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采用动电位扫描和失重法等电化学技术,辅以扫描电子显微镜(Scanning Electron Microscope)、能量色散谱(Energy Dispersive X-ray Spectrometry)及X射线衍射(X-ray Diffraction)等表面分析方法,研究了20#碳钢和825镍基合金(简称825合金)在含饱和CO2、饱和H2S和饱和CO2+H2S的10%NaCl溶液腐蚀环境中的腐蚀行为和腐蚀机理,特别是探讨了腐蚀产物膜对腐蚀过程的影响。
研究结果表明:(1)对于20#碳钢而言,它的CO2腐蚀属于阴极极化控制,腐蚀产物主要是Fe3C和FeCO3;H2S腐蚀属于阴阳极联合控制,腐蚀产物主要为铁的硫化物;CO2+H2S腐蚀则属于阴阳极联合控制,其腐蚀产物主要是FeS、FeS1-x和Fe3C。(2)随着温度的升高,20#碳钢的腐蚀速率在CO2体系和H2S体系中均增大,80℃时腐蚀最严重。在CO2+H2S体系中,腐蚀速率随温度升高呈先增大后减小的趋势,60℃时腐蚀速率出现极大值。(3)温度对腐蚀产物的形成类型影响较大。在CO2体系中,随温度升高,腐蚀产物致密度高,对基体起到较好的保护作用:在H2S体系中,温度升高,腐蚀产物膜逐渐由富铁、无规则几何微晶结构产物膜转变为富硫的、有规则几何微晶结构和保护性的膜,在一定程度上抑制了腐蚀。在CO2+H2S体系中,随温度升高,其产物膜晶体结构由FeS1-x逐渐向FeS转变,腐蚀产物膜的保护性增强。(4)在本研究的实验条件范围内,825合金的腐蚀过程属于阳极极化反应控制,具有典型的阳极钝化曲线,其表面形成了富铬的保护膜,表现出比20#碳钢更具耐腐蚀性。