铜的影响^{2 +}A106B碳钢的腐蚀行为和304 l不锈钢在海水中

文摘

A106B碳钢的腐蚀行为和304 l不锈钢在海水(SS)不同的铜^{2 +}浓度浸泡试验,研究了potentiodynamic极化测试。结果表明,随着铜^{2 +}浓度,质量很多A106B和304 l SS增加浸渍试验,并与A106B相比,304 l不锈钢的质量很多率都较小。在potentiodynamic极化测试中,铜的浓度^{2 +}增加,潜在的腐蚀A106B首先转移负面;然后,当铜^{2 +}增加到100 ppm,极化曲线转移到较高的正确方向;也就是说,腐蚀电位和腐蚀电流密度增加。304 l不锈钢的腐蚀电位增加,增加铜^{2 +}和被动地区减少;点蚀敏感性改善。

1。介绍

重要的植物水系统(SEC),即,the safety plant water system, function was to transfer the heat from the structures, systems, and components related to safety to the final sink-seawater under normal operation and accident conditions. The system consisted of SEC pumps, shellfish traps, various values and pipes, and RRI/SEC plate heat exchangers [1]。

在现有的核电站,SEC管道是不锈钢做的2,3],碳钢内衬涂料、橡胶、塑料或水泥砂浆,树脂管道。在美国证券交易委员会(SEC)的服务管道,添加杀菌剂,防止微生物腐蚀铜,铜的腐蚀组件,或其他原因可能导致的局部富集铜^{2 +}在美国证券交易委员会(SEC)系统和铜表面上的组件的降水;铜之间的交互^{2 +}和海水可能会加速SEC系统材料的腐蚀,甚至导致组件的破坏和诱导的铜^{2 +}到二次电路系统中。

目前,钢的腐蚀海水已被广泛研究世界各地(4- - - - - -20.,铜的影响^{2 +}在材料腐蚀主要集中在不同的材料在nonseawater环境中,钢铁等(21- - - - - -30.)、铝合金(31日,32),690合金(33),和铜合金34]。然而,工作集中在钢在海水中含有铜的腐蚀行为^{2 +}和铜的影响^{2 +}和铜氧化物腐蚀的设备在二级电路系统小报道(35]。因此,钢在海水中含有铜的腐蚀行为^{2 +}浸泡试验,研究了potentiodynamic极化,SEM观察,可以提供一定的依据和指导核电站的操作。

2。实验的细节

使用的材料在当前工作A106B碳钢和304 l不锈钢(SS)。A106B的化学成分(wt. %)和304 l不锈钢表中列出1。如图1(一)光学微结构(OM) A106B是铁素体和珠光体两相的结构,其中黑层状结构是珠光体相。304 l不锈钢的微观结构是列在图1 (b),这是一个典型的奥氏体结构与双胞胎。A106B侵蚀4%硝酸酒精和乙醇分别;然后,他们分析了光学显微镜。304 l SS以电解蚀刻在10%草酸试剂在10 V为60年代显微结构的观察。

材料切成表的维度 。实验前,样品的表面是800 #砂纸抛光,然后用去离子水清洗,丙酮和无水乙醇,然后风干。质量加权和尺寸测量后样品。测试解决方案与不同浓度的铜海水的解决方案^{2 +};铜的浓度^{2 +}10、50、100、500和1000 ppm,分别;测试周期是168 h,测试温度是50°C。浸泡前后测试,样品是使用电子天平称重精度0.01毫克。腐蚀速率( )计算基于质量损失, ,使用方程(1在给定时期(之后)1]:

在哪里 代表五个样品的质量损失(毫克),是样品的表面积(10.4厘米²),总测试时间(168小时)。

样品的暴露面积的测试potentiodynamic极化是1厘米²。在实验之前,样品的表面是抛光到800 #砂纸,然后使用去离子水清洗,丙酮和无水乙醇。使用CS310 potentiodynamic极化测试进行了电化学工作站;的详细介绍电化学实验设计方法,提出了在文献[1,2]。测试解决方案符合浸泡试验,测试温度是25°C。在测试前,工作电极溶液中浸泡30分钟,然后−400 mV的腐蚀电位和电流密度时终止10 mA /厘米²与扫描速度达到20 mV /分钟。

3所示。结果与讨论

3.1。腐蚀形态的A106B

图2介绍了腐蚀的形态A106B浸泡试验后测试解决方案。A106B呈现均匀腐蚀在海水中不同浓度的铜^{2 +}。测试后没有铜的解决方案^{2 +},矩阵样本相对平坦的表面;的铜^{2 +},小而浅坑出现,增加了铜的浓度^{2 +},坑的数量增加。测试后,少量的棕褐色的表面腐蚀产物坚持矩阵。

数据3和4现在的304 l不锈钢的腐蚀形态在浸泡试验之后。基体表面腐蚀坑出现在所有的样品;没有铜^{2 +},只有几个浅坑,坑的尺寸很小,几微米;随着铜浓度的增加^{2 +},坑的大小和数量都增加;坑的最大深度在500 ppm的海水和1000 ppm铜^{2 +}可能深达1000和1500微米,分别。

3.2。A106B和304 l不锈钢的腐蚀速率

图5礼物的质量损失率A106B浸泡试验后和304 l SS。如图5的质量损失率A106B很大程度上增加铜的浓度的增加^{2 +}。海水没有铜的质量损失率^{2 +}0.163 g·米吗²·h¹;海水的质量损失率10、50、100、500和1000 ppm铜^{2 +}增加了0.23、0.97、2.14、4.12和8.47倍,分别。质量损失率的304 l不锈钢在海水中铜^{2 +}约0.0012克·米吗²·h¹。然而,海水的质量损失率10 ppm, 50 ppm, 100 ppm, 500 ppm, 1000 ppm铜^{2 +}增加了6、67、139、404和591倍。铜的存在^{2 +}大大增加了304 l不锈钢在海水的腐蚀速率。

3.3。A106B和304 l不锈钢的腐蚀形态

图6介绍了SEM表面形态A106B在海水浸泡试验后不同浓度的铜溶液^{2 +}。不同浓度的铜的形态^{2 +}没有显著差异;矩阵是相对平坦的小颗粒。EDS分析表明,基体表面主要由铁和少量的O,铜的含量还小的时候,这表明,沉淀铜和其他腐蚀产物非常宽松,基本上没有残留腐蚀产品附加矩阵。图7介绍了EDS A106B表面的结果,这表明A106B表面富含铁和O元素。

图8显示了扫描电镜微观形态学腐蚀试验后的304 l不锈钢在海水中不同浓度的铜^{2 +}。没有铜^{2 +}点状腐蚀起始形成的,铜的浓度^{2 +}增加到10 ppm,少量的腐蚀坑和几微米到几十微米大小的出现;随着铜浓度的增加^{2 +}腐蚀坑的大小增加;当铜的浓度^{2 +}增加到100 ppm,腐蚀坑的大小已经超过100微米,这说明样品遭受沉重的点状腐蚀。

3.4。Potentiodynamic极化

图9显示A106B potentiodynamic极化曲线的测试解决方案。如图10,铜的浓度^{2 +}A106B的腐蚀行为有显著影响。随着铜浓度的增加^{2 +},腐蚀电位和腐蚀电流密度降低首先增加;相比之下,如果没有铜^{2 +},A106B的测试解决方案最初转移到一个更负电位,随后增加到负电位,当铜的浓度^{2 +}高于100 ppm。腐蚀电位( )在海水A106B没有铜^{2 +}是-648 mV_{南加州爱迪生公司};当铜的浓度^{2 +}增加到10 ppm,减少了大约10 mV;当增加到50 ppm,它减少了65 mV_{南加州爱迪生公司};当增加超过100 ppm, potentiodynamic极化曲线移动明显向右;即,腐蚀电位和腐蚀电流密度很大程度上增加了。与此同时,随着铜浓度的增加^{2 +}阴极控制成为铜的扩散控制^{2 +}。

腐蚀电位是一个混合的潜在耦合形成的阳极溶解反应,阴极去极剂还原反应,这是阳极反应的平衡电位和阴极还原反应之间的平衡电势。在海水中没有铜的解决方案^{2 +}的阴极反应是减少O₂电极反应的平衡电势 高于 ;当铜^{2 +}增加,阴极表面反应A106B既包括O和铜的还原反应^{2 +};也就是说,海水中含有铜^{2 +}有两个去极化剂,O₂和铜^{2 +},这使得A106B遭受腐蚀。

标准氢平衡电势(潜在)的电极反应 可以通过计算能斯特方程: 在哪里电极反应的平衡电势 和是标准的潜力的电极反应 ,在哪里理想气体常数,8.314 J / (K·摩尔),热力学温度(K),法拉第常数,96500 C,然后呢是铜的浓度^{2 +}(摩尔/厘米³)。

众所周知,被称为0.345 V(她),是0.401 V(她),所以当铜的浓度^{2 +}很低,阴极反应主要是减少O₂;这两个相互耦合的阴极反应加速了阳极溶解反应速率;同时,少量的铜表面沉淀样本,也形成了Fe-Cu腐蚀原电池和加速阳极溶解反应。随着铜浓度的增加^{2 +},不断增加,最后比增加 ,阴极反应是主要从减少O₂主要是减少铜^{2 +},大量的铜沉淀从表面上看,和大量Fe-Cu腐蚀原电池的形成,这在很大程度上增加了阳极溶解速率。这也是为什么有很多小的表面腐蚀坑,但是宏观腐蚀形貌均匀腐蚀的特点。

图10显示304 l SS potentiodynamic极化曲线的测试解决方案。可以看到,随着铜浓度的增加^{2 +},potentiodynamic极化曲线向右上升;腐蚀电位和腐蚀电流密度增加。由于的存在通过钝化膜,阳极溶解速率很低,阳极反应平衡电势没有显著变化;随着铜浓度的增加^{2 +}阴极,阴极反应速率加快,反应平衡电势增加,和两个阴极和阳极反应反应耦合和相互极化,最后导致增加的腐蚀电位和腐蚀电流密度。同时,少量的铜表面沉淀样本,也形成了Fe-Cu电细胞,使钝化膜的稳定性降低;越Fe-Cu原电池的数量增加,钝化膜的稳定性下降越明显;因此,钝化区显著缩小,点状腐蚀敏感性显著增加;一旦在本地钝化膜坏了,新鲜金属衬底被曝光;腐蚀坑的共同作用下形成和发展Cl^{- - - - - -}和铜^{2 +}。

4所示。结论

(1)浸泡试验的结果表明,A106B呈现均匀腐蚀在海水中不同浓度的铜^{2 +};随着铜浓度的增加^{2 +}10 ppm, 50 ppm, 10 0 ppm, 500 ppm,和1000 ppm,腐蚀失重速率增加了0.23,0.97,2.14,4.12,和8.47倍,分别(2)304 l SS呈现点状腐蚀在海水中不同浓度的铜^{2 +};随着铜浓度的增加^{2 +}10 ppm, 50 ppm, 100 ppm, 500 ppm,和1000 ppm,腐蚀失重速率增加了6,67年,139年,404年和591年,分别;腐蚀坑的大小和数量都增加了。相比之下的行为A106B浸泡试验,304 l不锈钢的质量很多率都更低(3)结果potentiodynamic A106B极化曲线显示,随着铜浓度的增加^{2 +}首先,腐蚀电位下降;当增加到超过100 ppm,腐蚀电位和腐蚀电流密度很大程度上增加了。与此同时,阴极反应是改变主要来自减少O₂主要是减少铜^{2 +}(4)结果304 l potentiodynamic极化曲线表明,随着铜浓度的增加^{2 +}腐蚀电位和腐蚀电流密度增加,钝化区显著缩小,点状腐蚀敏感性显著增加

数据可用性

使用的数据来支持本研究的发现可以从相应的作者。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突。

确认

作者承认金融支持国家重点研究和发展项目(2016号yfb0700404)。

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