Q235鋼在模擬酸雨酸化的酸性土壤中腐蝕行為研究.pdf

1、酸雨已成為一個國際性問題，研究酸雨造成土壤酸化后材料在土壤中的腐蝕規(guī)律具有重要的理論和實踐意義。本論文選用典型的酸性土壤，利用電化學阻抗測試技術(EIS)、極化曲線技術、掃描電鏡(SEM)、表面能譜分析(EDS)、X射線衍射(XRD)以及質(zhì)量損失法等方法，研究了對Q235鋼在模擬酸雨酸化的酸性土壤中的腐蝕行為。研究結(jié)果表明：
　　 模擬酸雨對酸性土壤中Q235鋼腐蝕行為的影響顯著。紅壤酸性土對酸雨的緩沖能力較弱，土壤易酸化，土壤

2、經(jīng)過酸雨淋溶后，腐蝕性明顯增強。隨著淋入模擬酸雨溶液pH值的減小，Q235鋼的腐蝕速率增加。在模擬酸雨淋溶的土壤中，Q235鋼后期的腐蝕速率大于前期的腐蝕速率。腐蝕初期，Q235鋼的電化學阻抗譜都為單一的偏心半圓容抗??；腐蝕后期，在模擬淋溶酸雨酸性較弱時(pH4.5和pH5.6)，Q235鋼的阻抗譜表現(xiàn)為雙容抗弧，在模擬淋溶酸雨酸性較強時(pH2.5和pH3.5)，Q235鋼的阻抗譜表現(xiàn)為高頻的容抗弧和低頻的感抗弧，Q235鋼的腐蝕受電

3、荷傳遞過程控制；當淋溶液為對比液時(pH7.0)，Q235鋼的阻抗譜表現(xiàn)為高頻的容抗弧和低頻的Warburg阻抗，Q235鋼的腐蝕受擴散過程控制。酸雨淋溶下土壤中Q235鋼的腐蝕產(chǎn)物主要為Fe2O3和Fe3O4等Fe的氧化物以及SiO2，其中SiO2為銹層中所共生和粘附的紅壤。
　　 經(jīng)模擬酸雨酸化的土壤和未酸化土壤組成宏電池后，酸化土中Q235鋼的開路電位較負，為宏電池的陽極，Q235鋼的腐蝕速率增加；而未酸化土中Q235鋼的

4、開路電位較正，為宏電池的陰極，Q235鋼的腐蝕速率有所減小，試樣受到一定程度的保護。未酸化土中陰極試樣的陽極極化率增大，而酸化土中宏電池陽極試樣的陽極極化率減小，這是由于酸化土中宏電池陽極腐蝕自催化作用的結(jié)果。宏電池電流隨著實驗時間的增加先較快增大，然后逐漸減小，最后趨于穩(wěn)定在6.751μA/c㎡左右。隨著實驗時間的增加，酸化土中自然埋藏Q235鋼腐蝕速率逐漸減小，而酸化土中宏電池陽極的腐蝕速率一直保持著較高的腐蝕速率，Q235鋼在酸化

5、土和未酸化土中形成宏電池后，導致試樣表面陰陽極電流密度的不平衡，從而引起宏電池陽極局部腐蝕的自催化過程。宏電池陰陽極面積比增大，宏電池陽極的腐蝕速率也增大。陰陽極面積比為10:1的宏電池陽極的腐蝕速率是陰陽極面積比為1:1時腐蝕速率的2.72倍。
　　 研究了酸雨的pH值、陰離子對模擬酸性土壤溶液中Q235鋼腐蝕性能的影響。實驗結(jié)果表明，隨著模擬土壤溶液pH值從7.0減小到3.0，Q235鋼的腐蝕失重增加，Q235鋼的腐蝕電流密

6、度由1.3×10-5A/c㎡增加到2.6×10-5A/c㎡，腐蝕電位由-0.74V正移到-0.68V。在pH值為5.5，4.0和3.0的模擬土壤溶液中，Q235鋼的阻抗譜由高頻端的容抗弧和低頻端的感抗弧組成，隨著溶液pH值的降低，Nyquist圖高頻端的容抗弧半徑減小，低頻端的感抗弧越來越明顯。在pH值7.0的土壤溶液中，Q235鋼的EIS低頻區(qū)出現(xiàn)Warburg阻抗特征，溶液中的溶解氧向電極表面擴散成為控制步驟。在模擬鷹潭酸性土壤溶液

7、中，SO42-、HCO3-和NO3-等陰離子可減小Q235鋼在NaCl溶液中的電荷轉(zhuǎn)移電阻，SO42-和NO3-分別加入到NaCl溶液中后，Q235鋼的阻抗譜均為單容抗?。欢鳱aHCO3加入NaCl溶液中后，Q235的阻抗譜低頻端出現(xiàn)Warburg阻抗，擴散過程為控制步驟。在模擬鷹潭酸性土壤溶液中，SO42-、HCO3-和NO3-等陰離子對Q235鋼腐蝕性強弱的順序為：SO42-最強，HCO3-次之，NO3-最弱。
　　 經(jīng)模擬

8、酸雨淋溶后土壤中微生物對Q235鋼腐蝕行為的影響顯著。反應初期，接菌土壤中的Q235鋼試樣表面形成了致密的生物膜，對腐蝕的進一步發(fā)展有一定的阻礙作用，Q235鋼在接菌土壤中的腐蝕速率比滅菌土壤小。隨著腐蝕的發(fā)展，硫酸鹽還原菌生長代謝產(chǎn)生的有機酸使腐蝕產(chǎn)物膜變得疏松，Q235鋼在接菌土壤中的腐蝕速率明顯高于滅菌土壤。Q235鋼在滅菌與接菌土壤中陽極極化曲線相差不大，陰極極化曲線相差較大，Q235鋼在接菌土壤中發(fā)生了陰極去極化。Q235鋼在

9、接菌土壤中電化學阻抗譜表現(xiàn)為單容抗弧，沒有點蝕現(xiàn)象發(fā)生；在接菌土壤中電化學阻抗譜初期為單容抗弧，隨著腐蝕的進行Q235鋼在接菌土壤中開始發(fā)生點蝕，阻抗譜表現(xiàn)為雙容抗弧。硫酸鹽還原菌增大了Q235鋼在經(jīng)含Cl-較高的酸雨酸化土壤中的點蝕敏感性。能譜測試結(jié)果表明在接菌土壤中Q235鋼腐蝕產(chǎn)物中含有S，而在滅菌土壤中不含有S，說明接菌土壤中硫酸鹽還原菌參與了Q235鋼的腐蝕。
　　 研究了模擬酸雨組分對酸性土壤中Q235鋼腐蝕行為影響