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涂覆纳米氧化锆薄膜的不锈钢在含硫介质中的电化学腐蚀行为研究

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全球每年因腐蚀造成的经济损失是最为严峻的，据报道，全球由于管道腐蚀造成的经济损失极其严重，日本和德国经济损失约为33亿美元，中国约28亿美元，美国约22亿美元，英国约17亿美元。据美国国家输送安全局统计管道损害造成74%经济损失为腐蚀损害，所以加强石油管道的防腐管理工作，提高防腐技术对石油运输具有重大意义。目前，管道防腐方法主要为：合理的选用防腐蚀材料、腐蚀环境的控制、电化学保护、表面涂覆层保护以及合理的防腐蚀设计。其中涂料涂层保护是最有效、最经济和最普遍的方法。
基于以上情况，由于石油管道主要是含硫化合物引起的腐蚀。结合石油运输管道腐蚀情况，在表层涂覆纳米氧化锆陶瓷薄膜改善表面性能。本实验采用旋涂法在202不锈钢表面涂覆氧化锆薄膜，利用塔菲尔极化曲线和电化学阻抗谱来探究基体与涂覆ZrO2薄膜样品在浓度为1%、1.5%、2%、2.5%的Na2S溶液中的电化学腐蚀行为。利用高压反应釜将基体与覆膜试样放入通有0.6Mpa、0.8Mpa、1Mpa的硫化氢气体反应釜中在常温下静置24小时进行腐蚀实验。
实验结果表明：在-2～2V的范围内进行动电位扫描，在同一质量分数的Na2S溶液中覆膜试样的腐蚀电流和腐蚀速率均小于基体，随着Na2S溶液浓度的增加，覆膜试样腐蚀电流和腐蚀速率先上升后降低，其中在浓度为2.5%的溶液中最小；由电化学阻抗谱结果发现：在同一质量的Na2S溶液中，覆膜试样的阻抗值均大于基体且随着Na2S溶液浓度的增加覆膜试样阻抗值先减小后增大，在浓度为2.5%的Na2S溶液中阻抗值最大。因此，2.5%的Na2S溶液对覆膜试样的侵蚀最小。ZrO2纳米薄膜可以有效的减轻硫离子对不锈钢的侵蚀，提高基体的自腐蚀电位和耐蚀性能。对于硫化氢气体腐蚀实验随着压力越高试样腐蚀越严重，基体表面出现大量的腐蚀点及腐蚀裂纹。覆膜试样表面的有轻微的腐蚀点，有效的阻碍硫化氢气体对不锈钢造成的氢鼓泡、氢致开裂腐蚀。

关键词：ZrO2薄膜；202不锈钢；电化学腐蚀；Na2S溶液；硫化氢气体




（a）基体 （b）覆膜试样
图1基体与覆膜试样在0.6Mpa的硫化氢气体中放置24h后的金相组织
Fig. 1 surface morphology of matrix and coated sample under an optical microscope at 0.6Mpa of hydrogen sulfide gas












图2基体与覆膜试样在浓度为2.5%的Na2S溶液中动电位极化曲线（a）与交流阻抗谱（b）
Fig. 2 electrodynamic polarization curve (a) and Electrochemical impedance spectrum(b) of matrix and coated sample in 2.5% Na2S solution




张利智，女，1995年7月16日，联系电话：15771346571.研究方向：纳米氧化锆薄膜