Corros. Sci. ：低碳钢CO2腐蚀电化学——CO2对铁溶解反应的影响

【引言】

低碳钢的二氧化碳腐蚀是腐蚀领域的一项重要课题，目前该领域已开展许多研究。但是现有机理研究基本集中在该腐蚀系统的阴极反应上，对于CO2对酸性溶液中阳极铁溶解反应影响的研究并不深入。

【成果简介】

近日，美国俄亥俄大学Aria Kahyarian（通讯作者）团队在Corros. Sci.上发表了一篇题为“Electrochemistry of CO₂Corrosion of Mild Steel: Effect of CO₂on Iron Dissolution Reaction”的文章。该研究团队归纳总结了大量的既往研究成果，在此基础上设计试验方案，选用API 5L X65低碳钢作为电极，通过获得pH 4和pH 5、CO₂分压为0至5bar条件下的稳态极化曲线来研究铁溶解反应的动力学。研究结果表明CO₂或其相关碳酸盐物质对弱酸环境下低碳钢的铁溶解反应有重要影响。

【图文解读】

图1 pH 5、298K下，0.5M Na2SO4溶液中铁的阳极极化曲线

扫描速率为6.6mV.s^-1，旋转圆盘电极为69rps。

图2 电极置于溶液后立即测得的开路电位

红色虚线为pH 4, 0 bar CO₂, 30℃; 粉色点划线为pH 4, 5 bar CO₂, 30℃; 浅蓝色带圆点虚线为pH 5, 0 bar CO₂, 30℃; 黄色带菱形实线为pH 5, 5 bar CO₂, 30℃; 蓝色实线为pH 4, 0 bar CO₂, 10℃; 浅绿色点线为pH 4, 5 bar CO₂, 10℃; 绿色双点划线为pH 5, 0 bar CO₂, 10℃; 紫色虚线为pH 5, 5 bar CO₂, 10℃。

图3 X65低碳钢表面阳极极化曲线

12.7m.s^-1，0.1 M NaCl，扫描速率为0.5mV.s^-1条件下试验结果。误差条表示经至少三次重复获得的最小值和最大值。红色方块线为pH 4-30℃; 粉色叉号线为pH 5-30℃; 蓝色方块线为pH 4-10℃; 浅蓝色叉号线为pH 5-10℃。

图4 不同pCO₂下，X65低碳钢表面阳极极化曲线

12.7m.s^-1，0.1 M NaCl，扫描速率为0.5mV.s^-1条件下试验结果。

A) pH 4, 30℃;

B) pH 5, 30℃;

C) pH 4, 10℃;

D) pH 5, 10℃。

误差条表示经至少三次重复获得的最小值和最大值。

图5 预钝化（120mV Tafel斜率）阶段，pH值和pCO₂对交换电流密度的影响

浅蓝色叉号线为pH 4, 10℃; 粉色十字线为pH 5, 10℃; 蓝色三角线为pH 4, 30℃; 红色圆点线为pH 5, 30℃。

【小结】

本文研究表明，CO₂和/或其相关的碳酸盐物质直接参与铁溶解反应，并在CO₂分压低至1bar的情况下对阳极电流有显著影响。

文献链接：Electrochemistry of CO₂Corrosion of Mild Steel: Effect of CO₂on Iron Dissolution Reaction(Corros. Sci., 19-7-2017, DOI:10.1016/j.corsci.2017.10.005)

本文由材料人编辑部詹英杰编译，陈炳旭审核，点我加入材料人编辑部。

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