磁场对管线钢在土壤环境中发生的电化学腐蚀的影响(2)

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拉萨站 0 0.081 0.0118 0.071 0.055 0.050 --

KCl MgSO4•7H2O NaHCO3 CaCl• 2H2O

NS4 0.122 0.131 0.483 0.181

采用NS4溶液、格尔木土壤模拟液、大港土壤模拟液、大庆土壤模拟液和拉萨土壤模拟液等5种溶液模拟土壤环境。配制5种土壤模拟液所需的化学试剂及剂量见表1。

2.2 实验装置及方法

本实验采用三电极体系，工作电极为管线钢X70，对电极为铂电极，参比电极为饱和甘汞电极（SCE）。

2.3 准备工作

打开CHI 604B电化学分析仪，准备好三电极电解池源`自*优尔~文·论^文`网[www.youerw.com。每次实验前，X70碳钢工作电极用砂纸打磨至表面光滑，用蒸馏水清洗一次。选择“Set up”中的“Hardware Test”，待所有选项均“OK”后确定。设置 “System”参数，开始实验。

2.3.1 开路电位－时间曲线图

在“Set up”中设置技术，设置技术为“Open Circuit Potential－Time (OCPT) ”，时间设为1000 s，其他参数都为默认，确认后分别对无外加磁场、500 s后加200 mT磁场和500 s后加400 mT磁场下的模拟溶液(5种模拟液中各一次)进行实验。待实验结束后保存数据。

2.3.2 电化学阻抗谱

打开“Control”中“Run Status”，在弹出的对话框中选中“Use Open Circuit E as Init”，确认之后在“Set up”中设置技术为“A.C. Impedance”，确认后设置参数，最高频率（High Frequency）设置为105 Hz，最低频率（Low Frequency）设置为0.01 Hz，振幅（Amplitude）设置为0.01 V，其余默认设置，确认后分别对无外加磁场、加200 mT磁场和加400 mT磁场的模拟溶液(5种模拟液中各一次)进行实验。待实验结束后保存实验数据。

2.3.3 塔菲尔曲线

打开“Control” 中“Run Status”，在弹出的对话框中勾去“Use Open Circuit E as Init”，在“Set up” 中设置技术为“Tafel Plot”，确认后设置参数，初始电位（Init E）设置为－1.0 V，终止电位（Final E）设置为0.5 V，其余默认设置，敏感度（Sensitivity）设置 “Auto Sens”，确认后分别对无外加磁场、加200 mT磁场和加400 mT磁场下的模拟溶液(5种模拟液中各一次)进行实验。实验结束后保存数据。

3. 结果与讨论

电化学腐蚀过程中的电化学反应[3-7] 如下：

阴极反应：2H+ + 2e- → H2

阳极反应：Fe→ Fe2+-2e-

3.1. 磁场对开路电位的影响

图1为管线钢 X70 在5种模拟土壤溶液中无外加磁场、500 s 后加200 mT 磁场和500 s 后加400 mT 磁场三种情况下开路电位随时间的变化曲线。如图所示，随着磁场的增加，开路电位发生负移。开路电位越负，表明模拟溶液中的管线钢 X70 发生电化学腐蚀的趋势越大。由此得出：磁场越高，管线钢 X70 发生腐蚀的程度可能会较大。