碳酸化孔隙液中2304不锈钢的自然钝化及点蚀行为

作者：陈浩东; 邹德宁^*; 陈兴润; 钱张信; 李雨浓; 李苗苗

来源：钢铁, 2023, 58(12): 128-136.

DOI：10.13228/j.boyuan.issn0449-749x.20230369

• 双相不锈钢
• 模拟混凝土孔隙液
• 碳酸化
• 电化学
• 自然钝化
• 点蚀

混凝土的碳酸化是钢筋混凝土(RC)结构主要的失效形式之一，更有甚之在沿海、寒冷地区等苛刻环境下使用除冰盐时，RC结构还会受到碳酸化及氯化物侵蚀的协同作用，导致使用寿命大幅降低。为此，分别对混凝土的碳酸化以及碳酸化和氯化物协同引起的不锈钢失效行为进行专门研究。通过浸泡试验、电化学阻抗谱(EIS)、X射线光电子能谱仪(XPS)、动电位循环极化(CPP)等方法研究了碳酸化孔隙液中2304不锈钢的自然钝化及点蚀行为，采用扫描电镜(SEM)及能谱仪(EDS)分析其腐蚀后形貌。结果表明，2304双相不锈钢在模拟混凝土孔隙液(pH13.34)中浸泡9 d后，频率为0.01 Hz的阻抗模值■随浸泡天数增加而不断升高，由3.20×105Ω上升至1.01×106Ω,表明试验钢在该溶液下可以自然钝化形成钝化膜；在不同碳酸化程度(pH13.34、pH11.00、pH9.67)下浸泡9 d的试验结果表明，随溶液pH值降低，不锈钢■由1.02×106Ω减小至3.01×105Ω,试样表面钝化膜发生降解；XPS分析得知试验钢外层钝化膜主要以Fe3+主导，内层以Cr(OH)2为主，碳酸化会使外层钝化膜中Fe2+与Fe3+比例降低，而对内层钝化膜几乎无影响；在不同碳酸化程度的含3.5%NaCl模拟混凝土孔隙液中，试验钢的点蚀电位及再钝化电位由0.635 V和0.557 V提升至0.960 V和0.876 V;研究表明碳酸化使得2304不锈钢的耐点蚀能力增强，这归因于Cl-与HCO-3的竞争吸附作用，高浓度的HCO-3可以抑制点蚀发生，而点蚀主要在O-Al夹杂物处萌生。

• 单位
  西安建筑科技大学