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的設計思路以保證核廢料長久的安全處置。多重屏障系統包括自然屏障—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材料展開研究。而低碳鋼在深地質處置環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出的氧緩蝕劑，已經成功在油田空氣驅環境中使用，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監測，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，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出現活性溶解→弱鈍化→再活化→二次弱鈍化→極限擴散現象。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。開路電位原位監測結果顯示，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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