一种抑制钢铁点蚀的方法技术

本发明专利技术公开了一种抑制钢铁点蚀的方法

【技术实现步骤摘要】
一种抑制钢铁点蚀的方法


[0001]本专利技术属于钢铁的腐蚀与防护
，具体涉及一种抑制钢铁点蚀的方法
。

技术介绍

[0002]钢铁材料作为最常见的结构材料被广泛应用各种工业领域
。
然而在实际应用过程中，钢铁腐蚀是一种常见的现象，因钢铁腐蚀对经济造成的巨大损失以及环境污染问题引起广泛关注
。
纯铁是常用钢铁材料的基体材料，广泛应用于电磁材料
、
合金材料等领域
。
车轴钢应用于高速列车的车轴，车轴钢在服役过程中受到的疲劳
、
腐蚀以及腐蚀环境中的腐蚀疲劳等均会影响车轴的服役可靠性
。
车轴钢表面的钝化膜容易受到多种离子的侵蚀而发生点蚀，点蚀会引起应力集中，加速裂纹扩展，引发车轴失效，影响列车的安全性能和使用寿命
。
特别是管线钢作为油气运输管道的主要材料，其工况复杂，易受到土壤中离子的侵蚀而发生局部腐蚀，一旦发生会导致材料失效，就会影响管道运输的稳定性，造成经济损失的同时，管道内泄露的天然气和原油还会污染环境
。
因此，在钢铁材料投入使用之前需要对其在特定服役环境下的腐蚀性能进行研究，并通过一系列的防护措施尽量的减少局部腐蚀
、
延迟局部腐蚀发生的时间，避免因为局部腐蚀造成的损失和意外
。
[0003]目前已有一些控制钢铁点蚀的方法，比如改善钢铁材料的成分与组织
、
改变钢铁材料接触的腐蚀环境比如添加缓蚀剂
、
改变钢铁材料的表面状态比如表面钝化或者实施涂层或镀层
、
施加电化学保护等等
。
磁场对电化学反应的影响具有选择性，比如，磁场对于电极表面带电粒子的物质传输过程为速率控制步骤的电化学反应有显著的影响，而一般情况下对电子转移反应不产生显著的影响
。
钢铁的点蚀反应机理为点蚀坑底部与本体表面耦合作用的“自催化效应”，自催化效应与点蚀发生和发展的电化学条件以及与之相关的点蚀几何形状有关：呈现闭口形状且较深的点蚀的自催化效应就较强，而呈现开口形状且较浅的点蚀的自催化效应就较弱
。
当特定条件下点蚀的发生或者发展属于典型的强自催化效应机理时，如果能有效地抑制“自催化效应”，才能有效地抑制相应条件下的点蚀过程
。

技术实现思路

[0004]为解决上述技术问题，本专利技术在分析点蚀反应机理的基础上，利用磁场对电化学反应的选择性作用规律，针对点蚀体系点蚀坑内外的物质传输过程的速率控制步骤，采用外加磁场的方法调控合适的电化学条件下点蚀过程中的“自催化效应”，可以在不用改变钢铁材料本身
、
无需前期预处理
、
不用改变腐蚀环境的条件下实现抑制碳钢点蚀的效果
。
[0005]本专利技术提供一种抑制钢铁点蚀的方法，通过在电化学极化过程中引入特定的外部磁场，在一定的磁场条件与电化学条件下，影响溶液中离子和腐蚀产物的迁移，抑制点蚀的萌生和发展
。
[0006]为达到上述专利技术创造目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0007]一种抑制钢铁点蚀的方法，该方法包括如下步骤：
[0008]1)
电极体系准备
[0009]将钢铁电极试样非工作面用点焊与铜线相连，之后用环氧树脂进行绝缘封装，并将工作面打磨后得到工作电极；将工作电极
、
参比电极和对电极构成三电极体系，并与电化学工作站接通；所述的电极试样为纯铁电极
、X70
管线钢电极或车轴钢；
[0010]2)
配制腐蚀溶液
[0011]所述的电极试样为纯铁或
X70
管线钢时，用去离子水配制
0.1mol/L NaNO2+x mol/LNaCl
的腐蚀溶液作为纯铁电极或
X70
管线钢的腐蚀溶液，
x
＝
0.0001
～
0.9
；
[0012]所述的电极试样为车轴钢时，用去离子水配制
0.05mol/L NaHCO3+y mol/L NaCl
的腐蚀溶液作为车轴钢电极的腐蚀溶液，
y
＝
0.0001
～
0.9
；
[0013]3)
开路电位测试
[0014]将工作电极在上述腐蚀溶液中浸泡直至开路电位达到稳定状态；
[0015]4)
施加磁场后的动电位扫描极化曲线测试
[0016]将三电极体系放置于外加磁场环境中，外加磁场为与工作电极工作面平行的水平磁场，磁感应强度为
0.10
～
1.00T
，然后进行动电位扫描极化曲线测试，获得阳极极化曲线；动电位扫描极化曲线测试从自腐蚀电位开始至过钝化区电位结束，扫描速率为5～
500mV/min
；
[0017]5)
恒电位极化
[0018]根据上述阳极极化曲线，在钝化区，电位在
‑
0.3
～
1.0V
范围内选取2～3个电位，进行磁场作用下的恒电位极化，极化时间为
50
～
2000s
；
[0019]6)
形貌观察及点蚀面积统计
[0020]观察在上述不同电位下，恒电位极化后工作电极表面腐蚀形貌，并统计电极表面点蚀面积与工作面积的比值
。
[0021]优选地，在所述步骤
1)
中，工作电极试样是直径为1～
10mm
，高度为2～
8mm
的工作电极，非工作面用环氧树脂封存
。
[0022]优选地，在所述步骤
1)
中，所述的打磨是依次用
400#、600#、1000#、1500#
水磨砂纸对钢铁电极的工作面打磨，然后依次用去离子水和酒精清洗
、
脱脂后吹干
。
[0023]优选地，在所述步骤
1)
中，工作电极为纯铁
、
车轴钢或管线钢电极，参比电极为饱和甘汞电极，对电极为铂电极
。
[0024]优选地，在所述步骤
2)
中，在所述步骤
2)
中，纯铁电极和
X70
管线钢的腐蚀溶液为
0.1mol/L NaNO2+x mol/L NaCl
的溶液，
x
＝
0.1
～
0.8
；由分析纯化学试剂
NaNO2、NaCl
和温度为
25℃
时电阻率不低于
1.0M
Ω
·
cm
的去离子水配制而成；车轴钢电极腐蚀溶液为
0.05mol/L NaHCO3+y mol/L NaCl
的溶液，...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种抑制钢铁点蚀的方法，其特征在于该方法包括如下步骤：
1)
电极体系准备将电极试样非工作面用点焊与铜线连接，之后用环氧树脂进行绝缘封装，并将工作面打磨后得到工作电极；将工作电极
、
参比电极和对电极构成三电极体系，并与电化学工作站接通；所述的电极试样为纯铁电极
、X70
管线钢电极或车轴钢；
2)
配制腐蚀溶液所述的电极试样为纯铁或
X70
管线钢时，用去离子水配制
0.1mol/L NaNO2+x mol/LNaCl
的腐蚀溶液作为纯铁电极或
X70
管线钢的腐蚀溶液，
x
＝
0.0001
～
0.9
；所述的电极试样为车轴钢时，用去离子水配制
0.05mol/L NaHCO3+y mol/L NaCl
的腐蚀溶液作为车轴钢电极的腐蚀溶液，
y
＝
0.0001
～
0.9
；
3)
开路电位测试将工作电极在上述腐蚀溶液中浸泡直至开路电位达到稳定状态；
4)
动电位扫描极化曲线测试将电极体系放置于外加磁场环境中，外加磁场为与电极工作面平行的水平磁场，磁感应强度为
0.10
～
1.00T
，然后进行动电位扫描极化曲线测试，获得阳极极化曲线；动电位扫描极化曲线测试从自腐蚀电位开始至过钝化区电位结束，扫描速率为5～
500mV/min
；
5)
恒电位极化根据上述阳极极化曲线，在钝化区，电位在
‑
0.3
～
1.0V
范围内选取2～3个电位，进行磁场作用下的恒电位极化，极化时间为
50
～
2000s
；
6)
形貌观察及点蚀面积统计观察在上述不同电位下，恒电位极化后工作电极表面腐蚀形貌，并统计电极表面点蚀面积与工作面积的比值
。2.
根据权利要求1所述的抑制钢铁点蚀的方法，其特征在于：在所述步骤
1)
中工作电极试样是直径为1～
10mm
，高度为2～
8mm
的圆柱电极
。3.
根据权利要求1所述的抑制钢铁点蚀的方法，其特征在于：在所述步骤
1)

【专利技术属性】
技术研发人员：吕战鹏，陶轶琦，陈珍，
申请(专利权)人：上海大学，
类型：发明
国别省市：