摘要：通过自组装技术在管线钢X70表面组装硅烷膜，比较有无自组装膜的管线钢X70的交流阻抗谱和Tafel曲线的变化情况，以3.5% NaCl溶液和0.5 mol/L NaHCO3溶液作为腐蚀介质，测定管线钢X70表面自组装膜的耐腐蚀性能，并应用慢应变速率拉伸试验（SSRT）研究膜对应力条件下电化学腐蚀的影响。实验结果表明：管线钢X70表面的自组装膜具有抗腐蚀性能，能够降低钢在应力条件下的腐蚀；组装时间越长，自组装膜的耐腐蚀性能越好。69611

毕业论文关键词：管线钢、应力、自组装膜、缓蚀剂

The Inhibition of self-assembly film on corrosion behavior of X70 pipeline steel under stress

Abstract: The self-assembly silane films formed on the surface of X70 pipeline steel by the self-assembly technology. The inhibition effects were studied by comparing the changes of the electrochemical impedance spectra and the Tafel curves of X70 steel with and without the films in 3.5% NaCl solution and 0.5 M NaHCO3 solution. Besides, the corrosion behavior under stress was studied by using slow strain rate tests (SSRT). The experimental results showed that the self-assembly film could inhibit the corrosion behavior and reduce the corrosion rate under stress, and the inhibition effects increased with the self-assembly time.

Keywords: pipeline steel, stress, self-assembly film, inhibitor

1. 前言

管线钢主要用于油气输送，可能会应用于各种腐蚀介质中。油气管道的腐蚀危害极大，管道破损会造成经济损失，而且由于管道破损带来的跑冒滴漏会造成环境污染，甚至会威胁到人们的生命安全[9]。

管线钢X70已经成为发达国家进行建设高压输气管道的首选材料，也是我国西气东输一线工程采用的钢种，是国内钢铁公司竞相开发的产品。随着管线钢X70的广泛使用，其在各种环境中出现的腐蚀问题日趋严重。因此，对管线钢X70进行有效合理的防护，提出减缓腐蚀的方案，进行相关的控制研究是十分必要的。防止金属腐蚀的方法很多种，比如电化学保护法、无机或有机缓蚀剂缓蚀法，电镀法，金属表面覆盖有机涂层法等，由于电化学保护法受条件限制，因为一部分缓蚀剂能与金属本身发生反应而影响其性能，而电镀多为打底层，无法单独使用，而金属表面覆盖有机涂层使用广，效果也显著，操作方便，是比较常用的金属防腐蚀方法[5]。

自组装成膜技术在过去十多年中取得了很大的发展，在纳米材料、表面修饰及金属防护等领域都有广泛的应用前景[10-11]。自组装膜是构膜分子由分子之间及分子与基体材料之间通过化学键吸附的这种物理化学作用而自发形成的，它是热力学稳定系统、排列规则的单层或者是多层分子膜[7]。自组装膜通过防止大气或者水溶液中的水分子，氧分子，其它环境污染气体和电子向金属表面的迁移和传输，形成有机单分子膜很好的阻止了电子的迁移运输[6]，对金属表面具有良好的保护作用[8]。自组装技术方法简单，并且自组装膜具有均匀一致、有序、高密堆积和低缺陷稳定性足够好等优点[3]。自组装成膜与往溶液中添加缓蚀剂相比，有机试剂用量少，成本低，对环境造成的污染少。因此，自组装成膜为金属防腐问题提供了全新的研究理念和模式。

硅烷的发展至今已经有七十多年的历史，近年来新开发的硅烷主要有巯基硅烷，螯合型硅烷及长链的硅烷，用硅烷处理金属表面是最近出现的一种新型环保型金属表面预处理方法[2]，硅烷本身有一定的耐腐蚀性能，无毒无污染，成本低，与有机涂层和金属界面都有着良好的粘结性能[4]，这些优点受到广泛的关注，在不久的将来有可能取代传统的磷化、铬酸盐钝化等[13]对环境有污染的金属表面处理工艺。目前国内外对铜表面自组装硅烷膜的缓蚀行为研究较多，对铁基金属表面自组装硅烷膜的缓蚀行为也做出了一些相关性的研究，但都倾向于研究自组装方法和自组装时间对缓蚀效果的影响。埋地管道必然受到来自四方的应力作用，还有土壤酸碱度等等诸多因素，国内外尚无前人研究应力作用下的自组装膜对金属的缓蚀作用如何，实际环境中，管线钢处于不同的压力环境中，因此有必要尽可能模拟真实环境进行相关实验，才能为处于各种压力环境中的管线钢的防腐提供一定的理论依据。论文网