碳钢在新疆库尔勒土中腐蚀行为研究.pdf

华中科技大学 硕士学位论文 碳钢在新疆库尔勒土中腐蚀行为研究 姓名：丁鹏 申请学位级别：硕士 专业：应用化学 指导教师：邱于兵;金名惠 20070118 I 摘 要 本文利用新疆库尔勒土样，在尽可能保持原土状态的情况下，模拟新疆库尔勒土 可能的有关条件，研究了 X70 钢和 Q235 钢在 25、30、35℃、含水量 1.04%（原土） 、 2％、3%的土样中，埋片 1~7 天的腐蚀早期和 7～30 天的腐蚀短期的腐蚀情况分别 从宏微观腐蚀形貌、腐蚀失重、腐蚀区域面积、腐蚀深度以及腐蚀产物成分等进行分 析，研究了 X70 钢和 Q235 钢在该土壤中早期和短期的腐蚀行为此外，结合电化学 动力学原理，对腐蚀过程、腐蚀规律、腐蚀机理进行了探讨，在此基础上对局部腐蚀 评价指标的选取进行了初步讨论，结果表明： 两种碳钢在新疆库尔勒土中，35℃下含水量 1.04％、2％、3％、1～7 天的早期腐 蚀呈典型的局部腐蚀形态，早期腐蚀是以腐蚀孔和腐蚀斑这两种形态开始，随后腐蚀 向横向和纵向扩展，横向扩展的速率大于纵向扩展速率，逐渐发展成为斑块状的腐蚀 坑含水量的不同导致了具体的腐蚀发展状态和速率的不同。

尽管腐蚀产物相同，但 在原土中 Q235 钢的横向扩展较 X70 钢迅速，仅 7 天就发展为全面的不均匀腐蚀 在温度 25、30、35℃、含水量 1.04％、2％、3％、7～30 天的短期腐蚀中，两种 碳钢的腐蚀形态大部分表现为典型的局部腐蚀温度和含水量都是影响碳钢在新疆库 尔勒土中短期腐蚀行为的重要因素从温度对腐蚀行为的影响上看，原土中各个温度 下的腐蚀行为相似温度对腐蚀横向扩展的影响更为突出，而对纵向的影响不明显， 温度的升高加快了腐蚀的发展从含水量对腐蚀行为的影响上看，35℃下、各含水量 下的腐蚀行为各不相同，表现为宏观腐蚀形貌、腐蚀发展方式、腐蚀产物上的显著差 异按腐蚀行为的特点，将其归为原土和 3％含水量下的两大类，2％含水量下的腐蚀 行为兼有原土和 3％含水量的特点含水量对腐蚀纵向扩展和横向扩展的影响均较为 明显，含水量的增加同样加快了腐蚀的发展，而且生成了在原土中从未生成的 γ－ FeOOH两种碳钢的具体短期腐蚀行为也存在差异，具体早期和短期腐蚀行为的差异 表明，X70 钢具有比 Q235 钢更好的耐蚀性 关键词：碳钢，库尔勒土，腐蚀行为，局部腐蚀，评价指标 II Abstract In this paper , the 1~7 days initial corrosion behavior and the 7~30 days short-time corrosion behavior of X70 steel and Q235 steel in 25、 30、 35 , 1.0℃4%、 2％、 3% moisture content Xinjiang Ku’erle soil were studied by indoor corrosion simulation test, SEM, EDS , XRD, and the result of the macro-morphology, weight loss, corrosion area, corrosion depth, elemental and chemical composition of corrosion product. By combining electrochemical kinetics, the corrosion process, the law of corrosion, and corrosion mechanism were discussed. On the basis of them, the selection of localized corrosion evaluation indicators was preliminarily discussed. The results showed the 1~7 days initial corrosion state of two kinds of carbon steel in 35 ℃, 1.04%、2％、3% moisture content Xinjiang Ku’erle soil was typical local corrosion that began from small holes and spots , and then developed widely and deeply , and gradually developed into patches of corrosion pits. Comparing with the corrosion depth, the corrosion area expanded more rapidly. Different moisture content led to different corrosion state and corrosion rate. EDS analysis showed that in the initial period , the corrosion products of two kinds of carbon steel in original soil were the same But there were differences in specific initial corrosion behavior of them. Most of all, the corrosion horizontal expansion of Q235 steel in original soil was faster than that of X70 steel, only 7 days Q235 steel developing into non-uniform general corrosion. The 7~30 days short-time corrosion state of two kinds of carbon steel in 20、 30、 35 ℃, 1.04%、 2％、 3% moisture content Xinjiang Ku’erle soil was mostly typical local corrosion. Temperature and moisture content were both the important factors which affected the short-term corrosion behavior of carbon steel in Xinjiang Ku’erle soil. From the point of view that temperature influenced on corrosion behavior, corrosion behaviors in the original soil under various temperature were similar. Temperature had a prominent influence on the corrosion expansion only in the horizontal. The rise of temperature accelerated corrosion development. From the point of view that moisture content influenced on corrosion behavior, corrosion behaviors in 35℃ under various moisture content were different. The III corrosion behaviors in the original soil and 3% moisture content were two different ones. The corrosion behavior in 2% moisture content possessed that of in the original soil and 3% moisture content. Moisture content had a prominent influence on the corrosion expansion not only in the horizontal but also in the vertical. The increase of moisture content also accelerated the corrosion, and r-FeOOH was generated which had never been generated in original soil. There were also differences in specific initial corrosion behavior of two kinds of carbon steel. The differences of initial corrosion behavior and the short-time corrosion behavior between X70 steel and Q235 steel indicated that X70 steel’s corrosion resistance was better than Q235 steel’s. Keywords: Carbon steel, Ku’erle soil, Corrosion behavior, Localized corrosion, Evaluation indicators 独 创 性 声 明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师的指导下进行的研究工 作及取得的研究成果。

尽我所知，除文中已标明引用的内容外，本论文不 包含任何其他人或集体已经发表或撰写过的研究成果 对本文的研究做出 贡献的个人和集体， 均已在文中以明确方式标明 本人完全意识到本声明 的法律结果由本人承担 学位论文作者签名： 年 月 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即： 学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版， 允许 论文被查阅和借阅 本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部 分内容编入有关数据库进行检索， 可以采用影印、 缩印或扫描等复制手段 保存和汇编本学位论文 保 密□，在______年解密后适用本授权书 本论文属于 不保密□ （请在以上方框内打“√”） 学位论文作者签名： 指导教师签名： 年 月 日 年 月 日 1 1 文献综述 1.1 土壤腐蚀的研究概述 土壤腐蚀的研究是从对杂散电流的研究开始的：本世纪初人们普遍认为，所有的 地下腐蚀都是由地下有轨电车和地铁的杂散电流引起的[1]1910 年，美国国家标准局 （NBS，现简称 NBT）在国会的授权下开展对杂散电流的研究，结果发现，在没有杂 散电流的土壤中也会发生腐蚀，这表明土壤本身也具有腐蚀性。

1920 年，NBS 通过 进一步研发现，由土壤本身引起的腐蚀与由杂散电流引起的腐蚀同样严重这引起了 人们对土壤腐蚀研究的关注，对土壤腐蚀原因的研究开始进行1922 年 NBS 研究发 现，土壤腐蚀是电阻率、可溶盐浓度、湿度、pH 值、细菌、含氧量等多种因素相互 作用的结果，但没有一个参数能单独决定土壤的腐蚀性[2]NBS 通过地下埋片测得不 同土壤中各种金属的腐蚀速度，如果土壤与试验土壤类似，那么可以根据这些数据大 体上估计该土壤的腐。