氧緩蝕劑及碳鋼在NaHCO3溶液中的氧腐蝕
目前，國(guó)際各國(guó)普遍認(rèn)為深地質(zhì)處置是高放廢物較為合理的處置方案，主要采用多重屏障系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路以保證核廢料長(zhǎng)久的安全處置。多重屏障系統(tǒng)包括自然屏障—圍巖，人工屏障—緩沖回填材料和金屬處置罐。在長(zhǎng)期處置過(guò)程中，地下水逐漸滲入，浸透緩沖回填材料并與金屬處置罐直接接觸，從而誘發(fā)處置罐腐蝕破壞。目前，很多國(guó)家將低碳鋼作為處置罐的后續(xù)材料展開研究。而低碳鋼在深地質(zhì)處置環(huán)境中的腐蝕行為及影響因素十分復(fù)雜，能否適用于作為處置罐材料仍不清楚。荊門鑄鼎新材料有限公司開發(fā)出的氧緩蝕劑，已經(jīng)成功在油田空氣驅(qū)環(huán)境中使用，解決了多個(gè)油氣田空氣驅(qū)過(guò)程的腐蝕，同時(shí)實(shí)驗(yàn)室評(píng)價(jià)結(jié)果證實(shí)，改氧緩蝕劑針對(duì)不同壓強(qiáng)、不同溫度的氧腐蝕均具有非常好的緩蝕效果，有可能用作殘余氧緩蝕劑。
董俊華等研究了殘余氧含量對(duì)Q235 低碳鋼在0.1M NaHCO3 模擬地下水溶液中腐蝕行為的影響。2 實(shí)驗(yàn)方法殘余氧含量的控制是通過(guò)不同的除氧條件進(jìn)行：高純氮除氧，混合氣體（99%N2+1%O2）除氧及暴露于空氣中。實(shí)驗(yàn)采用電化學(xué)測(cè)量方法測(cè)定了低碳鋼電極的動(dòng)電位極化曲線，并對(duì)其開路電位進(jìn)行了原位連續(xù)監(jiān)測(cè)，且定期對(duì)低碳鋼的電化學(xué)阻抗進(jìn)行了原位測(cè)量。浸泡實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，采用SEM 對(duì)樣品表面及截面微觀組織形貌進(jìn)行觀察，同時(shí)采用XRD 對(duì)低碳鋼表面的腐蝕產(chǎn)物進(jìn)行分析。3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果動(dòng)電位極化曲線的結(jié)果表明：0.1M NaHCO3 溶液中，低碳鋼在暴露于空氣中的陽(yáng)極極化曲線直接進(jìn)入鈍化狀態(tài)，自腐蝕電位比另外兩種除氧溶液的電極高出0.6V 左右。而低碳鋼在高純氮除氧和混合氣體除氧溶液中的陽(yáng)極區(qū)出現(xiàn)活性溶解→弱鈍化→再活化→二次弱鈍化→極限擴(kuò)散現(xiàn)象。這說(shuō)明氧含量的增加抑制了低碳鋼的活性溶解，有利于電極趨于鈍化狀態(tài)。開路電位原位監(jiān)測(cè)結(jié)果顯示，三種氧含量中電極在經(jīng)過(guò)一段時(shí)間浸泡后電位最終均升高到-0.2V 左右。但是隨著溶液中氧含量的降低，電位升高所需時(shí)間增加。高純氮除氧溶液中低碳鋼的電極電位在浸泡7 天后升高至-0.2V，而混合氣體除氧和暴露于空氣中的電極電位始終保持在較高數(shù)值。原位阻抗測(cè)量結(jié)果顯示，隨氧含量增加，擴(kuò)散特征更加顯著，促進(jìn)了低碳鋼電極在0.1M NaHCO3 溶液中的鈍化行為。SEM 結(jié)果表明低碳鋼在三種氧含量溶液中均發(fā)生均勻腐蝕。銹層分為緊密層和疏松多孔層。暴露于空氣中的電極銹層厚度明顯大于除氧溶液中的電極表面銹層。XRD 結(jié)果顯示低碳鋼在不同氧含量的0.1MNaHCO3 溶液中的腐蝕產(chǎn)物主要是α-FeOOH 及GR（CO32-）。并且低碳鋼在暴露于空氣溶液中峰的強(qiáng)度要高于除氧溶液。
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2016年2月24日
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