究碳钢/紫铜在NaC1介质中的电偶行为时指出温度对电偶电流的影响非常明显.随温度的增加,电偶电流明显增大,60℃时的电偶电流20了约5倍。

Blasco等“对合金及合金焊缝不锈钢水管电偶腐蚀的研究也表明随温度的增加,电偶电流增大。严密林等0模拟油气田水介质腐蚀环境研究了G3油管与SM8OSS套管C0:环境中的不锈钢水管电偶腐蚀行为。

不锈钢管水管.jpg

结果表明,温度升高(30℃、60℃、90℃)会使电偶电流增加,电偶效应增大。但温度变化也会使其他环境因素随之变化,从而影响腐蚀。如温度升高在增加氧扩散速度同时也会降低氧的溶解度,导致腐蚀速度极大值现象。温度不仅影响不锈钢水管电偶腐蚀的速度,有时还会改变金属表面膜或腐蚀产物的结构,从而间接影响腐蚀过程。例如,温度变化会引起偶对的阴、阳极逆转而改变腐蚀进程。水溶液中的钢和锌偶合后,通常锌被腐蚀,钢被保护;

若水温高于80℃钢/锌电偶的极性就会出现逆转,锌电位高于钢而被保护,钢成为阳极而被腐蚀。这是因为腐蚀电位是非平衡电位,易受电极表面反应的变化而变化,当偶对电位波动大于偶差时,就可出现极性逆转,相应有电偶电流符号改变即反向。刘东等用失重法研究二氧化碳环境中碳钢/不锈钢(N80/S31803偶对的不锈钢水管电偶腐蚀,发现低C02分压(0.1MPa) 时常压下随着温度的升高,阳极(N 80钢)的腐蚀速率有一个极大值.这是因为低于60℃时,阳极腐蚀速率随温度的升高而加快;

温度大于60℃时,碳钢表面生成了FeCO.腐蚀产物沉积膜,对钢片具有一定的保护性。他指出温度主要是通过影响保护性产物膜的生成C0.来影响环境中不锈钢水管电偶腐蚀速率和腐蚀形式。目前,温度影响的研究主要集中于中、高温段(20℃-100℃),而对于实际工程中可能涉及的低温环境(如深海)的不锈钢水管电偶腐蚀研究未见报导。

3、不锈钢水管电偶腐蚀金属特性影响及其他:

偶合金属材料的电化学特性会影响其在电偶序中的位置,从而改变偶合金属的不锈钢水管电偶腐蚀敏感性。对于像钛、铬等具有很强的、稳定的活化-钝化行为的材料,在某些特殊环境中,电偶偶合导致的阳极极化反而很有可能使这类金属材料的腐蚀速率降低。像这类能引起钝化的合金金属不但没有因为不锈钢水管电偶腐蚀影响产生严重破坏,反而因其金属特性而产生了阳极保护。

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