两种缓蚀剂及其复配对不同混凝土模拟孔隙液中碳钢腐蚀行为的影响

来源 :北京化工大学 | 被引量 : 2次 | 上传用户:jiangyao366
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钢筋混凝土是一种常用的工程材料,为了防止钢筋锈蚀,需要加入缓蚀剂来减缓腐蚀。目前混凝土领域中常用的缓蚀剂为亚硝酸盐,由于碳化过程中混凝土孔隙液中会含有NaHCO3,因此研究孔隙液中含有NaHCO3和不含NaHCO3的情况下NaNO2对Q235碳钢腐蚀行为的影响具有重要意义。将绿色缓蚀剂D-葡萄糖酸钠与亚硝酸盐进行复配,可有效抑制碳钢的腐蚀,并能保护环境,降低污染。本文通过慢速动电位极化曲线、EIS和Mott-Schottky曲线测试等电化学方法,结合XPS和SEM/EDS等表征手段研究了混凝土领域常用缓蚀剂NaNO2对Q235碳钢在含不同浓度Cl-的四种凝土模拟孔隙液SCP1(pH=11,含NaHCO3)、SCP2(pH=11,不含NaHCO3)、SCP3(pH=10,含NaHCO3)和SCP4 (pH=10,不含NaHCO3)中的电化学腐蚀行为,分析了混凝土孔隙液中含有NaHCO3和不含NaHCO3的情况下NaNO2对Q235碳钢小孔腐蚀和均匀腐蚀的抑制作用,重点探讨了NaHCO3和NaNO2共同存在条件下对Q235碳钢小孔腐蚀的作用机制。并研究了NaNO2与D-葡萄糖酸钠复配对Q235碳钢在SCP1孔隙液中的缓蚀作用。所得主要结论如下:1、NaNO2和NaHCO3均能促使pH 11的含有0.1 mol/L NaCl的孔隙液中碳钢表面形成钝化膜,有效降低碳钢的均匀腐蚀速率。当孔隙液中不含NaHCO3时(SCP2溶液),NO2-对碳钢的均匀腐蚀抑制作用更明显;当孔隙液中含有NaHCO3时(SCP1溶液),NO2-对碳钢的均匀腐蚀速率影响不太大,但可显著降低碳钢孔蚀的敏感性。与NaHCO3相比,NaNO2更能提高碳钢表面钝化膜的稳定性,对稳定孔蚀的抑制能力也更强。当NaNO2和NaHCO3同时存在时,碳钢表面钝化膜中的Fe3+/Fe2+值最大、缺陷最少,膜的稳定性最强,对孔蚀的抑制效果最明显。2、在pH 11含不同浓度Cl-的混凝土孔隙液中,NaNO2比NaHCO3能更好地减少碳钢亚稳态孔蚀的形核、降低亚稳态孔的寿命,且更好地抑制亚稳态孔向稳定孔的转变;当两者共同存在时,碳钢亚稳态孔蚀的形核率最低、亚稳态孔的寿命最短,亚稳态孔向稳定孔的转化最困难,即在含有NaHCO3的SCP1孔隙液中,加入NO2-后,对抑制碳钢亚稳态孔蚀的发生、生长以及抑制亚稳孔向稳定孔的转化效果最好。3、在pH 10含不同浓度Cl-的混凝土孔隙液中,NaNO2和NaHCO3均能促进碳钢表面钝化,减缓碳钢的均匀腐蚀。当孔隙液中不含NaHCO3时(SCP4溶液),NO2-对碳钢的均匀腐蚀抑制作用更明显;当孔隙液中含有NaHCO3时(SCP3溶液),NO2-对碳钢的均匀腐蚀速率影响不太大。与NaHCO3相比,NaNO2更能提高碳钢表面钝化膜的稳定性,抑制亚稳孔向稳定孔转变。在含有NaHCO3的SCP3孔隙液中,加入NO2-后,碳钢的亚稳态孔和稳定孔蚀敏感性均最低。4、向含Cl-的模拟孔隙液中加入NaNO2和D-葡萄糖酸钠的复配缓蚀剂后,碳钢的腐蚀电位、稳定孔蚀电位、阻抗膜值均比只添加NaNO2时有较大提高,钝化膜中的缺陷浓度也显著降低;对碳钢的缓蚀率最高可达到96.7%,说明NaNO2与D-葡萄糖酸钠复配,不仅能够显著减缓碳钢的均匀腐蚀,也可大大降低碳钢的孔蚀敏感性。微区电位原位扫描测试(SRET)结果显示,孔隙液中添加复配缓蚀剂后,微区电位起伏显著降低,碳钢表面的活性点数量明显减少,即对亚稳态孔蚀的发生有很明显的抑制作用。
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