尾矿库埋入式传感器不锈钢外壳腐蚀研究

doi:10.11902/1005.4537.2021.061

中国腐蚀与防护学报

2022, Vol. 42

Issue (2): 331-337 DOI: 10.11902/1005.4537.2021.061

研究报告

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尾矿库埋入式传感器不锈钢外壳腐蚀研究

王淇萱¹, 吕文生²(

), 杨鹏²^,³, 诸利一², 廖文景¹, 朱远乐¹

^1.长沙矿山研究院有限责任公司金属矿山安全技术国家重点实验室长沙 410012
^2.北京科技大学土木与资源工程学院北京 100083
^3.北京联合大学北京市信息服务工程重点实验室北京 100101

Corrosion of Stainless Steel Shell of Embedded Sensor in Tailings Pond

WANG Qixuan¹, LYU Wensheng²(

), YANG Peng²^,³, ZHU Liyi², LIAO Wenjing¹, ZHU Yuanle¹

^1.State Key Laboratory of Safety Technology for Metal Mines, Changsha Institute of Mining Research Co. Ltd. , Changsha 410012, China
^2.Beijing University of Science and Technology College of Civil Engineering and Resources, Beijing 100083, China
^3.Key Laboratory of Beijing Information Service Engineering, Beijing Union University, Beijing 100101, China

全文: PDF(8748 KB) HTML

摘要:

针对尾矿库埋入式监测仪器或传感器在不同的地下环境中腐蚀严重、经济损失大等问题，采用挂片浸泡、扫描电镜 (SEM)、失重法和电化学测试相结合的方法研究了传感器外壳材料 (以316L不锈钢为研究对象) 在酸性环境和盐卤环境中的腐蚀规律。结果表明，在pH1.5的酸性腐蚀环境中，不锈钢试样短期内钝化膜处于逐渐形成状态，耐蚀性越来越好；经过长期1 a浸泡腐蚀后，耐蚀性略微有所降低；在pH3的硫酸与卤水混合液和pH7.5盐卤水的腐蚀环境中，不锈钢试样短期内耐蚀性越来越好；经过长期浸泡腐蚀后，由于盐卤水中侵蚀性Cl^-的存在加速了钝化膜的溶解和破坏，耐蚀性下降幅度明显增大。

关键词 ：尾矿库, 316L不锈钢, 腐蚀速率, 极化曲线, 电化学阻抗谱

Abstract：

Aiming at the problem related with serious corrosion and large economic loss of embedded monitoring instruments or sensors in different underground environments, the corrosion behavior of shell material (316L stainless steel) of embedded monitoring sensors in acid- and brine-containing simulated environments of tailings ponds were studied by means of coupon immersion with mass loss method, electrochemical measurement and scanning electron microscopy (SEM). The results show that in the acid containing artificial solution of pH1.5, the passive film is gradually formed on the 316 SS surface in a short period of time, and the corrosion resistance is getting better and better. However, the corrosion resistance of the 316SS is slightly reduced after a long-term immersion corrosion. In the artificial solution containing mixed sulfuric acid and brine of pH3, and that containing brine of pH7.5 respecyively, the corrosion resistance of the 316SS is better in the short term The existence of corrosive Cl^- in brine accelerated the dissolution and destruction of the passive film, and the corrosion resistance decreased significantly.

Key words： tailings pond 316L stainless steel corrosion rate polarization curve electrochemical impedance spectroscopy

收稿日期: 2021-03-26

ZTFLH:

TG174

基金资助:国家重点研发计划(2017YFC0804604);湖南省应急管理厅安全生产预防及应急专项(Hunan-201905)

通讯作者: 吕文生 E-mail: sunluw@sina.com

Corresponding author: LYU Wensheng E-mail: sunluw@sina.com

作者简介: 王淇萱，男，1995年生，硕士生

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引用本文:

王淇萱, 吕文生, 杨鹏, 诸利一, 廖文景, 朱远乐. 尾矿库埋入式传感器不锈钢外壳腐蚀研究[J]. 中国腐蚀与防护学报, 2022, 42(2): 331-337.
Qixuan WANG, Wensheng LYU, Peng YANG, Liyi ZHU, Wenjing LIAO, Yuanle ZHU. Corrosion of Stainless Steel Shell of Embedded Sensor in Tailings Pond. Journal of Chinese Society for Corrosion and protection, 2022, 42(2): 331-337.

链接本文:

https://www.jcscp.org/CN/10.11902/1005.4537.2021.061 或 https://www.jcscp.org/CN/Y2022/V42/I2/331

图1 316L不锈钢试样尺寸示意图

表1 pH3和pHs7.5腐蚀模拟液中主要离子浓度

图2 挂片浸泡试验前316L不锈钢试样表面微观形貌

图3 316L不锈钢试样在不同腐蚀环境中浸泡7 d后表面微观形貌

图4 316L不锈钢试样在不同腐蚀环境中浸泡120 d和360 d后表面微观形貌

图5 316L不锈钢试样在不同环境中腐蚀速率随浸泡周期的变化曲线

图6 316L不锈钢试样在3种不同腐蚀模拟液中浸泡不同时间后的极化曲线

表2 316L不锈钢试样在3种模拟液中浸泡不同时间的极化曲线的拟合结果

图7 316L不锈钢试样在3种不同模拟液中浸泡不同周期后的Nyquist和Bode图

图8 电化学阻抗谱拟合电路图

表3 在3种腐蚀模拟液中浸泡不同时间的316L不锈钢试样阻抗谱拟合结果

图9 在3种不同腐蚀溶液中浸泡不同时间后316L不锈钢的极化电阻Rp随时间的变化曲线

1	Rao Y Z, Xu S T, Pan J P, et al. Study on distribution rules of acid mine drainage and heavy metal pollution of sulphide mineral in the waste rock site [J]. J. South. Inst. Metall., 2003, 24(5): 90
1	饶运章, 徐水太, 潘建平等. 硫化矿废石场酸性废水重金属污染分布规律研究 [J]. 南方冶金学院学报, 2003, 24(5): 90
2	Sun C L. On the current situation of comprehensive utilization of nonferrous metal mineral resources in China [J]. Non-Ferr. Min. Metall., 2005, 21(suppl.): 169
2	孙成林. 浅谈我国有色金属矿产资源综合利用现状 [J]. 有色矿冶, 2005, 21(): 169
3	Ren S Y. The current situation, problems and countermeasures of comprehensive utilization of nonferrous metal mineral resources in China [J]. China Resour. Compr. Util., 2018, 36(1): 73
3	任世赢. 我国有色金属矿产资源综合利用的现状、问题及对策 [J]. 中国资源综合利用, 2018, 36(1): 73
4	Guo T F, Wei K M. Research on mining methods and development prospects of metal mines in China [J]. Heilongjiang Sci. Technol. Inf., 2010, (22): 21
4	郭滕飞, 韦库明. 我国金属矿山开采方法及发展前景研究 [J]. 黑龙江科技信息, 2010, (22): 21
5	Wang H K, Gong W Q, Liu Y Z. Analysis of comprehensive recovery and utilization of solid waste in nonferrous metallic mines [J]. Met. Mine, 2005, (12): 70
5	王湖坤, 龚文琪, 刘友章. 有色金属矿山固体废物综合回收和利用分析 [J]. 金属矿山, 2005, (12): 70
6	Lam E J, Gálvez M E, Cánovas M, et al. Evaluation of metal mobility from copper mine tailings in northern Chile [J]. Environ. Sci. Pollut. Res., 2016, 23: 11901
7	Licskó I, Lois L, Szebényi G. Tailings as a source of environmental pollution [J]. Water Sci. Technol., 1999, 39: 333
8	Tang Z D, Gao P, Li Y J, et al. Recovery of iron from hazardous tailings using fluidized roasting coupling technology [J]. Powder Technol., 2020, 361: 591
9	Liu S P, Zhang X W. Comprehensive utilization status and countermeasures of metal mine tailings in China [J]. China Resour. Compr. Util., 2020, 38(3): 75
9	刘淑鹏, 张小伟. 我国金属矿山尾矿综合利用现状及对策 [J]. 中国资源综合利用, 2020, 38(3): 75
10	Zhang S X. Mining Engineering of Mineral Resources [M]. Wuhan: Wuhan Industrial University Press, 2000
10	张世雄. 矿物资源开发工程 [M]. 武汉: 武汉工业大学出版社, 2000
11	Zhao L, Li G, Wang R X. Treatment techniques and developmental trends of metal mines acid wastewater [J]. China Resour. Compr. Util., 2009, 27(10): 13
11	赵玲, 李官, 王荣锌. 金属矿山酸性废水治理技术现状与展望 [J]. 中国资源综合利用, 2009, 27(10): 13
12	Peppas A, Komnitsas K, Halikia I. Use of organic covers for acid mine drainage control [J]. Miner. Eng., 2000, 13: 563
13	Chuichulcherm S, Nagpal S, Peeva L, et al. Treatment of metal-containing wastewaters with a novel extractive membrane reactor using sulfate-reducing bacteria [J]. J. Chem. Technol. Biotechnol., 2001, 76: 61
14	Li Y Y, Di X L, Gao J. The status of saline lake lithium resources and its present situation of exploitation [J]. Sea-Lake Salt Chem. Ind., 2005, 34(5): 31
14	李昱昀, 狄晓亮, 高洁. 国内外盐湖卤水锂资源及开发现状 [J]. 海湖盐与化工, 2005, 34(5): 31
15	Lin Z X, Yang P, Lu W S. Effect of bittern in Shanshandao gold mine on the early strength of cemented backfill block [J]. Met. Mine, 2015, (7): 164
15	林枝祥, 杨鹏, 吕文生. 三山岛金矿盐卤水对胶结充填体早期强度的影响 [J]. 金属矿山, 2015, (7): 164
16	Di H, Wang L D, Xie F Q. Discussion on hydrochemical characteristics and genesis of underground brine [J]. Coal Chem. Ind., 2016, 39(11): 26
16	邸贺, 王黎栋, 谢奋全. 地下卤水水化学特征及成因探讨 [J]. 煤炭与化工, 2016, 39(11): 26
17	Li W, Chen C. Extraction technology of ocean mining [J]. China Min. Mag., 2003, 12(1): 44
17	李伟, 陈晨. 海洋矿产开采技术 [J]. 中国矿业, 2003, 12(1): 44
18	Yang Y K, Xu J, Liang B, et al. Exploitation and utilization of the salt-lake resources in Qinghai [J]. Min. Metall., 2003, 12(1): 67
18	杨幼坤, 徐军, 梁蓓等. 青海盐湖资源开发与利用 [J]. 矿冶, 2003, 12(1): 67
19	Zhang H, Du N, Zhou W J, et al. Effect of Fe³⁺ on pitting corrosion of stainless steel in simulated seawater [J]. J. Chin. Soc. Corros. Prot., 2020, 40: 517
19	张浩, 杜楠, 周文杰等. 模拟海水溶液中Fe³⁺对不锈钢点蚀的影响 [J]. 中国腐蚀与防护学报, 2020, 40: 517
20	Zhang G Q. Corrosion and protection of 316L stainless steel for offshore oil and gas development project [J]. Paint Coat. Ind., 2020, 50(9): 56
20	张国庆. 海洋油气开发工程316L不锈钢的腐蚀及防护 [J]. 涂料工业, 2020, 50(9): 56
21	Liu X Y, Zhao Y Z, Zhang H, et al. Effect of chloride concentration in a simulated concrete pore solution on metastable pitting of 304 stainless steel [J]. J. Chin. Soc. Corros. Prot., 2021, 41: 195
21	刘欣怡, 赵亚州, 张欢等. 混凝土孔隙液中Cl^-浓度对304不锈钢亚稳态点蚀的影响 [J]. 中国腐蚀与防护学报, 2021, 41: 195
22	Wang J G, Li X Y, Gao Y. Research on the chlorion corrosion behavior in long-distance pipeline [J]. China Petrol. Mach., 2014, 42(6): 113
22	王金刚, 李新义, 高英. 长输管线氯离子腐蚀行为研究 [J]. 石油机械, 2014, 42(6): 113
23	Sun S, Yang J, Qian X Z, et al. Preparation and electrochemical corrosion behavior of electroless Plated Ni-Cr-P alloy coating [J]. J. Chin. Soc. Corros. Prot., 2020, 40: 273
23	孙硕, 杨杰, 钱薪竹等. Ni-Cr-P化学镀层的制备与电化学腐蚀行为 [J]. 中国腐蚀与防护学报, 2020, 40: 273

[1]	梁泰贺, 朱雪梅, 张振卫, 王新建, 张彦生. 铝硅复合对Fe32Mn7Cr3Al2Si钢氧化改性层耐蚀性的影响[J]. 中国腐蚀与防护学报, 2022, 42(2): 317-323.
[2]	李旭嘉, 惠红海, 赵君文, 巫国强, 戴光泽. 多壁碳纳米管含量对无铬锌铝涂层耐蚀性能的影响[J]. 中国腐蚀与防护学报, 2022, 42(2): 324-330.
[3]	丁聪, 张金玲, 于彦冲, 李烨磊, 王社斌. A572Gr.65钢在不同土壤模拟液中的腐蚀动力学[J]. 中国腐蚀与防护学报, 2022, 42(1): 149-155.
[4]	张文丽, 张振龙, 吴兆亮, 韩思柯, 崔中雨. 温度对316L不锈钢在油田污水中点蚀行为的影响研究[J]. 中国腐蚀与防护学报, 2022, 42(1): 143-148.
[5]	孙宝壮, 周霄骋, 李晓荣, 孙玮潞, 刘子瑞, 王玉花, 胡洋, 刘智勇. 不同组织的316L不锈钢在NH₄Cl环境下应力腐蚀行为与机理[J]. 中国腐蚀与防护学报, 2021, 41(6): 811-818.
[6]	张龙华, 李长君, 潘磊, 韩思柯, 王昕, 崔中雨. S^2-对316L不锈钢在模拟油田污水中的腐蚀行为影响研究[J]. 中国腐蚀与防护学报, 2021, 41(5): 625-632.
[7]	伊光辉, 郑大江, 宋光铃. 酸洗对316L不锈钢表面形貌、耐蚀性能及表面光学常数的影响[J]. 中国腐蚀与防护学报, 2021, 41(4): 461-468.
[8]	苍雨, 黄毓晖, 翁硕, 轩福贞. 环境变量对核电汽轮机转子钢焊接接头电偶腐蚀性能的影响[J]. 中国腐蚀与防护学报, 2021, 41(3): 318-326.
[9]	葛鹏莉, 曾文广, 肖雯雯, 高多龙, 张江江, 李芳. H₂S/CO₂共存环境中施加应力与介质流动对碳钢腐蚀行为的影响[J]. 中国腐蚀与防护学报, 2021, 41(2): 271-276.
[10]	曹京宜, 方志刚, 李亮, 冯亚菲, 王兴奇, 寿海明, 杨延格, 褚广哲, 殷文昌. 国产镀锌钢在不同水环境中的腐蚀行为：I淡水和盐水[J]. 中国腐蚀与防护学报, 2021, 41(2): 169-177.
[11]	曹京宜, 方志刚, 冯亚菲, 李亮, 杨延格, 寿海明, 王兴奇, 臧勃林. 国产镀锌钢在不同水环境中的腐蚀行为：II反渗透水和调质水[J]. 中国腐蚀与防护学报, 2021, 41(2): 178-186.
[12]	曹京宜, 杨延格, 方志刚, 寿海明, 李亮, 冯亚菲, 王兴奇, 褚广哲, 赵伊. 淡水舱涂层在不同水环境中的失效行为研究[J]. 中国腐蚀与防护学报, 2021, 41(2): 209-218.
[13]	贾世超, 高佳祺, 郭浩, 王超, 陈杨杨, 李旗, 田一梅. 再生水水质因素对铸铁管道的腐蚀研究[J]. 中国腐蚀与防护学报, 2020, 40(6): 569-576.
[14]	李子运, 王贵, 罗思维, 邓培昌, 胡杰珍, 邓俊豪, 徐敬明. 热带海洋大气环境中EH36船板钢早期腐蚀行为研究[J]. 中国腐蚀与防护学报, 2020, 40(5): 463-468.
[15]	胡露露, 赵旭阳, 刘盼, 吴芳芳, 张鉴清, 冷文华, 曹发和. 交流电场与液膜厚度对A6082-T6铝合金腐蚀行为的影响[J]. 中国腐蚀与防护学报, 2020, 40(4): 342-350.

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