摘 要：用动电位扫描法、环状阳极极化曲线法、交流阻抗法研究了304不锈钢在模拟冷却水中的耐腐蚀性能的影响。动电位扫描显示Cl-的浓度增大，不锈钢的点蚀电位Eb降低，特别当[Cl-]>200 mg/L时，不锈钢电极会出现明显点蚀现象，点蚀电位Eb迅速降低，并随浓度增大而减少；保护电位与击穿电位的差值的大小反映了不锈钢钝化膜自我修复的能力；由交流阻抗图谱得到随氯离子浓度的增大，不锈钢界面阻抗值降低。 发电厂凝汽器可选管材主要为各类无缝铜合金管、钛管和不锈钢管（以薄壁焊接为主），环境恶化又使冷却水水源的污染日趋严重， 从而使铜合金的腐蚀愈发突出，越来越多的内陆电厂将趋向于使用不锈钢管。不锈钢凝汽器目前在国内的应用，还主要集中在内陆地区。主要材质为304，316型不锈钢。凝汽器管材的选择主要是根据冷却水的水质状况。选择凝汽器管材的要求是：对各种管材采用一般的维护措施，在使用中不出现严重的腐蚀和泄漏，铜合金的使用寿命应在20 a以上，而钦管应在40 a以上。选材还应从管材的价格维护费用等方面进行技术经济比较，并不是越 “高级”越好。
从1989年上安电厂第1台350 MW机组的不锈钢管凝汽器投入运行，目前我国电厂已设计使用不锈钢管凝汽器有20多年历史。20世纪90年代我国电厂的不锈钢管主要来自进口，由于不锈钢管在我国实际运行起步晚，经验不足，不锈钢管的使用暂时还没有形成相当规模，也面临着一些问题，但薄壁焊接不锈钢管凝汽器的使用仍呈明显的逐渐上升趋势。
由于冷却水中通常含有氯离子、硫酸根、硫及磷酸根等。其中氯离子是破坏不锈钢钝化膜最重要的侵蚀性离子。研究氯离子对不锈钢耐蚀性能的影响成为许多腐蚀工作者一项重要的任务，本课题在前人研究基础之上，通过实验对不锈钢在不同氯离子浓度的模拟冷却水溶液中的腐蚀极化情况以及交流阻抗情况进行分析，研究氯离子对不锈钢耐腐蚀性能的影响情况。
1 实验过程
实验材料为304不锈钢板材。将不锈钢加工成面积为大约为1 cm×1 cm 的试片（实际用的面积为1.1 cm×1.1 cm）， 工作面背面焊上导线， 用环氧树脂封装非工作面。实验前用0～6#砂纸逐级打磨后， 再用酒精脱脂， 风干备用。
实验介质是参照某厂的循环冷却水水质配制了实验用模拟冷却水，见表1。为防止实验过程中产生沉淀， Ca2+、Mg2+离子浓度比实际使用的循环水要小。配制不同浓度的氯离子溶液（以NaCl 形式加入）。在配置溶液的时候，配置5倍于模拟冷却水浓度的母液2 L，此时[SO■■]=360 mg/L×5。
在进行实验时，在以上模拟冷却水成分除氯离子和钠离子浓度以外，其它成分不变，通过添加氯化钠量使得氯离子浓度分别为0、100、200、300、400、500、600 mg/L。
动电位扫描法和环状阳极极化曲线法测定仪器为Eg&GModel283恒电位仪，采用M352软件系统，扫描速度2 mV/s。测定时以碳棒电极为辅助电极，饱和甘汞电极为参比电极，304不锈钢电极为工作电极。实验前将M283恒电位仪预热30 min，然后将电极置于模拟冷却水中浸泡30 min，使电位显示达到稳定值，以还原其表面的氧化物，提高实验的可重复性。文中电位均相对于饱和甘汞电极。
实验中阻抗测试仪器为Eg&G M283恒电位仪和5210锁相放大器，由PAPC M398软件控制，测试结果用EQUIVCRTR软件进行阻抗数据解析。正弦波信号幅度为5mV，频率范围为100 kHz～5 MHz。
2 实验结果与分析
2.1 动电位扫描法测定氯离子对304不锈钢耐蚀性能
的影响
图1 为不锈钢电极在含不同浓度氯离子（硫酸根离子浓度为360 mg/L）的模拟冷却水中测得的极化曲线。。由图1可以得到304不锈钢电极点蚀电位与[Cl-]的关系，见表2。图1中显示曲线1为不含氯离子时的极化曲线，钝化区电位范围为-0.2 V到+1.0 V左右，电位大于1.0 V时出现过钝化。表2显示当[Cl-]200 mg/L的时候，极化曲线还没有显示过钝化的时候，扫描至较低的电位就出现点蚀现象。随着氯离子浓度的进一步增大，304不锈钢的点蚀电位Eb逐渐降低。
2.2 环状阳极极化曲线对304不锈钢在特定氯离子浓
度下的研究
在[Cl-]=200mg/L浓度下研究了304不锈钢的环状阳极极化过程，如图2显示。由图2知道，304不锈钢钝化不锈钢电极的点蚀电位为653 mV，此时的腐蚀电流值为
14.39 μA/cm2。当击穿电位与保护电位的差值越大，说明不锈钢表面钝化膜的修复功能越强，或者是不锈钢表面钝化膜的性能越好，不易被破坏。在该浓度下测得的结果显示击穿电位与保护电位在310 mV左右，说明在该浓度下不锈钢的钝化膜的自我修复能力还不是很强。
2.3 交流阻抗法研究氯离子对304不锈钢耐蚀性能的
影响
为更好的表征氯离子对304不锈钢电极耐蚀性能的影响，本实验还采用了交流阻抗法进一步研究不同氯离子浓度对304不锈钢电极的影响。如图3为304不锈钢电极在[Cl-]=200 mg/L的模拟冷却水中的阻抗图。由电化学阻抗图谱得到在该浓度下304不锈钢表面钝化膜的情况。
随着氯离子浓度是增大，测得的交流阻抗图谱呈现一定的规律，见表3。这些结果是与动电位扫描法得出的结果相一致的。由动电位扫描法得出随着氯离子浓度增大，点蚀电位逐渐减少，而交流阻抗法得出随着氯离子浓度增大，不锈钢表面钝化膜的生长被阻滞，氯离子对钝化膜有破坏作用。3 结 论
利用动电位扫描阳极极化曲线、交流阻抗图谱、环状极化曲线对模拟冷却水中影响304不锈钢耐蚀性能的主要离子——氯离子进行了研究，结论如下：
①在本文实验条件下，304不锈钢在模拟冷却水中的动电位扫描阳极极化曲线显示：点蚀产生的氯离子临界浓度为大约[Cl-]=200 mg/L左右，点蚀电位随氯离子浓度的增加而逐渐下降。
②交流阻抗（电化学阻抗）谱测定结果显示：模拟冷却水中氯离子存在时使不锈钢电极的界面电阻R值降低。说明了氯离子对304不锈钢钝化膜生长的阻滞破坏作用。
③环状极化曲线实验结果表明在[Cl-]=200 mg/L时，304不锈钢的保护电位在340～350 mV左右，离点蚀电位653 mV相差300多mV，在该浓度下不锈钢表面钝化膜性能不是很好，自我修复能力不是很强。
4 结 语
近年来，新建的电厂一般采用不锈钢为凝汽器管材，但对不锈钢在冷却水中的耐蚀性能和影响因素未作系统研究。在此背景下，本文就不锈钢在模拟冷却水中耐蚀性主要因素——
氯离子对304不锈钢钝化膜破坏作用及防止进行了研究。通过研究发现，304不锈钢在常温下发生点蚀的氯离子临界浓度为大约为200 mg/L左右，而我国内陆淡水氯离子浓度的含量在10 mg/L左右，内陆淡水冷却电厂完全可以在凝汽器使用中选用304不锈钢管。当然在凝汽器选择过程中，除了首先要深入研究冷却水氯离子浓度作为重要参考数据外，还要考虑循环冷却水的运行方式和加药处理方式，因为不同的运行方式和加药处理也会引起氯离子浓度的变化，设计的时候也要综合考虑。
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