论文部分内容阅读
本文以南方红壤作为试验研究的腐蚀介质体系,运用电化学实验和表面分析技术研究了接地材料在酸性红壤中的腐蚀行为。比较了四种接地材料紫铜、304不锈钢、镀锌钢、碳钢在红壤中的耐腐蚀性能;研究了不锈钢包钢焊缝与母材的抗蚀性能,及不同阴阳面积比的304不锈钢-Q235碳钢电偶对在红壤中的电偶腐蚀行为;通过在红壤中添加几种常见离子,运用动电位极化法和循环极化法对304不锈钢进行了快速评价,为不锈钢包钢在红壤中的应用提供参考依据。研究内容及结论如下:(1)在饱和含水量的红壤体系中(含水量31.05%),随着浸泡时间的延长,接地材料不锈钢始终具有很好的耐蚀性能,其阻抗模值|Z|0.05在浸泡45d后保持在60kΩ·cm2左右;随着浸泡时间的增加,紫铜接地材料阻抗值逐渐增大;镀锌钢在红壤中浸泡初期阻抗值较小,随着浸泡时间的增加,表面逐渐形成一层腐蚀产物膜,阻止其进一步的腐蚀;碳钢的耐蚀性能最低,腐蚀最为严重。从接地材料的阻抗值大小可以看出,接地材料的耐蚀性能存在不锈钢>紫铜>镀锌钢>碳钢。接地材料的共聚焦光学显微镜形貌图表明,不锈钢、紫铜在浸泡45d后仍可以看出明显的划痕,保持着浸泡前的打磨形貌;而碳钢、镀锌钢电极表面凸凹不平,存在较多的腐蚀坑。(2)从EDS谱图可以看出,手工焊接和热熔焊接方式都增加了Ni、Cr元素的相对含量。电化学阻抗表明,手工焊接更接近于母材304不锈钢的阻抗值,较热熔焊接的耐蚀性能更好;极化曲线结果表明,手工焊接焊缝区域与304不锈钢母材的腐蚀电流密度及腐蚀电位值基本相同,热熔焊接的腐蚀电位高于母材,腐蚀电流密度较大,与电化学阻抗结果一致。(3)不锈钢包钢裸露的横截面在饱和红壤中存在电偶腐蚀。研究表明,304不锈钢-Q235碳钢电偶对的形成加速了阳极金属材料碳钢的腐蚀,随着电偶对阴阳面积比的增加,电偶电流逐渐增大,电偶电位逐渐升高;从电偶对的阻抗值可以看出,阴阳面积比越大,电化学阻抗值越小。Q235/304电偶对中不锈钢基本没有腐蚀,而碳钢发生了较为严重的全面腐蚀,在不锈钢与碳钢衔接处的腐蚀最为严重,腐蚀产物主要为Fe的氧化物。(4)304不锈钢具有较好的耐点蚀能力,在添加SO42-的红壤溶液中,其击穿电位以上的回扫电流密度迅速减小,并没有出现滞后环,不存在点蚀;在同时含有Fe3+、SO42-离子的情况下,阻抗呈现先增加,后随着Fe3+浓度的增加逐渐减小的趋势,但是仍未出现滞后环;而在添加Fe3+、Cl-离子的土壤体系中,循环极化曲线出现明显的滞后环,存在较为严重的点蚀,并随着Cl-浓度的增加,滞后环面积逐渐增大。(5)在应用304不锈钢包钢为接地材料的接地网施工过程中,应使用低Fe3+、Cl-含量的土壤掩埋,并且要注意不锈钢包钢裸露的横截面保护,防止电偶腐蚀的发生。