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钢铁研究总院青岛海洋腐蚀研究所
本文应用阵列电极技术,分别测量了面积不同的碳钢电极在3.5%NaCl溶液中的电流分布。通过对比实验结果,研究了碳钢在水线区的腐蚀机理。
小面积阵列电极由Q235碳钢丝(Ф=1.6mm)组成11×11矩阵形状(彼此间隔1mm),半浸于NaCl溶液中,溶液凹液面位于第3行中间处(顶端为第1行)。大面积阵列电极由1×1cm正方形铁片组成6×20的矩阵形状(彼此间隔1cm),半浸于NaCl溶液中,溶液凹液面位于第5行中间处。
大、小电极的腐蚀过程均表现出了氧浓差电池的特点,如阴极均在水线附近;水线下金属腐蚀均由水线下向水线处发展,表现为阴极上移等。但由于电极尺寸及水线上薄液膜厚度的不同,导致两电极的电流分布变化过程明显不同。主要区别有:1、小电极腐蚀速率远大于大电极,小电极腐蚀速率随着水线上薄液膜生长不断增加,而大电极腐蚀速率处更换电解液后短暂增加外,其他时间均稳定在较低水平。2、小电极在腐蚀稳定阶段的主要阴极反应区域由水线处变为水线上,而大电极在整个实验阶段的主要阴极反应区域始终位于水线处。导致上述不同的主要原因是,小电极水线上有一定厚度的薄液膜与水线下电解液导通,构成整个氧浓差电池,而大电极水线上未形成有效厚度的薄液膜,因此水线上电极不参与氧浓差电池的反应。这同时说明水线加速腐蚀的主要原因是水线上形成了一定厚度的薄液膜。
下图分别为小、大电极在整个实验阶段各单行的平均电流密度。自水线向下,阳极电流随深度变化呈现一定规律。小电极为由水线向下,阳极电流先增大至第6行,后逐渐减小。大电极为由水线向下,阳极电流先增大至第13行,后略有减小。水线下腐蚀速率极值距水线的距离分别为7.8mm和17cm,位于各自腐蚀区(水线以下成为腐蚀区)的4/9和9/16处。据此规律,我们认为水线下阳极电流分布跟水线下电极尺寸有关,浸入水下的电极越长,阳极电流极值的位置距离液面越远,但接近于腐蚀区的1/2处。