腐蝕基本概念

1、金屬腐蝕，是金屬和周圍介質(zhì)接觸時由于發(fā)生化學和電化學作用而引起的破壞作用。從熱力學觀點看，除了少數(shù)貴金屬(如金、鉑)外，各種金屬都有轉(zhuǎn)變成離子的趨勢，就是說金屬腐蝕是自發(fā)的普遍存在的現(xiàn)象。金屬被腐蝕后，在外形、色澤以及機械性能方面都將發(fā)生變化。造成設備破壞、管道泄漏、產(chǎn)品污染，釀成燃燒或爆炸等惡性事故以及資源和能源的嚴重浪費，遭受巨大的經(jīng)濟損失。據(jù)估計，世界各發(fā)達國家每年因金屬腐蝕而造成的經(jīng)濟損失約占其國民生產(chǎn)總值35-42。因此，研究金屬的腐蝕機理，采取防護措施，具有十分重大的意義。意而齋【金屬腐蝕的基本類型】1. 均勻腐蝕金屬在絕大多數(shù)酸性溶液中，會發(fā)生不同程度的溶解，形成均勻腐蝕，溶解速

2、度基本均勻。通常，溶液溫度升高，溶質(zhì)濃度加大，都可能加速金屬的腐蝕。不僅如此，金屬在大氣、海洋、土壤及高溫條件下，也會發(fā)生不同程度的均勻腐蝕。2. 點腐蝕（pitting Corrosion）點腐蝕又稱為孔蝕（小孔腐蝕），是在金屬上產(chǎn)生針尖狀、點狀、孔狀的一種為局部的腐蝕形態(tài)。點腐蝕是陽極反應的一種獨特形式，是一種自催化過程，即點腐蝕孔內(nèi)的腐蝕過程造成的條件既促進又足以維持腐蝕的繼續(xù)進行。3. 縫隙腐蝕（Crevice Corrosion）縫隙腐蝕是一種局部腐蝕。金屬部件在電解質(zhì)溶液中，由于金屬與金屬或金屬與非金屬之間形成縫隙，其寬度足以使介質(zhì)浸入而又使介質(zhì)處于一種停滯狀態(tài)（一般在0.025

3、0.1mm），使得縫隙內(nèi)部腐蝕加劇的現(xiàn)象稱為縫隙腐蝕?？p隙腐蝕多發(fā)生在金屬連接（縫）處和表面污垢處。4. 電偶腐蝕（galvanic corrosion）因彼此腐蝕電位不同，造成同一介質(zhì)中異種金屬接觸部位的局部腐蝕，就是電偶腐蝕，亦稱接觸腐蝕或雙金屬腐蝕。此時，兩種金屬構成宏觀腐蝕電池，產(chǎn)生電偶電流，使電位較低的金屬（陽極）溶解速度增加，電位較高的金屬（陰極）溶解速度減小。陰陽極面積比增大，介質(zhì)電導率減小，都使陽極腐蝕加重。5. 晶間腐蝕（intergranular corrosion; intercrystalline corrosion）沿著金屬晶粒間的分界面向內(nèi)部擴展的一種局部腐蝕。主要

4、由晶粒表面和內(nèi)部間化學成分的差異（鈍性元素“貧乏”）以及晶界雜質(zhì)或內(nèi)應力的存在而引起。晶間腐蝕破壞晶粒間的結(jié)合，且腐蝕發(fā)生后金屬和合金的表面仍保持一定的金屬光澤，肉眼一般看不出被破壞的跡象，但晶粒間結(jié)合力顯著減弱，力學性能大大惡化，不能經(jīng)受敲擊或內(nèi)部壓力（如容器），所以是一種十分危險的腐蝕。通常多出現(xiàn)于黃銅、硬鋁合金和一些不銹鋼和鎳基合金中。6. 焊縫腐蝕（welded corrosion）容易在不銹鋼焊縫區(qū)外側(cè)出現(xiàn)的一種晶間腐蝕現(xiàn)象。其主要機理是，這些鋼在425-815之間加熱時，或者緩慢冷卻通過這個溫度區(qū)間時，都會造成碳化物在晶界沉淀（敏化作用），進而造成最鄰近的區(qū)域鉻貧化使得這些區(qū)域?qū)Ω?/p>

5、蝕敏感。7. 選擇腐蝕（Selective Corrosion ）在金屬腐蝕過程中，在表面上某些特定部位有選擇地溶解現(xiàn)象。金屬固溶體的組分之一優(yōu)先地由于腐蝕而轉(zhuǎn)入溶液，而金屬表面則逐漸地富集了另一組成，稱為組分的選擇性腐蝕。如黃銅脫鋅。而在多相合金中任何一相發(fā)生優(yōu)先溶解，稱之為組織的選擇性腐蝕。鑄鐵因腐蝕而發(fā)生鐵素體的溶解以及碳化物和石墨在表面上富集是這類腐蝕的實例。由于腐蝕后剩下一個已除去某種合金組分的組織結(jié)構，所以也常稱為去合金化。去合金化后材料總的尺寸變化不大，但金屬已失去了強度，因而易于發(fā)生危險事故。8. 應力腐蝕開裂（SCC）金屬在應力（拉應力或內(nèi)應力）和腐蝕介質(zhì)的聯(lián)合作用下所發(fā)生的

6、一種破壞，被稱為SCC。SCC的特征是形成腐蝕機械裂縫，既可以沿著晶界發(fā)展，也可以穿過晶粒擴展。由于裂縫擴展是在金屬內(nèi)部，會使金屬結(jié)構強度大大下降，嚴重時會發(fā)生突然破壞。SCC在一定的條件下才會發(fā)生，它們是：特定的金屬材料，遭遇特殊的工作介質(zhì)，并受到外部拉應力或內(nèi)部殘余應力的作用。9. 氫腐蝕（Hydrogen Attack ）主要發(fā)生在石油加氫、裂解等鋼制裝置中，是一種高溫腐蝕現(xiàn)象。高溫高壓下，氣相中氫以氫原子形式滲入鋼中，與鋼中的碳結(jié)合生成甲烷，造成鋼表層脫碳，使強度、塑性降低，嚴重時導致表面鼓泡或開裂。碳鋼的抗氫腐蝕性能隨鋼中碳含量升高而降低；含有少量鈦、鈮、釩、鉬等與碳有較強結(jié)合能力的

7、元素的低合金鋼，有較好的抗氫腐蝕能力。10. 氫脆（hydrogen embrittlement ）氫脆是溶于鋼中的氫，聚合為氫分子或形成脆性氫化物，造成鋼材內(nèi)部應力集中，超過其強度極限，形成細小的內(nèi)部裂紋或鼓泡。又稱白點、氫鼓泡等。氫脆一經(jīng)產(chǎn)生，就消除不了（只可防，無法治）。出現(xiàn)氫脆的工件通過除氫處理（如加熱等）能部分消除氫脆，采用真空、低氫氣氛或惰性氣氛加熱可避免氫脆。如電鍍件的去氫都在200240度的溫度下，加熱24小時可將絕大部分氫去除。11. 磨損腐蝕（wear corrosion）指金屬摩擦副表面在相對滑動過程中，表面材料與周圍介質(zhì)發(fā)生化學或電化學反應，并伴隨機械作用而引起損失的現(xiàn)

8、象，亦稱腐蝕磨損。腐蝕磨損通常是一種輕微磨損，但在一定條件下也可能轉(zhuǎn)變?yōu)閲乐啬p。12. 腐蝕疲勞（corrosion fatigue）在交變載荷作用下，當金屬受到介質(zhì)的腐蝕作用時，內(nèi)部應力不斷重新分配，將加速裂縫的形成，這就是腐蝕疲勞現(xiàn)象。幾乎在任何介質(zhì)中都可以觀察到此腐蝕疲勞，且其斷口少分支，無光澤，多源頭（因此與機械疲勞和應力腐蝕開裂現(xiàn)象不同）。13. 高溫腐蝕（high temperature corrosion）金屬材料在高溫下與環(huán)境氣氛中的氧、硫、碳、氮等元素發(fā)生化學或電化學反應而導致的變質(zhì)或破壞。高溫腐蝕并無嚴格的溫度界限，通常認為，當金屬工作溫度達到其熔點(絕對溫標)的0.30

9、.4以上時，就可認為是高溫腐蝕環(huán)境。在石油化工、能源、動力、冶金、航空航天等領域普遍存在高溫腐蝕問題，針對不同的高溫腐蝕環(huán)境可以采用不同類型材料，或采用耐高溫腐蝕涂層進行防護。意而齋【金屬防腐蝕技術】金屬防腐蝕的方法很多，主要有改善金屬的本質(zhì)，把被保護金屬與腐蝕介質(zhì)隔開，或?qū)饘龠M行表面處理，改善腐蝕環(huán)境以及電化學保護等。1、改善金屬的本質(zhì)根據(jù)不同的用途選擇不同的材料組成耐蝕合金，或在金屬中添加合金元素，提高其耐蝕性，可以防止或減緩金屬的腐蝕。例如，在鋼中加入鎳制成不銹鋼可以增強防腐蝕能力。2、形成保護層在金屬表面覆蓋各種保護層，把被保護金屬氣腐蝕性介質(zhì)隔開，是防止金屬腐蝕的有效方法。工業(yè)上普

10、遍使用的保護層有非金屬保護層和金屬保護層兩大類，通常采用以下方法形成保護層： 金屬的磷化處理：鋼鐵制品去油、除銹后，放入特定組成的磷酸鹽溶液中浸泡，即可在金屬表面形成一層不溶于水的磷酸鹽薄膜，這種過程叫做磷化處理。磷化膜呈暗灰色至黑灰色，厚度一般為5至20微米，在大氣中有較好的耐蝕性。膜是微孔結(jié)構，對油漆等的吸附能力強，如用作油漆底層，耐腐蝕性可進一步提高。 金屬的氧化處理：將鋼鐵制品加到NaOH和NaNO2的混合溶液中，加熱處理，其表面即可形成一層厚度約為05至15微米的藍色氧化膜(主要成分為Fe3O4)，以達到鋼鐵防腐蝕的目的，此過程稱為發(fā)藍處理，簡稱發(fā)藍。這種氧化膜具有較大的彈性和潤滑性

11、，不影響零件的精度。故精密儀器和光學儀器的部件，彈簧鋼、薄鋼片、細鋼絲等常用發(fā)藍處理。 非金屬涂層 ：用塑料(如聚乙烯、聚氯乙烯、聚氨酯等)噴涂金屬表面，比噴漆效果更佳。塑料覆蓋層致密光潔。色澤艷麗，兼具防蝕與裝飾的雙重功能。搪瓷是含SiO2量較高的玻璃瓷釉，有極好的耐腐蝕性能，因此作為耐腐蝕非金屬涂層，廣泛用于石油化工、醫(yī)藥、儀器等工業(yè)部門和日常生活用品中。 金屬保護層：這是以一種金屬鍍在被保護的另一種金屬制品表面上所形成的保護鍍層，前一種金屬稱為鍍層金屬。金屬鍍層的形成，除電鍍、化學鍍外，還有熱浸鍍、熱噴鍍、滲鍍、真空鍍等方法。其中，熱浸鍍是將金屬制件浸入熔融的金屬中以獲得金屬涂層的方法，

12、作為浸涂層的金屬通常是采用低熔點金屬，如鋅、錫、鉛和鋁等。熱鍍鋅主要用于鋼管、鋼板、鋼帶和鋼絲，應用最廣；熱鍍錫用于薄鋼板和食品加工等的貯存容器；熱鍍鉛主要用于化工防蝕和包覆電纜；熱鍍鋁則主要用于鋼鐵零件的抗高溫氧化等。3、改善環(huán)境改善環(huán)境對減少和防止金屬腐蝕有重要作用。例如，減少腐蝕介質(zhì)的濃度，除去介質(zhì)中的氧，控制環(huán)境溫度、濕度等都可以減少和防止金屬腐蝕。也可以采用在腐蝕介質(zhì)中添加能降低腐蝕速率的物質(zhì)(緩蝕劑)來減少和防止金屬腐蝕。4、電化學保護法電化學保護法是根據(jù)電化學原理在金屬設備上采取措施，使之成為腐蝕電池中的陰極，從而防止或減輕金屬腐蝕的方法，主要有以下兩種： 犧牲陽極保護法：該方法是用電極電勢比被保護金屬更低的金屬或合金做陽極，固定在被保護金屬上，形成腐蝕電極，被保護金屬作為陰極而得到保護。犧牲陽極一般常用的材料有鋁、鋅及其合金。此法常用于保護海船外殼、海水中的各種金屬設備、構件和防止巨型設備(如貯油罐)以及石油管路的腐蝕。 外加電流法（陰極保護法）：將被保護金屬與另一附加電極作為電池的兩個極，使被保護的金屬作為陰極，在外加直流電的作用下使陰極得到保護。此法主要