少量柴油对盐水介质中碳钢腐蚀的影响

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1、少量柴油对盐水介质中碳钢腐蚀的影响摘要：应用电化学测试和腐蚀挂片法，研究少量柴油在中性盐水介质中对碳钢腐蚀的影响，结果表明：一定量的柴油在水介质中，不仅促进氧的扩散加速碳钢的腐蚀，而且使碳钢的腐蚀形貌由均匀腐蚀转为区块状腐蚀甚至点蚀；在含缓蚀剂的体系中，少量柴油的存在会影响缓蚀剂的吸附，从而降低缓蚀剂的缓蚀效果。　　关键词：腐蚀　氧扩散　界面电容　柴油　吸附   1　前言　　在油田生产的污水回注等系统和工业上使用海水作冷却剂的循环系统中，由于介质电阻率低，对工业上普遍使用的碳钢材料具有较强的腐蚀性。有关含盐介质对碳钢腐蚀的研究，和油水共

2、存的介质条件对碳钢的腐蚀，已有报道。S.M.Wilhelm[1]的研究表明，处于有机相的金属表面，可与处于水相表面形成电偶电池，加速金属的腐蚀。W.P.Jepson[2]等人研究了油含量在20%~80%时不同流动状态下的盐水的腐蚀，认为层流时在较低油含量即可抑制腐蚀，而在湍流时要有效抑制腐蚀需更高的含油量。关于油水双相介质中缓蚀剂的使用，S.A.Cintsberg[3]认为，这种体系中缓蚀剂的作用机理与单相水介质缓蚀剂有较大差异，这与缓蚀剂的结构和组成有关。本文对被少量柴油污染的盐水介质对碳钢的腐蚀行为进行了研究，发现腐蚀速率与腐蚀形貌

3、均有显著变化，且油的存在对缓蚀剂的缓蚀作用的也有较大的影响。   2　实验　　电化学测试采用饱和甘汞电极为参比电极、铂电极为辅助电极、A3钢为研究电极的三电极体系，研究电极以环氧树脂浇封，工作端面面积为0.5cm2[4]。　　腐蚀挂片试样为70×20×5的A3钢试片，试验方法参照文献[5]。　　用于电化学测试的溶液需除氧，采用通N2法，每500ml溶液通氮气30min，（流量5L/min）。腐蚀挂片介质的除氧，采用在溶液中加入100mg/LNa2SO3+1mg/LCo2+，试验后测氧含量不大于0.2mg/L。　　本试验采用的缓蚀剂AR-

4、10为自制的松香胺类衍生物。   3　结果与讨论   3.1　柴油对O2扩散的影响　　用动电位扫描法（20mV/min）测定了不同柴油添加量时碳钢在3%NaCl水溶液中的弱极化区极化曲线，并用计算机程序对曲线进行参数拟合，得到腐蚀电流ic和阴极极限扩散电流ig，结果见表1。表1 柴油添加量对ic和ig的影响柴油添加量（mg/L）0601002004001000ic（μA/cm2）2.932.953.578.8210.114.1ig（μA/cm2）13.28.0216.7330.30大大　　注：“大”表示ig＞20ic，在编制程序时认为

5、可忽略扩散对腐蚀过程的影响。　　由表1可见，ic、ig均随柴油添加量的增加而增大，特别是ig随柴油添加量增加而迅速增大。据此结果和极化曲线的形状，认为柴油在中性NaCl溶液中，有利于阴极去极化剂的扩散。在本试验体系中，阴极过程以氧的还原为主，氧的还原反应受扩散影响较大。柴油的加入，在量极小时（＜60mg/L＝，可能较好地分散在溶液中，并可能在液面、容器壁、界面等地方吸附和富集，但由于量小，它影响的液层厚度远远小于扩散层厚度，所以ic与ig变化并不明显。当柴油添加量稍大（＞100mg/L）后，由于它在电极表面的吸附和富集，一方面可能使电极

6、表面扩散层溶液由于粘度减小而使厚度减薄，另一方面，柴油在扩散层中导致氧扩散系数增大。柴油存在于溶液中，从上述两方面促进了氧由溶液本体向金属表面的扩散，加速了阴极氧的去极化过程，从而加速腐蚀。   3.2　柴油对腐蚀率及腐蚀形貌的影响　　在流速为0.7m/s的3%NaCl溶液中，用腐蚀挂片法测试了不同柴油添加量对碳钢腐蚀速率及腐蚀形貌的影响。测试结果见表2。表2　柴油添加量对腐蚀速率及形貌的影响（50℃）柴油添加量（mg/L）050100200500100020004000腐蚀速率（g/m+2-h）0.3750.7230.7852.93

7、12.4012.8462.5550.330腐蚀形貌均匀较大区块较大区块中等区块中等区块较小区块小区块点蚀  　　由表2可见，随着柴油添加量增大，不仅引起腐蚀速率的逐渐增大，而且腐蚀区域的面积逐渐减小。目测试验后的样片可见，柴油的添加使钢样表面有较大面积的免遭腐蚀的区域，表面光亮如初。柴油添加量增加到一定程度（＞4000mg/L），则见表面有大量点蚀。随着柴油添加量的逐渐增大，使腐蚀形态由均匀腐蚀、区块状腐蚀逐渐向点蚀过渡。据此分析：溶液中柴油在金属表面的富集成膜，是一个动态过程，油膜覆盖区的金属免受腐蚀，未成膜区的腐蚀加速。当柴油添加量

8、超过100mg/L，柴油不能均匀分散到溶液中，而在流动介质中形成大量的悬浮小颗粒而随介质一起流动，这些小颗粒不断冲击到金属表面；在相同氧分压(活度)下，这些颗粒中的氧浓度高于水相中的浓度，从而，这些小颗粒起