三金属复杂耦合体系电偶电位与电偶电流

2022-05-13

图4a为0℃，5mg/L氧浓度条件下，3种低合金钢耦合之后的电偶电位图。由图可知，在此条件下，混合电偶电位Eg在初期持续负移，72h后开始达到稳定状态。相对比混合电偶电位Eg，907A钢的电位始终负于Eg，而921A钢和980钢始终正于混合电位Eg，并且在实验末期，921A钢电位与980钢电位十分接近。根据混合电位理论分析，在三金属耦合体系中907A钢为阳极，921A钢与980钢均作为阴极。

图 4 三金属电偶对在 0℃下的电偶电位（a）与电偶电流（b）曲线

Fig. 4 Electric potentials (a) and electric currents (b) of triple metal couple at 0 °C

图4b为0℃，5mg/L氧浓度条件下，三金属耦合之后的电偶电流图。从电偶电流图可以看出，在0℃，5mg/L氧浓度条件下，907A钢的电流值一直处于正值，表明907A一直在向体系输出电流。从电偶电流的结果分析，907A作为三金属体系的阳极向体系中作为阴极的921A钢和980钢输出电流。而921A钢一方面受到907A钢输入电流的保护，一方面又向980钢输出保护电流，图4b中921A有较小的阴极电流，这是由于907A钢向921A钢输入的保护电流要大于921A钢向980钢输入的保护电流，两者相互抵消之后仍存在较小的保护电流使得921A钢作为阴极受到保护。

图 5 三金属电偶对的电偶电位与电偶电流随温度变化曲线

Fig. 5 Electric potentials (a) and electric currents (b) of triple metal couple as functions of temperature

图5为电偶电流与电偶电位随温度变化图。由图5可知，保持氧含量5mg/L时，当温度从0℃上升至10℃时，混合电位Eg负移20mV，但当温度从10℃上升至20℃时，混合电位Eg明显负移，负移60mV，温度的上升使得作为阴阳极的金属之间的电位差扩大，根据热力学理论，电偶腐蚀的驱动力也随之增大，并且耦合体系的电流值随温度的上升而增大。在低温状态下，电偶电流增大10μA，低温对电偶腐蚀的影响并不显著，但当温度升高至20℃时，电偶电流增大40μA，温度的升高使得电偶腐蚀驱动力加大，电偶电流也随之增大。

文献[28]所做的907A/921A，921A/980，907A/980等双金属体系而言，当温度上升至20℃时，阳极金属的电偶电流的上升最大值达到4μA/cm2。三金属体系中的阳极907A钢的腐蚀电流随温度上升至20℃时，最大值可达到20μA/cm2。相对于双金属体系，三金属体系中作为阳极的金属腐蚀电流明显增大，腐蚀速率明显增加。在双金属体系中，作为阳极的金属材料只向一个阴极提供保护电流，但是在907A/921A/980三金属体系中，907A钢要向921A钢与980钢，两个阴极输出保护电流，这也就使得三金属体系的电偶腐蚀的风险要大于双金属体系的风险。