淺談金屬的電化學(xué)腐蝕

1、淺談金屬的電化學(xué)腐蝕第1頁，共12頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)45分，星期四基本介紹不純的金屬跟電解質(zhì)溶液接觸時(shí)，會(huì)發(fā)生原電池反應(yīng)，比較活潑的金屬失去電子而被氧化，這種腐蝕叫做電化學(xué)腐蝕。鋼鐵在潮濕的空氣中所發(fā)生的腐蝕是電化學(xué)腐蝕最突出的例子。 鋼鐵在干燥的空氣里長(zhǎng)時(shí)間不易腐蝕，但潮濕的空氣中卻很快就會(huì)腐蝕。在潮濕的空氣里，鋼鐵的表面吸附了一層薄薄的水膜，水膜里含有少量的氫離子與氫氧根離子，還溶解了氧氣等氣體，在鋼鐵表面形成了一層電解質(zhì)溶液，它跟鋼鐵里的鐵和少量的碳恰好形成無數(shù)微小的原電池。鐵失去電子，被氧化.第2頁，共12頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)45分，星期四基本介紹金屬材料

2、與電解質(zhì)溶液接觸 ， 通過電極反應(yīng)產(chǎn)生腐蝕。電化學(xué)腐蝕反應(yīng)是一種氧化還原反應(yīng)。反應(yīng)中，金屬失去電子被氧化，其過程稱為陽極反應(yīng)過程，反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)入介質(zhì)中的金屬離子或覆蓋在金屬表面上的金屬氧化物（或金屬難溶鹽）；介質(zhì)中的物質(zhì)從金屬表面獲得電子而被還原，其過程稱為陰極反應(yīng)過程。第3頁，共12頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)45分，星期四基本介紹直接造成金屬材料破壞的是陽極反應(yīng)，故常采用外接電源或用導(dǎo)線將被保護(hù)金屬與另一塊電極電位較低的金屬相聯(lián)接，以使腐蝕發(fā)生在電位較低的金屬上。外加電流法示意圖第4頁，共12頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)45分，星期四相關(guān)原理電化學(xué)腐蝕是金屬的腐蝕最為廣泛的一種。

3、當(dāng)金屬被放置在水溶液中或潮濕的大氣中，金屬表面會(huì)形成一種微電池，也稱腐蝕電池。腐蝕電池的形成原因主要是由于金屬表面吸附了空氣中的水分，形成一層水膜，因而使空氣中CO2，SO2，NO2等溶解在這層水膜中，形成電解質(zhì)溶液，而浸泡在這層溶液中的金屬又總是不純的，如工業(yè)用的鋼鐵，實(shí)際上是合金，即除鐵之外，還含有石墨、滲碳體(Fe3C)以及其它金屬和雜質(zhì)，它們大多數(shù)沒有鐵活潑。這樣形成的腐蝕電池的陽極為鐵，而陰極為雜質(zhì)，又由于鐵與雜質(zhì)緊密接觸，使得腐蝕不斷進(jìn)行。第5頁，共12頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)45分，星期四相關(guān)化學(xué)方程式(1)吸氧腐蝕(鋼鐵表面吸附水膜酸性較弱時(shí)) 負(fù)極(Fe)：Fe=F

4、e2+2e- 正極：O22H2O4e-=4OH- 總反應(yīng)：2FeO22H2O=2Fe(OH)2 析氫腐蝕與吸氧腐蝕生成的Fe(OH)2被氧所氧化，生成Fe(OH)3脫水生成Fe2O3 鐵銹。 4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O = 4Fe(OH)3 鋼鐵制品在大氣中的腐蝕主要是吸氧腐蝕。 Fe2H2O=Fe(OH)2H2 O22H2O4e-4OH- 第6頁，共12頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)45分，星期四相關(guān)化學(xué)方程式(2)析氫腐蝕(鋼鐵表面吸附水膜酸性較強(qiáng)時(shí))負(fù)極(Fe)：Fe=Fe2+2e- Fe2+2H2O=Fe(OH)22H+ 正極(雜質(zhì))：2H+2e-=H2 電池反應(yīng)：F

5、e2H2O=Fe(OH)2H2 由于有氫氣放出，所以稱之為析氫腐蝕。第7頁，共12頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)45分，星期四現(xiàn)象危害由于金屬表面與鐵垢之間的電位差異，從而引起金屬的局部腐蝕，而且這種腐蝕一般是坑蝕，主要發(fā)生在水冷壁管有沉積物的下面，熱負(fù)荷較高的位置。如噴燃器附近，爐管的向火側(cè)等處，所以非常容易造成金屬穿孔或超溫爆管。銅鐵的高價(jià)氧化物對(duì)鋼鐵會(huì)產(chǎn)生腐蝕，但腐蝕作用是有限的，有氧補(bǔ)充時(shí)，該腐蝕將會(huì)繼續(xù)進(jìn)行并加重。 第8頁，共12頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)45分，星期四解決辦法-除氧熱力除氧其原理是根據(jù)氣體溶解定律（亨利定律），任何氣體在水中的溶解度與在汽水界面上的氣體分

6、壓力及水溫有關(guān)，溫度越高，水蒸汽的分壓越高，而其它氣體的分壓則越低，當(dāng)水溫升高至沸騰時(shí)，其它氣體的分壓為零，則溶解在水中的其它氣體也就等于零。優(yōu)點(diǎn)是除氧效果好，缺點(diǎn)是設(shè)備購置費(fèi)用大、不好操作、能量消耗大、運(yùn)行費(fèi)用高。所謂不好操作，要求低溫除氧的場(chǎng)合，熱力除氧有其明顯的局限性。第9頁，共12頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)45分，星期四解決辦法真空除氧其除氧原理與熱力除氧基本相同，除氧器在低于大氣壓力下進(jìn)行工作，利用壓力降低時(shí)水的沸點(diǎn)也降低的特性，水處于沸騰狀態(tài)而使水中的溶解氧析出。在20t/h以上的鍋爐由于出水溫度低于蒸汽鍋爐的進(jìn)水要求而很少采用真空除氧，在要求低溫除氧時(shí)則比熱力除氧有著明顯

7、的優(yōu)勢(shì)，但大部分熱力除氧的缺點(diǎn)仍存在，并且對(duì)噴射泵、加壓泵等關(guān)鍵設(shè)備的要求較高。 鐵屑除氧其原理是當(dāng)有一定溫度的水通過鐵屑時(shí)，水中的氧即與鐵發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，在此過程中氧被消耗掉。該方法除氧裝置簡(jiǎn)單，投資省，但存在著除氧效果波動(dòng)大、裝置失效快等明顯缺點(diǎn)，因而使用該方法除氧的用戶逐步減少，面臨著淘汰的處境。第10頁，共12頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)45分，星期四解決辦法解吸除氧利用亨利定律，氧在水中的溶解度與所接觸的氣體中的氧分壓成正比，把準(zhǔn)備除氧的水與己脫氧的氣體強(qiáng)烈混合，則溶解在水中的氧將大量擴(kuò)散到氣體中，從而達(dá)到除去水中溶解氧的目的。 化學(xué)藥劑除氧化學(xué)藥劑除氧是把化學(xué)藥劑直接加入鍋爐本體、給水母管或者熱水鍋爐的熱水管網(wǎng)中?；瘜W(xué)藥劑主要是傳統(tǒng)的亞硫酸鈉、聯(lián)氨及新型的二甲基酮肟、乙醛肟、二乙基羥胺、異抗壞血酸鈉等。化學(xué)藥劑除氧具有裝置和操作簡(jiǎn)單、投資省、除氧效果穩(wěn)定且可滿足深度除氧的要求，特別是新型高效除氧劑的開