交流腐蚀是指金属因交流电作用而发生的电化学腐蚀过程。近年来随着埋地管道、电气化铁路线及高压输电线里程的快速增长，公共走廊内的交流腐蚀问题日益突出。然而，由于交流电具有可改变方向及交变过程迅速等特点，造成研究过程中不稳定因素众多，使得对交流腐蚀行为及其机理进行综合描述变得尤为困难，至今没有建立合理的交流腐蚀机理模型，这给交流腐蚀预测、评价及防护工作带来很多的困难。因此，研究交流腐蚀行为和作用机理显得尤为重要。本文围绕交流腐蚀行为及机理研究开展了深入系统的工作，并结合表面特征分析方法，研究了交流电对X70管线钢腐蚀行为的影响规律。根据腐蚀图像分析，获得交流电对X70钢表面蚀坑分布及蚀坑发展的影响规律，并提取腐蚀图像特征对交流腐蚀程度进行评价，采用循环伏安技术研究X70钢在高温碱性土壤环境中发生交流腐蚀的作用机制。主要研究工作和结果如下：1、研究了交流电流密度、频率对X70钢腐蚀行为的影响。研究结果表明：施加交流电后X70钢腐蚀电位向负方向偏移，且随着电流密度的增大偏移量增大，交流电影响了腐蚀控制过程，且随着电流密度的增加阳极溶解的趋势更加明显。交流电对X70钢平均腐蚀速率的影响近似于幂函数规律增长，即：V=V0+aiACb。随着交流电频率的增加，X70钢腐蚀速率逐渐减少，近似符合指数衰减方程，V=V0+a e-bF。交流腐蚀过程中加载交流电流值随着时间的延长出现衰减的情况，且衰减规律符合指数衰减函数，I=I0+Ae-BT的变化规律。2、研究了X70钢交流腐蚀蚀坑分布及蚀坑的发展规律，研究结果表明：X70钢交流腐蚀存在三种不同的腐蚀形式，根据蚀坑几何形状不同分为均匀腐蚀(Uniformcorrosion)、环状腐蚀(Cyclic corrosion)和点蚀(Pitting corrosion)。随着交流电流密度的增大，腐蚀形态由全面腐蚀向局部腐蚀转变，蚀坑密度、数量及腐蚀面积比均随交流电流密度的增加而增大，且蚀坑数量及腐蚀面积比与交流电流密度符合幂函数y=aib关系。随着交流电流密度的增大X70钢的点蚀速率远远大于平均腐蚀速率，当电流密度≥50A/m2时点蚀速率更能反映X70钢的腐蚀程度。随着交流腐蚀的进行蚀坑直径逐渐变大，在腐蚀初期蚀坑横向生长率大于纵向的深度生长率，但随着腐蚀的进行蚀坑转向纵深方向发展且交流电流密度越高，最大孔蚀深度也越大。3、研究了交流电引发X70钢表层土壤温度及pH值的变化规律。研究结果表明：交流电流对土壤表层温度的影响较大，通入交流电后土壤表层温度在几秒内迅速升高，且随着交流电流密度的增加，土壤表层温度相应升高，实验中最高温升增量为30℃。交流电导致表层土壤温度在某一范围内发生周期性振荡变化，且交流电引发的土壤温升增量与交流电流密度之间符合幂函数关系。当叠加小幅值交流电后，金属表层土壤仍然呈现强碱性，金属/土壤界面受到小振幅的电位振荡，会导致氧化层减少或破坏钝化膜的形成。当叠加较大幅值交流电后，金属表层土壤的pH值有所降低，但仍处于碱性环境中。振荡电位周期性的穿越在腐蚀区-高铁酸盐区-免疫区，导致交流腐蚀发生。土壤pH值对钝化膜的性能有显著影响，pH值越高钝化膜越稳定，保护性能也越强，反之pH降低将破坏钝化膜的完整性，有利于金属腐蚀。电极电位对钝化膜的形成及变化有着非常重要的影响，而外加交流电会改变电极电位的大小使其在一定电位范围内周期性波动，导致钝化膜完整性遭到破坏，诱发金属腐蚀。4、利用循环伏安技术探讨了交流腐蚀电化学机理，对交流腐蚀引起的电化学参数的变化规律进行合理解释。研究结果表明：在碱性环境中金属遭受交流干扰而腐蚀的机理是由于交流电流改变了原有的极化电位，降低土壤pH值且叠加后的交直流耦合电位在电极表面做周期性振荡，破坏了金属钝化，从而造成金属的腐蚀。此外，在钢的活性溶解电位范围内，电极表面覆盖有大量的Fe(OH)ads,它将导致氢氧化物和氧化物的优先形成。在不同的电荷转移步骤下，氢氧化物作为钝化膜的抑制剂对金属腐蚀产生重要影响，这将导致传质过程成为腐蚀量增加的控制步骤。