两种低合金钢在酸性介质下的耐蚀性能评价

李意斌，施宜君

(1.陕西延长石油集团橡胶有限公司，陕西 咸阳 712000；2.宝鸡石油钢管有限责任公司，陕西 宝鸡 721008)

两种低合金钢在酸性介质下的耐蚀性能评价

李意斌1，施宜君2

(1.陕西延长石油集团橡胶有限公司，陕西 咸阳 712000；2.宝鸡石油钢管有限责任公司，陕西 宝鸡 721008)

全世界使用的金属材料中有90%的都是钢铁，而在石油化工方面使用的金属材料中有90%都是钢铁材料，在海洋中也有相当于所有金属材料的90%是钢铁，无论是在哪个行业，钢材都占据着一个不可替代的位置，然而这些钢材都不同程度的受到了腐蚀的破坏，由此造成的经济损失是不可估量的，所以在不断改善防腐蚀技术的同时研究钢材的电化学性能从根本上了解钢材的腐蚀状况是非常有必要的。N80钢在石油天然气工业的使用比较广泛，在炼油领域牌号为316L、0Cr18Ni9Ti、Cr5Mo、Cr9Mo等材料使用量也比较大，应用也比较广泛。国内的酸性油气田数量越来越多，其中的酸性介质以有机酸为主，因此研究金属材料在有机酸中的耐蚀性对新产品开发选材有一定的指导意义。

钢材；酸性介质；耐腐蚀性能

1 研究内容

本文研究的两种低合金钢分别是N80钢和Cr12MoV钢，其主要成分如表1所示。

表1 N80钢和Cr12MoV钢的合金成分

本文研究的主要内容包括以下几个方面：

(1)对两种低合金钢的腐蚀评价；在实验时用失重法从宏观上对两种低合金钢在酸性条件下的耐蚀性能进行评价。

(2)对两种低合金钢在两种介质中测定电化学极化曲线，这是从电化学的角度对两种低合金钢的耐蚀性进行评价。

(3)化学浸泡实验；本文运用化学浸泡实验的方法对两种低合金钢进行腐蚀研究，并在浸泡的同时，注意观察两种低合金钢的腐蚀状况，以及观察两种低合金钢的腐蚀程度。

(4)电化学测定实验；待化学浸泡完成后，金属表面形成了一层产物膜，再将两种腐蚀后的低合金钢在腐蚀前的介质中测定极化曲线，从而判断腐蚀产物膜对两种低合金钢的腐蚀影响。

2 腐蚀速率的测定

分别给N80钢片和Cr12MoV试样依次用粒度为200#、400#、600#、800#的金相砂纸进行打磨试样，打磨完毕后，分别用酒精除水和用丙酮除油去污，并用吹风吹干，最后测量尺寸和称重；配制3%氯化钠溶液与3%的氯化钠和2 mL/L乙酸溶液。试样在腐蚀介质中化学浸泡72 h，去除腐蚀产物膜，72 h后取出试片，观察腐蚀情况，试验结束后，冲洗干净，用硬毛刷除去表面的疏松产物。

表2 两种低合金钢的腐蚀速率

通过表2数据得知Cr12MoV无论在氯化钠溶液还是在酸溶液中其腐蚀速率都要比N80钢要小，N80钢在含酸溶液中的腐蚀速率要远大于在没有酸介质的溶液，酸对N80钢的腐蚀速率影响较大；而Cr12MoV在含酸溶液中的腐蚀速率跟没有酸的溶液中的腐蚀速率相差不大，虽然还是有影响，但是影响不是很大。

3 电化学测试

3.1 未化学浸泡腐蚀前测试

配置3%的氯化钠溶液500 mL和乙酸浓度为2 mL/L的3%的氯化钠溶液500 mL待用，分别为A溶液和B溶液。将两种试样分别在其中进行电化学极化测试。

图1 N80钢在两种介质中的极化曲线

图2 Cr12MoV钢在两种介质中的极化曲线

从图1和图2中可以得出:

(1)N80钢和Cr12MoV钢在A、B溶液 中的都是随着电位的增加，电流不断的增加，电流密度也不断的增加；(2)图2中Cr12MoV钢在A(氯化钠溶液中)随着电位的增加，电流出现一个平台，然后又有所降低，这是因为钢片表面形成了一层钝化膜而保护了钢片的腐蚀，而这层钝化膜是铁的氧化物，随着电位的持续增加，带负电的氯离子进入到有缺陷的钝化膜中，从而使钝化膜破坏；

(3)两种低合金钢分别在A溶液中自腐蚀电流密度ic要大于在B溶液中的自腐蚀电流密度ic，而A 溶液中N80钢和Cr12MoV钢的自腐蚀电位Ec都比B溶液中的自腐蚀电位Ec更负，因此可以得出N80钢和Cr12MoV钢由于乙酸的存在，加剧了N80钢和Cr12MoV钢的腐蚀速率；而N80钢和Cr12MoV钢在B溶液中的活化性更强，更说明了在含有乙酸中容易腐蚀。

图3 两种低合金钢在A溶液中的极化曲线比较

图4 两种低合金钢在B溶液中的极化曲线比较

图3为这两种低合金钢在A溶液(氯化钠溶液)中极化曲线，从图中可以得知：N80钢的自腐蚀电流密度要大于Cr12MoV钢的自腐蚀电流密度，说明N80钢在含有Cl-溶液中的耐蚀性没有Cr12MoV钢的耐蚀性好，这与失重法测定两种合金钢的的腐蚀速率评价相符。而N80钢的自腐蚀电位也比Cr12MoV钢的自腐蚀电位更负，也进一步说明了N80钢的活性更高，在含有Cl-同种介质中，N80钢更容易腐蚀破坏。

图4为这两种低合金钢在B溶液中(含有乙酸溶液)中的极化曲线，从极化曲线得知N80钢的自腐蚀电流密度略大于Cr12MoV的自腐蚀电流密度，说明N80钢在含乙酸溶液中要比Cr12MoV钢更容易腐蚀。但是N80钢的自腐蚀电位跟Cr12MoV的自腐蚀电位相差不大，说明两种低合金钢在酸性溶液中的活化性能相差不大，都容易发生腐蚀。

3.2 化学浸泡腐蚀后测试

图5为N80钢在含有乙酸的B溶液中腐蚀前后极化曲线的比较，从图中可以清晰的知道，形成产物膜后即腐蚀后的自腐蚀电流要比腐蚀前的自腐蚀电流大，这说明了N80钢形成产物膜后的腐蚀速率要比没有产物膜时候的腐蚀速率要大，即在含乙酸中形成的腐蚀产物膜会对N80钢的腐蚀产生促进作用，会增大N80钢的腐蚀速率。这是因为在含有乙酸的溶液中，由于乙酸电离出乙酸根离子，到达腐蚀后形成的产物膜与N80钢的基体材料的界面处(即为界面内测)，促进N80钢的腐蚀，由此导致在形成产物膜后，N80钢的腐蚀速率增加。

图5 N80钢在B溶液(含乙酸)中腐蚀前后极化曲线比较

图6 Cr12MoV钢在B溶液中腐蚀前后极化曲线比较

图6为Cr12MoV钢在含有乙酸的B溶液中腐蚀前后极化曲线的比较，从图中可以分析出以下结论：(1)形成腐蚀产物膜(即腐蚀后)后的自腐蚀电流要比没有产物膜(即腐蚀前)的自腐蚀电流小，其腐蚀速率变小；(2)没有腐蚀产物膜(即腐蚀前)的自腐蚀电位要比形成产物膜(即腐蚀后)后的自腐蚀电位更负一些。由此可以得出：Cr12MoV钢的腐蚀产物膜对本身的腐蚀产生抑制作用，会降低腐蚀速率，这是因为Cr12MoV钢在形成的产物膜使电阻增加，电流也相应的减小了，从而降低了腐蚀速率。

图7是这两种低合金钢在B溶液(含有乙酸)中形成产物膜后的极化曲线比较，从图中可以得出以下结论：

(1)随着电位的增加，电流也相应的增加，这两种低合金钢极化曲线的变化趋势也大致相同；

(2)Cr12MoV钢随着电位的变化，出现了一个平台。

(3)N80钢的自腐蚀电位要比Cr12MoV钢的自腐蚀电流密度要大，而自腐蚀电位更负。

通过在图7中得出的结论可以分析出：(1)形成产物膜后在含乙酸溶液中N80钢的腐蚀速率要比Cr12MoV钢的腐蚀速率要大一些；(2)Cr12MoV钢会形成一层钝态膜，从而降低了该材料的腐蚀速率。

图7 两种低合金钢在B溶液腐蚀后极化曲线比较

4 结论

本文研究的是两种低合金钢在酸性介质下的电化学性能评价，通过失重法和电化学极化法的综合运用，现得出如下结论：

(1)Cr12MoV钢在酸性介质中的耐蚀性要明显好于N80钢，N80钢在含乙酸中腐蚀较为剧烈，而Cr12MoV钢在含乙酸溶液中，腐蚀较为轻微。

(2)腐蚀产物都会影响N80钢和Cr12MoV钢在酸性介质下的腐蚀速率；N80钢的腐蚀产物会促进N80钢基体的腐蚀，会增大腐蚀速率；而Cr12MoV钢的产物膜则会抑制Cr12MoV钢基体的腐蚀，会降低其腐蚀速率。

[1] 郭长林.钢在流动相下电化学腐蚀行为[D].太原:太原理工大学,2010.

[2] 孔正义.腐蚀钢构件疲劳性能退化试验研究[D].西安:西安建筑科技大学,2010.

[3] 赵 炯.低合金钢及其新型涂层的早期腐蚀防护研究[D].杭州:浙江理工大学,2014.

[4] 余秀明.低合金高强度钢浪花飞溅区点蚀行为及机理研究[D].北京:中国科学院研究生院(海洋研究所),2016.

[5] 邢文静.耐磨钢在湿磨和空蚀条件下的腐蚀磨损性能与机制[D].合肥:合肥工业大学,2007.

(本文文献格式：李意斌，施宜君.两种低合金钢在酸性介质下的耐蚀性能评价[J].山东化工,2017,46(3):32-34.)

Corrosion Resistance of Two Kinds of Low Alloy Steel in Acid Medium

LiYibin1,ShiYijun2

(1.ShaanXi Yanchang Petroleum Group Rubber Co.,Ltd.,Xianyang 712000,China;2.CNPC Baoji Petroleum Steel Pipe Co.,Ltd.,Baoji 721008,China)

There are 90% metal materials used in the whole world are iron and steel，and metal materials used in petroleum chemical industry in 90% are iron and steel materials，in the ocean is equivalent to all the metal material is 90% steel，no matter in which industry steel occupies an irreplaceable position however，these steels are subject to varying degrees of corrosion damage，resulting in economic loss is immeasurable，so in the improvement of electrochemical performance of corrosion protection technology and research of steel fundamental understanding of corrosion of steel products is very necessary.N80 steel is widely used in the petroleum and natural gas industry，and it is also widely used in the oil refining field，such as 316L，0Cr18Ni9Ti，Cr5Mo，Cr9Mo and so on. The quantity of acid oil and gas fields is more and more in China，the acid medium is mainly organic acid，so the corrosion resistance of metal materials in organic acid has a certain guiding significance to the development of new products.

steel;acid medium;corrosion resistance

2016-12-29

李意斌(1987—)，男，陕西西安人，本科学历，学士学位，助理工程师，从事材料防腐研究工作。

TQ050.4

A

1008-021X(2017)03-0032-03