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中国腐蚀与防护学报  2015, Vol. 35 Issue (4): 365-371    DOI: 10.11902/1005.4537.2014.173
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炉前材料20G在高温水溶液中的电化学行为
汤雪颖1,卢国华2,朱志平1(),柳森1,毛大厦1
2. 广东电网公司电力科学研究院 广州 510080
Electrochemical Behavior of Steel 20G Used in Boiler-front System in Simulated High Temperature Waters
Xueying TANG1,Guohua LU2,Zhiping ZHU1(),Sen LIU1,Daxia MAO1
1. School of Chemical and Biological Engineering, Changsha University of Science and Technology, Changsha 410114, China
2. Electric Power Research Institute of Guangdong Power Grid Company, Guangzhou 510080, China
全文: PDF(1739 KB)   HTML
摘要: 

研究了炉前材料20G成膜条件下在模拟加氧水 (OT) 工况和还原性全挥发处理 (AVT(R)) 工况高温水溶液中的电化学行为。用SEM,EDS和XRD对腐蚀产物膜的表面形貌和成分进行表征。结果表明：在40~140 ℃范围内,20G在OT工况中的腐蚀电流密度随着温度的升高而增加,EIS低频区有Warburg阻抗,电极反应属于混合控制；在AVT(R) 溶液中腐蚀电流随着温度的升高先增大后减小；EIS高频区的容抗弧半径随着温度的升高在120 ℃出现最小值。XRD分析表明,材料表面形成了微米级腐蚀产物膜层,其主要成分为Fe3O4。
关键词 ： 20G,  极化曲线,  腐蚀电流,  电化学阻抗    
Abstract：

Electrochemical corrosion behavior of steel 20G used in boiler-front system was studied by means of a series of electrochemical measurements in simulated high temperature waters, which reproduced the situation of chemical conversion film formation by both the oxygenated treatment (OT) and all volatile treatment (reduction) (AVT(R)). The surface of the test steel was characterized by scanning electron microscopy (SEM), energy dispersive spectrometer (EDS), and X-ray diffraction (XRD). The results show that, when the temperature is between 40 to 140 ℃, the corrosion current density of 20G rises in the OT waters, EIS has the Warburg impedance in low frequency region. While the corrosion current first rises and then decreases in the AVT(R) waters with the increase of temperature, while capacitive reactance impedance radius in the high frequency region of EIS spectra presents a minimum value at 120 ℃ with the increase of temperature. The analysis of XRD shows that the surface of the steel forms a passivation film consisted mainly of Fe3O4.
Key words： 20G    polarization curve    corrosion current    electrochemical impedance spectroscopy
    
基金资助:湖南省自然科学基金项目 (09JJ6067) 和湖南省科技攻关项目 (2010GK3171) 资助
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引用本文:

汤雪颖,卢国华,朱志平,柳森,毛大厦. 炉前材料20G在高温水溶液中的电化学行为[J]. 中国腐蚀与防护学报, 2015, 35(4): 365-371.
Xueying TANG, Guohua LU, Zhiping ZHU, Sen LIU, Daxia MAO. Electrochemical Behavior of Steel 20G Used in Boiler-front System in Simulated High Temperature Waters. Journal of Chinese Society for Corrosion and protection, 2015, 35(4): 365-371.

链接本文:

https://www.jcscp.org/CN/10.11902/1005.4537.2014.173      或      https://www.jcscp.org/CN/Y2015/V35/I4/365

图1  20G材料在不同条件下的极化曲线
图2  20G在OT工况下的EIS谱及其等效电路
Temperature ℃ Rs Ωcm2 Cd1 Fcm-2 Rr1 Ωcm2 W Scm2 Cd2 Fcm-2 Rad Ωcm2 L Hcm2 Rr2 Ωcm2
40 315.3 1.087×10-4 15460 3.109×10-4 6.450×10-11 53970 1.059 5534
60 313.4 1.226×10-4 13900 1.822×10-4 2.995×10-11 50600 0.742 4248
80 315.2 1.015×10-4 9353 1.736×10-4 3.210×10-11 39500 0.692 4064
100 314.2 7.836×10-5 5950 2.074×10-4 4.118×10-11 30410 0.483 3998
120 312.3 7.917×10-5 5441 3.393×10-4 4.851×10-11 26290 0.519 3518
130 316 6.867×10-5 4986 2.249×10-4 5.540×10-11 55680 9.757 4925
140 314 3.040×10-5 4982 2.695×10-4 6.647×10-11 49510 6.556 4956
表1  20G材料在OT工况中的EIS拟合结果
图3  炉前材料20G在AVT(R) 工况下的EIS及其等效电路
Temperature ℃ Rs Ωcm2 Cd1 Fcm-2 Rr1 Ωcm2 Cd2 Fcm-2 Rad Ωcm2 Rr2 Ωcm2 L Hcm2
40 402.5 4.270×10-5 769400 3.296×10-11 617200 128300 2.909
60 407.2 1.731×10-4 226100 5.804×10-11 550200 22340 1.554
80 402.7 5.365×10-5 70410 4.540×10-11 127200 15480 3.686
100 402.7 1.022×10-4 41400 5.975×10-11 58040 26410 1.103
120 400 1.434×10-4 23770 7.134×10-11 18100 8524 0.366
130 412 6.074×10-4 32930 4.185×10-11 95530 33220 3.291
140 400 6.748×10-5 74090 9.310×10-11 29650 75080 0.493
表2  20G 材料在AVT(R) 工况中的EIS拟合结果
图4  20G材料在OT工况中实验后的腐蚀产物膜的SEM像和EDS结果
图5  20G材料在AVT(R)工况中实验后腐蚀产物膜的SEM像和EDS结果
图6  20G材料在不同工况溶液中XRD谱
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