交流（AC，alternating current）杂散电流引发的腐蚀过程对埋地管道的安全运行构成重大风险。本研究探究了碳钢涂层缺陷处AC杂散电流形成的阳极区与阴极区之间的相互作用机制。结果表明，AC电流密度不会影响缺陷间的电位差。此外，AC会改变界面pH特性，使阳极区pH值升高。研究进一步采用能斯特-普朗克方程分析了AC作用下的传质过程。AC电场对阳极和阴极界面的传质过程均产生显著影响，在两电极表面区域附近形成陡峭的氢氧根离子和氢离子浓度梯度。该现象会减缓阳极腐蚀电位的负移（导致pH值升高），同时促进阴极腐蚀电位更显著的负移（导致pH值降低）。因此，在AC杂散电流作用下，阳极和阴极的腐蚀反应在普尔拜图上的电化学区域呈现动态迁移。本研究为理解AC诱导腐蚀的腐蚀机理提供了参考。

不同AC条件下钢电极左右两侧的超景深图像：(a) 空白组；(b-c) 等面积钢电极左右两侧（第1组，左侧面积Sleft=1mm2, 右侧面积Sright=1mm2, AC密度Jac=1000A/m2）；(d-e) 不等面积钢电极左右两侧（第2组，左侧面积Sleft=1mm2, 右侧面积Sright=18mm2, AC密度Jac=1000A/m2）。

基于pH荧光膜的不同AC密度下微区pH空间分布(第2组，左侧面积Sleft=1mm2；右侧面积Sright=18mm2) ；(a1-a2) 空白组；(b1-b2) AC密度200A/m²；(c1-c2)AC密度400A/m²；(d1-d2) AC密度600A/m²；(e1-e2) AC密度800A/m²；(f1-f2) AC密度1000A/m²。

本研究设计了双电解池电化学装置，用于探究AC杂散电流作用下的腐蚀特性。通过电化学分析、腐蚀形貌表征及界面pH分布原位分析，本研究评估了AC环境下阳极区与阴极区的形成机制，并结合能斯特-普朗克方程与传质方程进一步研究了界面传质问题。研究主要结论总结如下：

(1) 单独的AC杂散电流无法形成腐蚀过程的阳极区与阴极区，需考虑界面双电层充放电过程对金属离子溶解的影响。AC杂散电流作用下，低电容区域（小面积缺陷）更易形成阳极区，而非简单与电流密度对应；同时，阳极区与阴极区的电位差不会随AC密度增大而单纯升高，而是被限制在特定范围内。

(2) 设计了双电解池电化学装置，通过隔离相邻涂层缺陷评估了AC传质过程对腐蚀过程的影响。结果表明，AC密度不会直接影响两侧腐蚀电位，阳极区与阴极区的形成主要与电极面积相关；AC会改变界面pH特性，使阳极区pH值升高，进而抑制腐蚀电位负移。

(3) 基于能斯特-普朗克方程，分析了AC电场作用下的离子迁移过程。AC与自生直流电场共同作用下，界面双电层与本体溶液的浓度差取决于电位差；AC电场显著扩大离子迁移范围并提高迁移速率，影响双电层区域的离子浓度及pH变化规律，从而改变AC作用下的腐蚀过程。

(4) 交变电场对阳极和阴极界面的传质过程产生显著影响，在两电极表面区域形成高浓度梯度的氢氧根离子与氢离子。这一现象减缓阳极腐蚀电位负移（pH升高），同时加剧阴极腐蚀电位负移（pH降低），导致AC杂散电流作用过程中，阳极与阴极腐蚀反应在普尔拜图上的位置发生变化。由于AC密度通常远高于阴极电流，需结合AC交变电场分析腐蚀界面区域的pH变化规律。

Wei Lan, Biao Wei, Qianwei Li, Bo Feng, Fuxiang Wang, Wuxi Bi, Daoqing Liu, Corrosion mechanisms of pipelines with adjacent coating defects under AC interference: An interfacial process analysis, Materials & Design, Volume 256, August 2025, 114295, https://doi.org/10.1016/j.matdes.2025.114295.

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