李巖，李家明,*，蔡成翔，陸清杰，李茂鵬，周雄，王一程

（1.北部灣大學(xué)石油與化工學(xué)院，廣西 欽州 535011；2.北部灣近海海洋工程裝備與技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣西 欽州 535011；3.廣西東油瀝青有限公司，廣西 欽州 535000；4.中國石油廣西石化公司，廣西 欽州 535000）

X70鋼是一種高強(qiáng)度低合金鋼，由于強(qiáng)度高、韌性好，因此被廣泛應(yīng)用于石油、天然氣的長距離輸送領(lǐng)域[1-2]。我國西氣東輸工程、中緬天然氣管道全程采用X70管線鋼，因此研究X70管線鋼的耐腐蝕性能對于延長其使用壽命，維持安全運(yùn)營，具有重要意義。我國土壤資源豐富，類型繁多，不同地區(qū)的土壤在理化性質(zhì)上差異很大[3-4]，研究土壤的理化性質(zhì)對X70管線鋼腐蝕行為的影響具有現(xiàn)實(shí)意義[5-6]。

楊霜等[7]研究了X80管線鋼在不同溫度酸性紅壤中的腐蝕行為，結(jié)果表明環(huán)境溫度對X80鋼在紅壤中的腐蝕影響顯著，隨著溫度的升高，土壤電阻和電荷轉(zhuǎn)移電阻均呈減小趨勢，腐蝕速率增大。王冠夫等[8]研究了溫度對X70鋼在高pH溶液中鈍化膜性能和電化學(xué)腐蝕行為的影響，發(fā)現(xiàn)隨著溫度升高，X70管線鋼的點(diǎn)蝕電位降低，維鈍電流密度和鈍化膜的極化電阻減小，但鈍化膜缺陷密度增大，膜厚減小，腐蝕傾向增大。王丹等[9]研究了X70鋼在成都土壤模擬溶液中的電化學(xué)腐蝕行為，結(jié)果表明溫度、和pH都對X70管線鋼在成都土壤模擬溶液中的腐蝕電流密度影響較大：隨著溫度升高，X70鋼的腐蝕電流密度呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢；隨著質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增大，腐蝕速率的變化規(guī)律不明顯，呈現(xiàn)先增大后減小、再增大再減小的趨勢；在不同 pH條件下，腐蝕速率隨著 pH的升高呈現(xiàn)逐漸降低的趨勢，腐蝕現(xiàn)象逐漸減弱。張亮等[10]研究了溫度、溶解氧、pH等環(huán)境因素對X70管線鋼在庫爾勒土壤模擬溶液中電化學(xué)行為的影響。結(jié)果表明：溫度、溶解氧和pH都對X70管線鋼在模擬溶液中的腐蝕電流密度影響較大；溶解氧對X70管線鋼在模擬溶液中的腐蝕電流密度影響最大；在低溫缺氧的弱酸性環(huán)境下，X70管線鋼在模擬溶液中的腐蝕程度小，應(yīng)力腐蝕開裂敏感性大。但是對于X70管線鋼的研究大多數(shù)都集中在弱酸性或堿性土壤中溫度變化對腐蝕行為的影響，而強(qiáng)酸性土壤環(huán)境下溫度對 70管線鋼耐蝕性影響的研究鮮見報(bào)道。北部灣欽州自由貿(mào)易區(qū)的土壤以磚紅壤為主，屬于強(qiáng)酸性土壤，該區(qū)域埋地油氣管道建設(shè)發(fā)展迅速，西氣東輸二線、中緬油氣管線等重要管線都貫穿此區(qū)域。因此，探究不同溫度的強(qiáng)酸性磚紅壤對X70管線鋼耐腐蝕性能的影響日益重要而迫切。

為了研究X70管線鋼在不同溫度下強(qiáng)酸性磚紅壤中的電化學(xué)腐蝕行為，本文以中緬天然氣X70管線鋼為研究對象，選取欽州強(qiáng)酸性磚紅壤模擬溶液作為腐蝕介質(zhì)，在一定pH下調(diào)節(jié)溫度，探索X70管線鋼在不同溫度的欽州強(qiáng)酸性磚紅壤模擬溶液中的電化學(xué)腐蝕規(guī)律及腐蝕機(jī)理，以期為中緬天然氣管道欽州支線段在欽州地區(qū)的腐蝕行為積累實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，也為X70管線鋼在不同環(huán)境中的應(yīng)用提供基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 材料及土壤模擬溶液的配制

試驗(yàn)用鋼為中緬天然氣欽州支線管道公司提供的 X70管線鋼，其主要合金成分(以質(zhì)量分?jǐn)?shù)表示)為：C≤0.160%，Si≤0.450%，Mn≤1.700%，P≤0.020%，S≤0.010%，V≤0.060%，Nb≤0.050%，Ti≤0.060%。欽州強(qiáng)酸性磚紅壤取自中緬天然氣埋地管道周邊，經(jīng)過篩、粉碎、研磨及烘干處理后得到試驗(yàn)土壤，如圖1所示。按照土壤與去離子水的質(zhì)量比為1∶1配制溶液，使用離子色譜儀、pH檢測儀等儀器檢測土壤溶液的主要理化性質(zhì)[11]，再依據(jù)測定的離子濃度含量配制土壤模擬液來代替實(shí)際土壤溶液，模擬液的化學(xué)成分為：Na+1.164 g/L，Ca2+1.059 g/L，Mg2+0.166 g/L，Cl?0.450 g/L，調(diào)節(jié)模擬液的pH為4.3，用恒溫水浴鍋將土壤模擬液的溫度分別控制在30、40、50、60和70 ℃。

圖1 經(jīng)過篩、粉碎、研磨、烘干處理后的欽州強(qiáng)酸性磚紅壤Figure 1 Qinzhou’s strongly acidic latosol after sieving, crushing, grinding, and drying

1.2 電化學(xué)試驗(yàn)

電化學(xué)測試使用德國生產(chǎn)的Zahner電化學(xué)工作站，三電極體系中工作電極為X70管線鋼，輔助電極為鉑片電極，參比電極為飽和甘汞電極(SCE)。用鋸床將X70管線鋼切割成尺寸為40 mm × 20 mm × 5 mm的工作電極，用銅導(dǎo)線穿引連接電極，留出20 mm × 5 mm的一面作為工作面(面積1 cm2)，其他5個(gè)面用環(huán)氧樹脂封裝，靜置風(fēng)干24 h，利用60目至2 000目的耐水砂紙對電極工作面逐級打磨，清洗及烘干后備用。測試時(shí)先在?1.3 V電壓下預(yù)極化3 min，待電化學(xué)測試系統(tǒng)靜止30 min，接著進(jìn)行開路電位測試，直至獲取穩(wěn)定的電位，再進(jìn)行電化學(xué)阻抗譜和動(dòng)電位極化曲線測試，前者的頻率范圍為1.0 MHz至0.1 Hz，振幅為10 mV，后者的電位范圍為?0.25 ~ 0.25 V，掃描速率為0.5 mV/s。由于埋地油氣管道在土壤中存在吸氧腐蝕，因此電化學(xué)測試時(shí)不進(jìn)行除氧處理。

1.3 浸泡失重試驗(yàn)及腐蝕產(chǎn)物的物相表征

將X70管線鋼切割成40 mm × 20 mm × 5 mm的鋼片，再對鋼片的6個(gè)表面依次用60目至2 000目的耐水砂紙進(jìn)行打磨，用無水乙醇清洗吹干后用電子天平稱量鋼片的質(zhì)量(記為m0)，然后放在pH為4.3的不同溫度的欽州強(qiáng)酸性磚紅壤模擬溶液中浸泡142 d，使用數(shù)碼相機(jī)拍下鋼片表面的腐蝕形貌，用除銹劑去掉鋼片表面的腐蝕產(chǎn)物，稱量腐蝕后鋼片的質(zhì)量(記為m1)，以游標(biāo)卡尺測量鋼片的長、寬、高，設(shè)置3組平行試驗(yàn)，取其平均值，并按式(1)計(jì)算鋼片的腐蝕速率vcorr。

其中A為鋼片的表面積，t為浸泡時(shí)間。

用離心機(jī)將腐蝕產(chǎn)物與溶液分離，烘干腐蝕產(chǎn)物，之后在德國Bruker D8 Advance X射線衍射儀(XRD)上進(jìn)行分析，條件如下：電壓40 V，電流40 A，2θ范圍10° ~ 80°。

2 結(jié)果與討論

2.1 電化學(xué)阻抗譜分析

圖2為pH = 4.3時(shí)，溫度從30 ℃升高到70 ℃的過程中X70管線鋼在欽州強(qiáng)酸性磚紅壤模擬溶液中的Nyquist譜圖。它們均由一小一大2個(gè)容抗弧組成，并不是半圓，這種現(xiàn)象被稱為彌散效應(yīng)[12]，與X70管線鋼電極表面的不均勻性、電極表面存在吸附層及模擬溶液導(dǎo)電性差有關(guān)。試驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)X70管線鋼工作面變成了黑灰色，表明X70管線鋼電極工作表面發(fā)生了電化學(xué)反應(yīng)，生成了腐蝕產(chǎn)物膜，這與阻抗譜中出現(xiàn)的高頻段容抗弧正好吻合，高頻容抗弧阻抗可反映腐蝕產(chǎn)物膜的電阻；中低頻容抗弧阻抗所反映的是電化學(xué)腐蝕動(dòng)力學(xué)參數(shù)，與電荷轉(zhuǎn)移電阻、雙電層電容等有關(guān)[13]，容抗弧半徑越大，電化學(xué)過程受到的阻力就越大。隨著溫度的升高，中低頻容抗弧半徑減小，說明電化學(xué)阻力變小，腐蝕速率增大，X70管線鋼的耐蝕性越來越差[14]。

圖2 X70管線鋼在不同溫度的欽州強(qiáng)酸性磚紅壤模擬溶液中的Nyquist譜圖Figure 2 Nyquist plots of X70 pipeline steel in simulated solution of Qinzhou’s strongly acidic latosol at different temperatures

由圖3a可知，當(dāng)溫度從30 ℃升高到70 ℃時(shí)，阻抗模值逐漸減小。而低頻阻抗模值代表極化電阻與溶液電阻之和，可見X70管線鋼在整個(gè)腐蝕過程中的總電阻逐漸減小，腐蝕速率在增大。至于高頻阻抗模值，代表了溶液電阻，其逐漸減小說明模擬溶液的電阻逐漸減小，這意味著溶液中活性離子的運(yùn)動(dòng)加快，溶液電導(dǎo)率將減小，導(dǎo)致溶液導(dǎo)電性增強(qiáng)。由圖3b可知，當(dāng)溫度從30 ℃升高到70 ℃時(shí)，相位角θ均大于零，存在2個(gè)峰值，其中低頻區(qū)峰值很明顯，另一個(gè)在中高頻區(qū)。Bode相位角?頻率圖中出現(xiàn)的峰值與Nyquist譜圖上2個(gè)容抗弧相對應(yīng)[15]，說明X70管線鋼在不斷溶解，而前文也提到測試結(jié)束后可以觀察到X70管線鋼電極工作面上附著有黑色的腐蝕產(chǎn)物。

圖3 X70管線鋼在不同溫度的欽州強(qiáng)酸性磚紅壤模擬溶液中的Bode模值圖(a)與相位角圖(b)Figure 3 Bode magnitude plots (a) and phase angle plots (b) for X70 pipeline steel in simulated solution of Qinzhou’s strongly acidic latosol at different temperatures

采用如圖4所示的等效電路對電化學(xué)阻抗譜進(jìn)行擬合，結(jié)果見表1。其中Rs表示X70管線鋼到飽和甘汞電極之間的溶液電阻；Q為常相位角元件，因?yàn)殡姌O表面可能存在粗糙、能量耗散等問題，雙電層電容C存在彌散效應(yīng)，所以用Q替代C，Qc為X70管線鋼表面腐蝕產(chǎn)物膜電容，Qdl為X70管線鋼表面到溶液兩相之間的雙電層電容；Rc為X70管線鋼表面腐蝕產(chǎn)物膜電阻；Rct為電化學(xué)反應(yīng)過程的電荷轉(zhuǎn)移電阻，表示X70管線鋼溶解反應(yīng)的阻力，即Rct越大，X70管線鋼的溶解越慢。極化電阻Rp=Rct+Rc，可以表征X70管線鋼的腐蝕速率，即Rp越大，腐蝕速率越小[16]。

圖4 X70管線鋼在不同溫度的欽州強(qiáng)酸性磚紅壤模擬溶液中的等效電路Figure 4 Equivalent circuit for X70 pipeline steel in simulated solution of Qinzhou’s strongly acidic latosol at different temperatures

表1 EIS譜圖的擬合數(shù)據(jù)Table 1 Fitting data of EIS plots

由圖5可知，Rs、Rct和Rp均隨溫度的升高呈明顯減小的趨勢，說明腐蝕反應(yīng)阻力隨溫度升高而越來越小。當(dāng)溫度為70 ℃時(shí)，Rp最小，腐蝕速率最大。由圖6可知，Qdl隨溫度的升高逐漸變大。Qdl受X70管線鋼電極表面積以及表面粗糙度的影響?？梢哉J(rèn)為，Qdl越大表示X70管線鋼的腐蝕越嚴(yán)重，表面越粗糙。

圖5 溶液電阻、電荷轉(zhuǎn)移電阻和極化電阻隨溫度的變化Figure 5 Solution resistance, charge transfer resistance,and polarization resistance as a function of temperature

圖6 雙電層電容隨溫度的變化Figure 6 Electric double layer capacitance as a function of temperature

綜上所述，溫度的升高加快了強(qiáng)酸性磚紅壤模擬溶液中活性離子的運(yùn)動(dòng)速率，加大了溶液中溶解氧氣的濃度，促進(jìn)了電化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行，導(dǎo)致X70管線鋼腐蝕加劇，70 ℃時(shí)腐蝕最嚴(yán)重。

2.2 動(dòng)電位極化曲線分析

由圖7可知，隨著溶液溫度從30 ℃升高到70 ℃，陽極極化曲線只有非常明顯的活化溶解區(qū)，無任何鈍化跡象，說明X70管線鋼在測試溫度范圍內(nèi)的欽州強(qiáng)酸性磚紅壤模擬溶液中僅發(fā)生陽極活化溶解腐蝕[17]。當(dāng)溶液含有溶解氧時(shí)，陰極極化曲線電位最負(fù)的區(qū)域均出現(xiàn)了極限擴(kuò)散電流，說明陰極上存在氧的還原反應(yīng)，發(fā)生氧去極化腐蝕，溶解氧控制著腐蝕的陰極過程。又由于模擬溶液呈酸性，在極化過程中發(fā)現(xiàn)電極附近有氫氣泡析出，說明陰極過程還存在氫的去極化還原反應(yīng)，發(fā)生氫去極化腐蝕。隨著模擬溶液溫度的升高，陽極極化曲線和陰極極化曲線整體向負(fù)電位方向移動(dòng)，說明溫度的升高加速了陽極反應(yīng)和陰極反應(yīng)過程。

圖7 X70管線鋼在不同溫度的欽州強(qiáng)酸性磚紅壤模擬溶液中的動(dòng)電位極化曲線Figure 7 Potentiodynamic polarization curves for X70 pipeline steel in simulated solution of Qinzhou’s strongly acidic latosol at different temperatures

使用Zahner Analysis軟件，以Tafel直線外推法擬合出極化曲線的數(shù)據(jù)。圖8給出了X70管線鋼在模擬溶液中陽極極化曲線和陰極極化曲線的Tafel斜率(分別表示為βa和βc)與溫度的擬合關(guān)系，斜率的大小能夠反映出溫度對電極反應(yīng)的影響程度。由圖8可知，隨著溶液溫度從30 ℃升高到70 ℃，βa逐漸變大，說明陽極反應(yīng)速率一直在變大，但因斜率增幅不大，故陽極反應(yīng)機(jī)理并未發(fā)生改變；而βc除了溫度為60 ℃時(shí)有小幅變小之外，其他溫度下的變化趨勢總體是逐漸變大的，尤其是70 ℃時(shí)增幅較大，說明陰極反應(yīng)速率一直在變大，陰極極化過程很活躍。從整體來看，|βc| >>βa，說明溶液溫度變化時(shí)，對于X70管線鋼腐蝕的受影響程度來說，陰極反應(yīng)大于陽極反應(yīng)，溫度的升高會(huì)加快X70管線鋼的電極反應(yīng)過程[18]，陰極控制占了主導(dǎo)，而電化學(xué)控制表現(xiàn)得越來越不明顯。

圖8 陽極 Tafel斜率(βa)和陰極 Tafel斜率(|βc|)隨溫度的變化Figure 8 Anodic Tafel slope (βa) and cathodic Tafel slope(|βc|) as a function of temperature

由圖9可知，隨著溶液溫度從30 ℃升高到70 ℃，腐蝕電位(?corr)越來越負(fù)。?corr能夠反映出金屬發(fā)生腐蝕的傾向性，?corr越負(fù)表示金屬越傾向于發(fā)生腐蝕[19]。由此可見，溶液溫度越高，X70管線鋼在磚紅壤模擬溶液中越容易被腐蝕。

圖9 X70管線鋼在不同溫度的欽州強(qiáng)酸性磚紅壤模擬溶液中的腐蝕電位Figure 9 Corrosion potential of X70 pipeline steel in simulated solution of Qinzhou’s strongly acidic latosol at different temperatures

從圖10中可看出，隨著溶液溫度的升高，腐蝕電流密度(jcorr)在總體上變得越來越大，70 ℃時(shí)jcorr最大。jcorr可以表示金屬的腐蝕速率，jcorr越大則金屬的腐蝕速率越大。由此可見，溫度對X70管線鋼電化學(xué)腐蝕行為的影響很明顯。隨著溫度的升高，磚紅壤模擬溶液中活性離子的擴(kuò)散速率變大，導(dǎo)致溶液的電導(dǎo)率增大[20]，加快了X70管線鋼的腐蝕，這與電化學(xué)阻抗譜的分析結(jié)果一致。

圖10 X70管線鋼在不同溫度的欽州強(qiáng)酸性磚紅壤模擬溶液中的腐蝕電流密度Figure 10 Corrosion current density of X70 pipeline steel in simulated solution of Qinzhou’s strongly acidic latosol at different temperatures

2.3 腐蝕形貌分析

由圖11a至圖11e可知，每塊鋼片6個(gè)表面全部發(fā)生了腐蝕。由于腐蝕產(chǎn)物附著力小，大部分掉到溶液中，還有少部分粘在試劑瓶內(nèi)壁，因此除了在溫度為50 ℃和70 ℃條件下浸泡的鋼片表面能看見黑色或黃褐色的銹層外，其他溫度下的鋼片表層附著物均已脫落，在鋼片上看不見銹層。由圖11f至圖11j可知，溫度為30 ℃時(shí)，腐蝕后的鋼片表面較光滑，而隨著溫度逐漸升高，表面變得越來越粗糙，直到70 ℃時(shí)，鋼片左邊緣出現(xiàn)幾處不明顯的缺漏，腐蝕最嚴(yán)重。稱重結(jié)果顯示隨著溫度升高，腐蝕產(chǎn)物增多，30 ℃時(shí)腐蝕最輕，70 ℃時(shí)腐蝕最嚴(yán)重。

圖11 X70管線鋼在不同溫度(從左到右依次為30、40、50、60和70 ℃)的欽州強(qiáng)酸性磚紅壤模擬溶液中浸泡142 d后未去除(a–e)和去除(f–j)腐蝕產(chǎn)物時(shí)的表面狀態(tài)Figure 11 Surface states of X70 pipeline steel immersed in simulated solution of Qinzhou’s strongly acidic latosol at different temperatures (from left to right: 30, 40, 50, 60, and 70 ℃) for 142 days before (a–e) and after (f–j) removal of corrosion products

從圖12可以看出，隨著溫度的升高，X70管線鋼在欽州強(qiáng)酸性磚紅壤模擬溶液中的腐蝕速率逐漸變大，即腐蝕越來越嚴(yán)重，這與極化曲線、電化學(xué)阻抗譜及腐蝕形貌觀察的結(jié)果一致。

圖12 X70管線鋼在不同溫度的欽州強(qiáng)酸性磚紅壤模擬溶液中浸泡142 d的腐蝕速率Figure 12 Corrosion rate of X70 pipeline steel immersed in simulated solution of Qinzhou’s strongly acidic latosol at different temperatures for 142 days

2.4 腐蝕機(jī)理分析

浸泡失重試驗(yàn)結(jié)束后對腐蝕產(chǎn)物作烘干處理，再進(jìn)行XRD分析。由圖13可知：當(dāng)溫度為30 ℃和40 ℃時(shí)，XRD譜線形狀基本相同，只是衍射峰強(qiáng)度不同，說明這兩個(gè)溫度下X70管線鋼的腐蝕產(chǎn)物膜由基本相同的物相組成；當(dāng)溫度為50、60和70 ℃時(shí)，XRD譜線形狀各異，說明這3個(gè)溫度下的腐蝕產(chǎn)物由不同的物相組成[21]。由此可見，溫度的變化對X70管線鋼表面腐蝕產(chǎn)物膜的物相組成有一定的影響。

圖13 X70管線鋼在不同溫度的欽州強(qiáng)酸性磚紅壤模擬溶液中浸泡142 d所形成的腐蝕產(chǎn)物的XRD譜圖Figure 13 XRD patterns of corrosion products formed on X70 pipeline steel immersed in simulated solution of Qinzhou’s strongly acidic latosol at different temperatures for 142 days

由XRD分析可知，X70管線鋼表面生成的腐蝕產(chǎn)物主要是鐵的氧化物。當(dāng)溫度為30 ℃和40 ℃時(shí)，腐蝕產(chǎn)物均為纖鐵礦 γ-FeO(OH)、Fe(OH)3和磁鐵礦 Fe3O4；當(dāng)溫度為 50 ℃時(shí)，主要為纖鐵礦 γ-FeO(OH)、Fe(OH)3、赤鐵礦Fe2O3和針鐵礦α-FeO(OH)；當(dāng)溫度為60 ℃時(shí)，主要為赤鐵礦Fe2O3、纖鐵礦γ-FeO(OH)和Fe(OH)3[22]；當(dāng)溫度為70 ℃時(shí)，主要為赤鐵礦Fe2O3。γ-FeO(OH)、Fe(OH)3和Fe2O3具有較強(qiáng)的電化學(xué)活性，會(huì)使生成的腐蝕產(chǎn)物變得疏松，而疏松的產(chǎn)物膜很容易被溶液中的溶解氧和侵蝕性離子穿過，造成腐蝕加劇；α-FeOOH和Fe3O4的電化學(xué)活性弱，它們會(huì)使腐蝕產(chǎn)物變得致密，對X70管線鋼基體起到保護(hù)作用，抑制腐蝕的進(jìn)行。由于腐蝕產(chǎn)物的存在，X70管線鋼在欽州強(qiáng)酸性磚紅壤模擬溶液中發(fā)生了電化學(xué)腐蝕，陽極發(fā)生鐵的溶解[如式(2)所示]，陰極因模擬溶液呈酸性而發(fā)生析氫腐蝕[如式(3)所示]。又因電化學(xué)測試及浸泡失重試驗(yàn)期間均未進(jìn)行除氧處理，故電化學(xué)腐蝕過程中陰極還會(huì)發(fā)生吸氧腐蝕[如式(4)所示]。

因陽極溶解而進(jìn)入溶液的Fe2+與陰極反應(yīng)生成的OH?結(jié)合，生成不穩(wěn)定的鐵氫氧化物Fe(OH)2，F(xiàn)e(OH)2繼續(xù)吸收溶液中的溶解氧而被氧化成γ-FeO(OH)或Fe(OH)3。在30 ℃或40 ℃下，由于土壤模擬溶液本身存在大量的H+，加上Fe2+會(huì)與γ-FeO(OH)結(jié)合生成致密性很好的Fe3O4，保護(hù)了作為陽極的鋼基體，對腐蝕起到了抑制作用，因此腐蝕速率減小。然而γ-FeO(OH)是不穩(wěn)定的產(chǎn)物，溫度升高到50 ℃會(huì)促使它向更加穩(wěn)定的產(chǎn)物α-FeO(OH)以及疏松的產(chǎn)物Fe2O3轉(zhuǎn)變[23-24]，管線鋼表面產(chǎn)物膜變得疏松，減弱了對鋼基體的保護(hù)，加快了腐蝕。當(dāng)溫度繼續(xù)升高到60 ℃，質(zhì)地疏松的γ-FeO(OH)不具備轉(zhuǎn)化成致密α-FeO(OH)的條件，對鋼基體的保護(hù)差，導(dǎo)致腐蝕速率進(jìn)一步增大。當(dāng)溫度達(dá)到70 ℃時(shí)，不穩(wěn)定的腐蝕產(chǎn)物會(huì)向穩(wěn)定、質(zhì)地疏松的產(chǎn)物轉(zhuǎn)化，生成Fe2O3，對X70管線鋼表面的保護(hù)性最差，腐蝕速率達(dá)到最大，腐蝕最嚴(yán)重。相關(guān)反應(yīng)如式(5)至式(11)所示。

3 結(jié)論

(1) 隨著溫度的升高，X70管線鋼在欽州強(qiáng)酸性磚紅壤模擬溶液中的極化電阻減小，腐蝕電位逐漸負(fù)移，腐蝕電流密度增大，腐蝕速率增大，耐蝕性越來越差。

(2) 在模擬溶液中，X70管線鋼上陽極發(fā)生Fe的溶解，陰極發(fā)生析氫腐蝕和氧的去極化腐蝕。

(3) 在模擬溶液中，溫度的變化對X70管線鋼表面腐蝕產(chǎn)物膜的物相組成有一定的影響。當(dāng)溫度為30 ℃和40 ℃時(shí)腐蝕產(chǎn)物相同，當(dāng)溫度為50、60和70 ℃時(shí)腐蝕產(chǎn)物各不相同，但主要是γ-FeO(OH)、Fe(OH)3、Fe3O4、α-FeO(OH)和Fe2O3。隨著溫度的升高，X70管線鋼在欽州強(qiáng)酸性磚紅壤模擬溶液中的腐蝕速率逐漸變大，腐蝕產(chǎn)物膜由于質(zhì)地變得疏松而對管線鋼基體保護(hù)越來越差，腐蝕越來越嚴(yán)重。