金屬常見(jiàn)的腐蝕形態(tài)及防護(hù)措施

金屬常見(jiàn)的腐蝕形態(tài)及防護(hù)措施

全面腐蝕——在整個(gè)金屬表面上進(jìn)行的腐蝕，又稱均相腐蝕或均勻腐蝕。

局部腐蝕——金屬表面局部區(qū)域的腐蝕破壞比其余表面大得多，從而形成坑洼、溝槽、分層、穿孔、破裂等破壞形態(tài)。

1編輯課件不同特征全面腐蝕--陰極和陽(yáng)極尺寸非常微小且緊密靠攏，很難分辨局部腐蝕--陰極和陽(yáng)極截然分開(kāi)，易于區(qū)分。通常陽(yáng)極面積很小，陰極面積相對(duì)很大。金屬局部腐蝕溶解速度比全面腐蝕溶解速度大得多。局部腐蝕危害性復(fù)雜性集中性突發(fā)性

2編輯課件電偶腐蝕點(diǎn)蝕(孔蝕)

縫隙腐蝕(絲狀腐蝕)晶間腐蝕

選擇性腐蝕應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂

腐蝕疲勞磨損腐蝕

剝蝕氫損傷

局部腐蝕主要類型3編輯課件發(fā)生局部腐蝕的條件(1)

金屬方面或溶液方面存在較大的電化學(xué)不均一性，因而形成了可以明確區(qū)分的陽(yáng)極區(qū)和陰極區(qū)。(2)陽(yáng)極區(qū)和陰極區(qū)的電化學(xué)條件差異在腐蝕過(guò)程中一直保持下去，不會(huì)減弱，甚至還會(huì)不斷強(qiáng)化，使某些局部區(qū)域的陽(yáng)極溶解速度一直保持高于其余表面。這是局部腐蝕能夠持續(xù)進(jìn)行(發(fā)展)的條件。

4編輯課件全面腐蝕與局部腐蝕的比較5編輯課件1電偶腐蝕

當(dāng)兩種不同電位的金屬相互接觸，并浸入電解液中可以發(fā)現(xiàn)，電位較負(fù)的金屬的腐蝕速度加大，而電位較正的金屬腐蝕速度減緩而受到保護(hù)，該現(xiàn)象被稱為電偶腐蝕6編輯課件發(fā)生電偶腐蝕的幾種情況異金屬部件(包括導(dǎo)電的非金屬材料，如石墨)組合。金屬鍍層。金屬表面的導(dǎo)電性非金屬膜。氣流或液流帶來(lái)的異金屬沉積。7編輯課件異金屬部件(包括導(dǎo)電的非金屬材料，如石墨)組合8編輯課件氣流或液流帶來(lái)的異金屬沉積9編輯課件10編輯課件電偶腐蝕原理

當(dāng)兩種不同電位的金屬相互接觸，并浸入電解液中可以發(fā)現(xiàn)，電位較負(fù)的金屬的腐蝕速度加大，而電位較正的金屬腐蝕速度減緩而受到保護(hù)。11編輯課件（1）腐蝕電位差（2）環(huán)境因素（3）陰陽(yáng)面積比例電偶腐蝕的影響因素

12編輯課件（1）腐蝕電位差—表示電偶腐蝕的傾向兩種金屬在使用環(huán)境中的腐蝕電位相差愈大，陽(yáng)極金屬受到腐蝕破壞的可能性愈大。電偶序(galvanicseries)——將各種金屬材料在某種環(huán)境中的腐蝕電位測(cè)量出來(lái)，并把它們從低到高排列注意：同一種電偶組合在不同環(huán)境條件中不僅腐蝕電位差的數(shù)值不一樣，甚至可能發(fā)生極性反轉(zhuǎn)。13編輯課件14編輯課件一些工業(yè)金屬和合金在海水中的電偶序鉑金石墨鈦銀Chlorimet3(62Ni,18Cr,18Mo)HastelloyC(62Ni,17Cr,15Mo)18-8Mo不銹鋼(鈍態(tài))18-8不銹鋼(鈍態(tài))11~30%Cr不銹鋼(鈍態(tài))Inconel(80Ni,13Cr,7Fe)(鈍態(tài))鎳(鈍態(tài))銀焊藥Monel(70Ni,32Cu)銅鎳合金(60~90Cu,40~11Ni)青銅銅黃銅陰極性陽(yáng)極性Chlorimet2(66Ni,32Mo,1Fe)HastelloyB(60Ni,30Mo,6Fe,1Mn)Inconel(活態(tài))鎳(活態(tài))錫鉛鉛-錫焊藥18-8鉬不銹鋼(活態(tài))18-8不銹鋼(活態(tài))高鎳鑄鐵13%Cr不銹鋼鑄鐵鋼或鐵2024鋁(4.5Cu,1.5Mg,0.6Mu)鎘工業(yè)純鋁(1100)鋅鎂和鎂合金15編輯課件(2)環(huán)境因素--介質(zhì)的組成

水中錫對(duì)于鐵是陰極，而在多數(shù)有機(jī)酸中，錫對(duì)于鐵是陽(yáng)極，所以在食品工業(yè)中常使用鍍錫鐵(Fe-Sn)16編輯課件(2)環(huán)境因素--電解質(zhì)電阻17編輯課件(3)陰陽(yáng)面積比例——大陽(yáng)極，小陰極，電解質(zhì)導(dǎo)電良好——大陽(yáng)極，小陰極，電解質(zhì)導(dǎo)電性能差——小陽(yáng)極，大陰極18編輯課件避免材料相互接觸(2)注意陽(yáng)極部件的選擇與設(shè)計(jì)(3)避免大陰極小陽(yáng)極的組合(4)施工時(shí)在接觸處采用絕緣措施(5)采用涂層保護(hù)(6)采用電化學(xué)方法(7)在封閉系統(tǒng),添加緩蝕劑電偶腐蝕控制措施

19編輯課件20編輯課件21編輯課件22編輯課件2.點(diǎn)蝕點(diǎn)蝕，又稱孔蝕，是一種腐蝕集中于金屬表面很小范圍內(nèi)，并深入到金屬內(nèi)部的腐蝕形態(tài)。23編輯課件點(diǎn)蝕的形態(tài)24編輯課件點(diǎn)蝕發(fā)生的條件25編輯課件點(diǎn)蝕發(fā)生的條件26編輯課件點(diǎn)蝕發(fā)生的條件27編輯課件點(diǎn)蝕的形成可分為成核和生長(zhǎng)(發(fā)展)兩個(gè)階段。第一階段：點(diǎn)蝕成核（發(fā)生）鈍化膜破壞（成相膜和吸附理論）敏感形核位置孕育期點(diǎn)蝕機(jī)理28編輯課件29編輯課件30編輯課件31編輯課件32編輯課件第二階段：點(diǎn)蝕的生長(zhǎng)（發(fā)展）33編輯課件34編輯課件35編輯課件36編輯課件37編輯課件38編輯課件39編輯課件影響點(diǎn)蝕的因素

-------------------------（1）材料因素（2）環(huán)境因素40編輯課件能夠鈍化的金屬容易發(fā)生點(diǎn)蝕，故不銹鋼比碳鋼對(duì)點(diǎn)蝕的敏感性高。金屬鈍態(tài)愈穩(wěn)定，抗孔蝕性能愈好。孔蝕最容易發(fā)生在鈍態(tài)不穩(wěn)定的金屬表面。對(duì)不銹鋼，Cr、Mo和N有利于提高抗點(diǎn)蝕能力。另外，S、P、C等元素不利于提高抗孔蝕能力。表面狀態(tài)：表面光滑和清潔不易發(fā)生點(diǎn)腐蝕熱處理狀態(tài)：生成沉淀相，易發(fā)生點(diǎn)腐蝕

（1）材料因素41編輯課件（2）環(huán)境因素活性離子能破壞鈍化膜，引發(fā)點(diǎn)蝕。一般認(rèn)為，金屬發(fā)生點(diǎn)蝕需要Cl-濃度達(dá)到某個(gè)最低值(臨界氯離子濃度)。這個(gè)臨界濃度可以作為比較金屬材料耐蝕性能的一個(gè)指標(biāo)，臨界濃度高，金屬耐點(diǎn)蝕性能好。緩蝕性陰離子緩蝕性陰離子可以抑制點(diǎn)蝕的發(fā)生。OH->NO3->SO42->ClO4-42編輯課件pH值在較寬的pH值范圍內(nèi)，點(diǎn)蝕電位Eb與溶液pH值關(guān)系不大。當(dāng)pH﹥10，隨pH值升高，點(diǎn)蝕電位增大，即在堿性溶液中，金屬點(diǎn)蝕傾向較小。溫度

溫度升高，金屬的點(diǎn)蝕傾向增大。當(dāng)溫度低于某個(gè)溫度，金屬不會(huì)發(fā)生點(diǎn)蝕。這個(gè)溫度稱為臨界點(diǎn)蝕溫度(CPT)，CPT愈高，則金屬耐點(diǎn)蝕性能愈好。溶液流速

介質(zhì)處于流動(dòng)狀態(tài)，點(diǎn)蝕速率比介質(zhì)靜止時(shí)小

（2）環(huán)境因素43編輯課件控制點(diǎn)蝕的措施（1）選擇耐蝕合金近年來(lái)發(fā)展了很多含有高含量Cr、Mo及N以及低含量S和C雜質(zhì)的奧氏體不銹鋼雙相鋼和高純鐵素體不銹鋼抗點(diǎn)蝕性能良好Ti和Ti合金具有最好的耐點(diǎn)蝕性能（2）改善介質(zhì)條件降低Cl-含量降低介質(zhì)溫度增加介質(zhì)流速44編輯課件控制點(diǎn)蝕的措施（3）電化學(xué)保護(hù)（4）緩蝕劑的應(yīng)用在循環(huán)體系中可以添加緩蝕劑，如磷酸鹽、鉻酸鹽等45編輯課件4.5縫隙腐蝕

46編輯課件縫隙種類機(jī)器和設(shè)備上的結(jié)構(gòu)縫隙固體沉積(泥沙、腐蝕產(chǎn)物等)與金屬基體形成的縫隙。金屬表面的保護(hù)模(如瓷漆、清漆、磷化層、金屬涂層)與金屬基體之間形成的縫隙。47編輯課件縫隙腐蝕特征

48編輯課件縫隙腐蝕機(jī)理

49編輯課件縫隙腐蝕機(jī)理

50編輯課件縫隙腐蝕機(jī)理

51編輯課件縫隙腐蝕機(jī)理

52編輯課件縫隙腐蝕機(jī)理

53編輯課件縫隙腐蝕機(jī)理

54編輯課件縫隙腐蝕機(jī)理

55編輯課件eeeeeeeeo2OH-OH-M+M+o2Na+Na+Na+Cl-M+o2OH-o2OH-M+o2OH-M+Cl-Na+eeeo2OH-OH-o2M(OH)2M+M+M+M+M+M+Cl-M+M+Cl-M+M+M+Cl-Cl-M+Cl-Cl-Na+o2Cl-o2o2OH-初期階段后期階段金屬在海水中（中性氯化物溶液）縫隙腐蝕56編輯課件影響因素

57編輯課件影響因素58編輯課件影響因素

59編輯課件縫隙腐蝕控制措施

60編輯課件合理設(shè)計(jì)

61編輯課件62編輯課件

孔蝕和縫隙腐蝕的比較

63編輯課件孔蝕和縫隙腐蝕的比較

64編輯課件3.晶間腐蝕

發(fā)生晶間腐蝕的電化學(xué)條件（1）內(nèi)因——晶粒和晶界區(qū)的組織不同，電化學(xué)性質(zhì)存在顯著差異。（2）外因——晶粒和晶界的差異要在適當(dāng)?shù)沫h(huán)境下才能顯露出來(lái)。65編輯課件晶間腐蝕的特點(diǎn)

66編輯課件晶間腐蝕的原因

67編輯課件晶間腐蝕機(jī)理

貧鉻區(qū)(Fe,Cr)23C61.貧Cr理論—晶界碳化物析出為什么Ni-Cr不銹鋼敏化處理后出現(xiàn)嚴(yán)重的晶間腐蝕？敏化處理（427-816度保溫緩冷）——晶界析出連續(xù)的M23C6的碳化物，使晶界產(chǎn)生嚴(yán)重的貧Cr區(qū)。68編輯課件貧鉻區(qū)(Fe,Cr)23C61.貧Cr理論—晶界碳化物析出69編輯課件貧鉻區(qū)(Fe,Cr)23C61.貧Cr理論—晶界碳化物析出70編輯課件1.貧Cr理論—晶界碳化物析出71編輯課件2.陽(yáng)極相理論—晶界σ相析出并溶解72編輯課件3.吸附理論—雜原子在晶界吸附C和P對(duì)14Cr-4Ni鋼在5mol/LHNO3+4g/LCr6+溶液中腐蝕速度的影響Si對(duì)14Cr-4Ni鋼在5mol/LHNO3+4g/LCr6+溶液中腐蝕速度的影響73編輯課件

晶間腐蝕趨勢(shì)源于第二相沉淀時(shí)產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力。

具有巨大內(nèi)應(yīng)力的畸變區(qū)在腐蝕介質(zhì)中顯示為優(yōu)先溶解的陽(yáng)極行為?？炖浜屯嘶鹛幚砜梢詼p少第二相的生成，從而抑制了晶間腐蝕4.應(yīng)力論74編輯課件影響因素75編輯課件影響因素76編輯課件影響因素77編輯課件控制措施78編輯課件控制措施79編輯課件不銹鋼焊縫腐蝕80編輯課件不銹鋼刀線腐蝕81編輯課件剝蝕——概念剝蝕又稱層蝕，腐蝕沿平行于表面的平面（晶界）萌生，逐步發(fā)展，最終使金屬剝落基體，呈現(xiàn)層狀形貌。——原理金屬具有層狀晶粒結(jié)構(gòu)，由于腐蝕體積膨脹效應(yīng)，沿晶界產(chǎn)生壓應(yīng)力，隨著應(yīng)力增加，使片狀晶粒膨脹鼓起，最終使表面剝落。82編輯課件——產(chǎn)生剝蝕的條件（1）合金具有晶間腐蝕傾向（2）合金具有一定的層狀結(jié)構(gòu)（3）適當(dāng)?shù)母g介質(zhì)，如氨類、NO3-、H2O2等——?jiǎng)兾g的控制方法（1）改用沒(méi)有層蝕的合金（2）使用熱處理方法，減小晶間腐蝕（3）采用表面保護(hù)措施（4）采用犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)方法4.9剝蝕83編輯課件4.選擇性腐蝕

84編輯課件黃銅脫鋅85編輯課件表面斷面(a)層狀脫鋅(b)帶狀脫鋅(c)栓狀脫鋅銅栓腐蝕產(chǎn)物穿孔黃銅脫鋅類型86編輯課件影響因素

87編輯課件(根據(jù)抗拉強(qiáng)度下降算出)腐蝕深度mpy12010080604020020406080100120溫度,0攝氏度(根據(jù)Fontana)溫度對(duì)三種黃銅腐蝕的影響(在2NNaCl溶液中,經(jīng)24天水線試驗(yàn))紅黃銅(15%Zn)海革黃銅(37%Zn)蒙茨黃銅(40%Zn)88編輯課件機(jī)理解釋

（1）鋅的選擇性溶解這種理論認(rèn)為，黃銅表面的鋅原子發(fā)生選擇性溶解，留下空位，稍里面的鋅原子通過(guò)擴(kuò)散到發(fā)生腐蝕的位置，繼續(xù)發(fā)生溶解，結(jié)果留下疏松多孔的銅層。89編輯課件（2）溶解—沉積這種理論認(rèn)為銅和鋅以金屬離子形式一起進(jìn)入溶液，銅離子再發(fā)生還原以純銅的形式沉積出來(lái)(稱為回鍍)。90編輯課件防止脫鋅的措施改善環(huán)境——脫氧或陰極保護(hù)選用對(duì)脫鋅不敏感的黃銅——紅黃銅（含Zn小于15%）在a黃銅中假如抑制脫鋅元素——砷、銻、磷91編輯課件石墨化腐蝕

92編輯課件氫損傷——概念

金屬材料中由于氫的存在或氫與金屬相互作用,造成材料力學(xué)性能變壞的總稱

——分類

(1)氫鼓泡

(2)氫脆

(3)脫碳

(4)氫蝕93編輯課件94編輯課件氫鼓泡95編輯課件氫鼓泡機(jī)理96編輯課件氫鼓泡防止方法除去致氫的毒素選用無(wú)空穴的鎮(zhèn)靜鋼采用氫不易滲透的奧氏體不銹鋼或鎳襯里或非金屬襯里加入緩蝕劑97編輯課件氫脆(一)可逆氫脆含氫金屬在變形過(guò)程中的初期階段，氫濃度較抵，且尚未形成裂紋前，去除載荷，靜置一段時(shí)間后高速變形，材料的塑性可以的恢復(fù)，這種應(yīng)力去除后脆性消失——可逆氫脆。*通常含氫金屬在高速變形時(shí)并不顯示脆性(二)不可逆氫脆含氫金屬隨著應(yīng)力作用，氫向應(yīng)力集中處富積，當(dāng)氫濃度超出臨界值時(shí)沉淀出氫化物；應(yīng)力誘發(fā)氫化物相變。只在低應(yīng)變速率下出現(xiàn)，并導(dǎo)致脆性斷裂；一旦出現(xiàn)氫化物，即使卸載除氫，塑性也不能恢復(fù)——不可逆氫脆98編輯課件氫脆特點(diǎn)1.時(shí)間上屬于延遲斷裂;2.對(duì)氫含量敏感;3.對(duì)缺口敏感;4.室溫下敏感;5.發(fā)生在低應(yīng)變速率下6.裂紋擴(kuò)展的不連續(xù)性7.裂紋源一般不在表面,裂紋較少有分支現(xiàn)象99編輯課件氫脆機(jī)理仍不十分清楚1.氫分子積聚造成巨大內(nèi)壓;2.吸附氫后使表面能降低;3.影響原子鍵結(jié)合力,促進(jìn)位錯(cuò)運(yùn)動(dòng);4.生成脆性氫化物；5.高溫下,氫還能造成脫碳100編輯課件氫脆防護(hù)措施:1.在容易發(fā)生氫脆的環(huán)境下,避免使用高強(qiáng)鋼,可用Ni、Cr合金鋼2.焊接時(shí)采用低氫焊條，保持環(huán)境干燥3.酸洗液中加入緩蝕劑4.氫進(jìn)入金屬后，可進(jìn)行低溫烘烤驅(qū)氫，如鋼一般在90-150度下脫氫101編輯課件6.應(yīng)力腐蝕

102編輯課件應(yīng)力腐蝕條件

103編輯課件(1)主要是合金發(fā)生SCC，純金屬極少發(fā)生(2)對(duì)環(huán)境的選擇性形成了所謂“SCC的材料―環(huán)境組合”(3)只有拉應(yīng)力才引起SCC，壓應(yīng)力反而會(huì)阻止或延緩SCC的發(fā)生。(4)裂縫方向宏觀上和拉引力垂直，其形態(tài)有晶間型，穿晶型，混合型。(5)SCC有孕育期，因此SCC的破斷時(shí)間tf可分為孕育期，發(fā)展期和快斷期三部分。(6)發(fā)生SCC的合金表面往往存在鈍化膜或其他保護(hù)膜，在大多數(shù)情況下合金發(fā)生SCC時(shí)均勻腐蝕速度很小，因此金屬失重甚微。

應(yīng)力腐蝕特征

104編輯課件金屬或合金腐蝕介質(zhì)碳鋼和低合金鋼奧氏體不銹鋼銅和銅合金鎳和鎳合金蒙乃爾合金鋁合金鉛鎂42%MgCl2溶液,HCNNaClO溶液,海水,H2S水溶液氯化物溶液,高溫高壓蒸餾水氨蒸氣,汞鹽溶液,含SO2大氣NaOH水溶液,HF酸,氟硅酸溶液熔融NaCl,NaCl水溶液,海水,水蒸氣,含SO2大氣,Pb(AC)2溶液海洋大氣,蒸餾水,KCl-K2CrO4溶液產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕破裂的材料-介質(zhì)組合(局部腐蝕)105編輯課件SCC是典型的滯后性破壞106編輯課件SCC是典型的滯后性破壞107編輯課件SCC裂紋形態(tài)108編輯課件SCC裂紋形態(tài)109編輯課件SCC機(jī)理SCC機(jī)理分類：

——陽(yáng)極溶解型機(jī)理

如：奧氏體不銹鋼

——?dú)渲麻_(kāi)裂型機(jī)理

如：高強(qiáng)度鋼在水介質(zhì)中的開(kāi)裂

——陽(yáng)極溶解與氫致開(kāi)裂的聯(lián)合作用

如：鋁合金的應(yīng)力腐蝕110編輯課件陽(yáng)極溶解機(jī)理111編輯課件A.膜局部破裂導(dǎo)致裂紋形核112編輯課件A.膜局部破裂導(dǎo)致導(dǎo)致裂紋形核113編輯課件B.裂尖定向溶解導(dǎo)致裂紋擴(kuò)展114編輯課件C.裂紋拓展到斷裂115編輯課件奧氏體不銹鋼SCC機(jī)理116編輯課件奧氏體不銹鋼SCC機(jī)理117編輯課件奧氏體不銹鋼SCC機(jī)理118編輯課件奧氏體不銹鋼SCC機(jī)理119編輯課件奧氏體不銹鋼SCC機(jī)理120編輯課件奧氏體不銹鋼SCC機(jī)理121編輯課件影響SCC的因素環(huán)境因素122編輯課件影響SCC的因素環(huán)境因素電位—活化鈍化過(guò)渡電位區(qū)—鈍化過(guò)電位區(qū)123編輯課件影響SCC的因素環(huán)境因素124編輯課件影響SCC的因素125編輯課件防止SCC的措施126編輯課件防止SCC的措施127編輯課件防止SCC的措施128編輯課件腐蝕疲勞——定義129編輯課件腐蝕疲勞特點(diǎn)130編輯課件腐蝕疲勞特點(diǎn)131編輯課件腐蝕疲勞機(jī)理132編輯課件腐蝕疲