氧緩蝕劑及碳鋼在NaHCO3溶液中的氧腐蝕
目前，國際各國普遍認為深地質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)的設計思路以保證核廢料長久的安全處置。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。在長期處置過程中，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。而低碳鋼在深地質處置環(huán)境中的腐蝕行為及影響因素十分復雜，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，已經成功在油田空氣驅環(huán)境中使用，解決了多個油氣田空氣驅過程的腐蝕，同時實驗室評價結果證實，改氧緩蝕劑針對不同壓強、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 實驗方法殘余氧含量的控制是通過不同的除氧條件進行：高純氮除氧，混合氣體（99%N2+1%O2）除氧及暴露于空氣中。實驗采用電化學測量方法測定了低碳鋼電極的動電位極化曲線，并對其開路電位進行了原位連續(xù)監(jiān)測，且定期對低碳鋼的電化學阻抗進行了原位測量。浸泡實驗結束后，采用SEM 對樣品表面及截面微觀組織形貌進行觀察，同時采用XRD 對低碳鋼表面的腐蝕產物進行分析。3 實驗結果動電位極化曲線的結果表明：0.1M NaHCO3 溶液中，低碳鋼在暴露于空氣中的陽極極化曲線直接進入鈍化狀態(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極區(qū)出現(xiàn)活性溶解→弱鈍化→再活化→二次弱鈍化→極限擴散現(xiàn)象。這說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)測結果顯示，三種氧含量中電極在經過一段時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。原位阻抗測量結果顯示，隨氧含量增加，擴散特征更加顯著，促進了低碳鋼電極在0.1M NaHCO3 溶液中的鈍化行為。SEM 結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 結果顯示低碳鋼在不同氧含量的0.1MNaHCO3 溶液中的腐蝕產物主要是α-FeOOH 及GR（CO32-）。并且低碳鋼在暴露于空氣溶液中峰的強度要高于除氧溶液。
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2016年2月24日
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