金属在各种环境中的腐蚀
常见腐蚀机理汇总
常见腐蚀机理汇总腐蚀是指金属及其合金与周围环境中的化学性物质相互作用，导致金属表面发生损坏和失去原有性能的过程。
腐蚀是金属材料常见的破坏形式，对于工业生产和日常生活都具有重要的影响。
下面将对常见的腐蚀机理进行汇总。
1.酸性腐蚀酸性腐蚀是指在酸性介质中，金属表面发生的化学反应造成的腐蚀现象。
酸性腐蚀的机理主要是酸性介质中的氢离子与金属表面上的金属离子发生反应，导致金属表面的腐蚀。
2.碱性腐蚀碱性腐蚀是指在碱性介质中，金属表面发生的化学反应造成的腐蚀现象。
碱性腐蚀的机理主要是碱性介质中的氢氧根离子与金属表面上的金属离子发生反应，导致金属表面的腐蚀。
3.氧化腐蚀氧化腐蚀是指在含氧气的环境中，金属表面发生的化学反应造成的腐蚀现象。
氧化腐蚀的机理主要是金属表面上的氧与金属表面上的金属离子发生反应，导致金属表面的腐蚀。
4.电化学腐蚀电化学腐蚀是指在电解质溶液中，金属表面发生的电化学反应造成的腐蚀现象。
电化学腐蚀的机理主要是金属表面上的阳极区域和阴极区域发生电流流动，产生阳极溶解和阴极保护，导致金属表面的腐蚀。
5.微生物腐蚀微生物腐蚀是指在生物多样性环境中，由微生物引起的金属腐蚀。
微生物腐蚀的机理主要是微生物代谢产物对金属表面的化学反应，以及微生物表面对金属表面的附着和菌斑形成导致的腐蚀。
6.废物气体腐蚀废物气体腐蚀是指金属材料与废物气体中的化学物质相互作用，导致金属表面的腐蚀。
废物气体中的酸性气体、碱性气体、氧化性气体等会与金属发生反应，引起腐蚀。
7.氯离子腐蚀氯离子腐蚀是指氯离子与金属表面发生的化学反应造成的腐蚀现象。
氯离子腐蚀的机理主要是氯离子与金属表面上的金属离子发生反应，导致金属表面的腐蚀。
8.压力腐蚀压力腐蚀是指金属材料在受到应力的作用下，与周围环境中的化学性物质相互作用，导致金属表面发生的腐蚀现象。
压力腐蚀的机理主要是应力破坏了金属表面的化学传递层，使得金属离子释放速率增加，导致腐蚀加剧。
9.过热腐蚀过热腐蚀是指金属材料在高温环境下发生的腐蚀现象。
第五章金属在各种环境中的腐蚀
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2.4防止海水腐蚀的措施
• 1）研制和应用耐海水腐蚀的材料。 如：铁、镍、铜及其合金，耐海水钢。
• 2）阴极保护。 腐蚀最严重处采用护屏保护较合理，亦可采用简易可行的牺牲阳极法。
• 3）涂层。 除应用防锈油漆外，还可采用防止生物玷污的双防油漆，对于潮汐区和飞
溅区的某些固定的钢结构可以使用蒙乃尔合金包覆。
其寿命一般有几年。 *镍及其合金在碱液中的腐蚀
镍及其合金对于高温高浓度的碱耐蚀性很好，所以广泛用于制碱业。镍实际上 适合各种浓度和温度的碱液，其耐蚀性一般与合金含镍量成正比。 *两性金属在碱液中的腐蚀 铝、锌、锡等两性金属在碱溶液中不耐蚀。钛、钽、铌等在碱溶液中耐蚀性也 不好。在热碱中，钽的耐蚀性更差。
• （3）微生物引起的腐蚀。
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3.3防止土壤腐蚀的措施
• 1）采用涂料或包覆玻璃布防水。 • 2）采用电化学保护，多采用牺牲阳极法，阴极保护与涂料联合使用效果更好。 • 3）采用金属涂层或包覆金属，镀锌层等。
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第四节 金属在工业环境中的腐蚀
4.1金属在酸溶液中的腐蚀
• 氧化性酸与非氧化性酸对金属的腐蚀情况大不相同。 非氧化性酸的特点：腐蚀的阴极过程基本上是氢去极化过程，增加溶液酸度 相应地会增加阴极反应，并使金属腐蚀速度增加。
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第二节 金属在海水中的腐蚀
2.1 海水腐蚀特点 • 1. 盐类及导电率 • 2. 溶解氧 • 3.海水的电化学特点
2.2影响海水腐蚀的因素
• 盐类 • 海水中溶解氧 • 海洋生物和腐烂的有机物 • 海水的温度、流速 • PH值
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2.3海水中常用金属材料的耐蚀性
• 金属材料在海水中的耐蚀性差别很大，其中耐蚀性最好的是钛合金和Cr-Ni合金，而铸铁 和碳钢耐蚀性较差。不锈钢的均匀腐蚀速度虽然很小，但在海水中易产生点蚀。
论述金属腐蚀的类型及保护方法
论述金属腐蚀的类型及保护方法
一、金属腐蚀
金属腐蚀就是金属物质因接触腐蚀介质而被氧化的现象，是许多金属材料的缺陷之一。
一般情况下，基本金属或其合金在气体、液体或固体环境中，长期受到腐蚀介质的侵蚀，形成的金属结构的物理和化学的改变，就称为金属的腐蚀。
二、金属腐蚀分类
一般来说金属腐蚀可分为化学腐蚀、电化学腐蚀、磨粒腐蚀、园蚀腐蚀。
① 化学腐蚀：它是由氧化势能差起作用，金属元素被溶液中的氧化物（氧气、水合物等）取代而慢慢除去或分解，造成金属材料破坏的腐蚀。
② 电化学腐蚀：它是导体金属在电池反应作用中减薄，部分金属被氧化成氧化物，从而形成腐蚀的现象。
③ 磨粒腐蚀：一般指因摩擦而形成的金属分解或氧化而造成的金属腐蚀。
其最大的表现就是金属表面上出现细粒的损伤和粗糙的晕色现象。
④ 蚀蚀腐蚀：又称浸蚀腐蚀，指金属因长期浸渍在某种刺激性液体中而慢慢腐蚀的现象。
三、金属腐蚀保护方法
(1) 采用封闭防腐系统：采用覆盖层、膜、衬垫、密封件、弹性体等物质覆盖以及机械装置，以便定期维护和维修的方法。
(2) 电化学防护：采用电化学方式在金属表面构建导电金属膜，使金属不易受到腐蚀，从而实现防护的效��。
(3) 化学防腐：采用化学方法选择合适的抗腐剂，把它加入到溶液中，以有效地抑制金属腐蚀。
(4) 其它技术保护：催化、穿孔、堤坝等保护技术均可以有效地保护金属。
金属的腐蚀与防护
金属的腐蚀与防护简介：金属是一种常见的材料，在各个领域中都有广泛应用。
然而，金属材料在使用过程中，容易受到腐蚀的影响，从而导致质量下降甚至失效。
本文将探讨金属腐蚀的原因、危害以及常见的防护措施。
一、腐蚀的原因金属腐蚀是指金属在特定环境下与所处介质发生反应，从而引起金属表面或内部的氧化、脱层、破损等现象。
主要原因如下：1. 化学反应：金属与介质中的氧气、水、酸等发生化学反应，形成金属氧化物或金属盐，从而破坏金属结构；2. 电化学反应：金属在电解质溶液中，作为阴阳极参与电化学反应，产生腐蚀电流，导致金属丧失；3. 生物腐蚀：微生物、海洋生物或土壤中的细菌、藻类等对金属表面进行化学作用，加速金属腐蚀；4. 物理因素：高温、高湿度、紫外线、机械刮擦等物理因素也会对金属产生腐蚀影响。
二、腐蚀的危害金属腐蚀带来的危害主要体现在以下几个方面：1. 结构破损：金属腐蚀导致金属结构受损，影响其使用寿命，甚至引发安全事故；2. 功能下降：腐蚀使金属表面变得不平整、粗糙，降低了其原有的功能，如电导性、导热性等；3. 资源浪费：腐蚀使金属材料减少，需要更多的资源进行修复和替换，增加了成本和能源消耗；4. 环境污染：金属腐蚀产生的废物、气体和废水会对环境造成污染，对植物和动物产生不良影响。
三、金属腐蚀的防护措施为了减少金属腐蚀的发生，需要采取一系列的防护措施。
以下是常见的几种防护方法：1. 表面涂层：通过涂覆金属表面的保护膜，阻隔介质对金属的侵蚀。
常见的涂层包括漆膜、涂层、电镀层等；2. 阳极保护：在金属表面附近放置一个具有更高活性的金属，作为阳极进行保护，使其更容易受到腐蚀。
常见的阳极保护材料包括锌合金、铝合金等；3. 防蚀合金：将金属与其他元素进行合金化处理，提高其抗腐蚀性能。
如不锈钢中的铬能形成致密的氧化膜，阻隔外界介质；4. 缓蚀剂：添加适量的缓蚀剂到金属表面，形成保护膜，减缓腐蚀速度。
常见的缓蚀剂有无机盐、有机酸等；5. 电化学防蚀：利用电化学原理，通过施加外电场或电流，实现金属防蚀。
八大腐蚀类型
八大腐蚀类型腐蚀是指金属或其他材料在特定环境中受到化学或电化学作用而逐渐损坏的过程。
腐蚀不仅会降低材料的强度和耐久性，还可能导致设备故障和安全事故。
了解不同的腐蚀类型对于预防和控制腐蚀至关重要。
本文将介绍八大腐蚀类型，并探讨其特点和防治方法。
1. 电化学腐蚀电化学腐蚀是最常见的腐蚀类型之一。
它是由于金属与电解质溶液中的化学反应而引起的。
在电化学腐蚀中，金属表面的阳极和阴极区域形成，形成电池。
阳极区域发生氧化反应，而阴极区域发生还原反应。
防治电化学腐蚀的方法包括使用阴极保护、涂层保护和合适的材料选择。
2. 空气腐蚀空气腐蚀是由于金属与空气中的氧气和湿气发生反应而引起的。
常见的空气腐蚀类型包括氧化腐蚀和水蒸气腐蚀。
氧化腐蚀是金属与氧气反应形成氧化物的过程，而水蒸气腐蚀是金属与湿气反应形成氢氧化物的过程。
防治空气腐蚀的方法包括使用防腐涂层、控制湿度和氧气浓度。
3. 酸性腐蚀酸性腐蚀是由于金属与酸性溶液接触而引起的。
酸性腐蚀可以分为酸性溶液直接腐蚀和酸性气体腐蚀两种类型。
酸性溶液直接腐蚀是酸性溶液中的氢离子与金属表面发生反应，而酸性气体腐蚀是酸性气体与金属表面发生反应。
防治酸性腐蚀的方法包括使用耐酸材料、控制酸性溶液的浓度和温度。
4. 碱性腐蚀碱性腐蚀是由于金属与碱性溶液接触而引起的。
碱性腐蚀可以分为碱性溶液直接腐蚀和碱性气体腐蚀两种类型。
碱性溶液直接腐蚀是碱性溶液中的氢氧根离子与金属表面发生反应，而碱性气体腐蚀是碱性气体与金属表面发生反应。
防治碱性腐蚀的方法包括使用耐碱材料、控制碱性溶液的浓度和温度。
5. 微生物腐蚀微生物腐蚀是由微生物对金属表面进行代谢活动而引起的。
微生物腐蚀可以分为微生物菌膜腐蚀和微生物产生的酸性物质腐蚀两种类型。
微生物菌膜腐蚀是微生物在金属表面形成菌膜，并通过代谢活动产生酸性物质进行腐蚀。
防治微生物腐蚀的方法包括使用抗菌剂、控制温度和湿度。
6. 应力腐蚀应力腐蚀是由于金属在受到应力的同时与腐蚀介质接触而引起的。
金属的腐蚀和防护措施
金属的腐蚀和防护措施金属腐蚀是指金属在特定环境条件下遭到化学或电化学反应而被破坏的过程。
这种腐蚀现象给金属材料的使用和维护带来了很大的挑战。
为了保护金属免受腐蚀的侵害，人们发展了各种防护措施。
本文将介绍金属腐蚀的原因、不同类型的腐蚀以及常见的防护措施。
原因篇金属的腐蚀主要由外界环境及金属材料本身的因素共同引起。
下面我们将分别介绍这两个方面的原因。
外界环境的原因：1. 湿度：湿度是金属腐蚀的重要因素之一。
在高湿度环境下，金属与水或水蒸气接触，易发生氧化反应，导致腐蚀。
2. 酸碱度：酸性或碱性环境中，金属容易遭受腐蚀。
酸性物质能够溶解金属表面的氧化膜，而碱性物质能够与金属表面形成氢氧化物。
这些化学反应都会导致金属的腐蚀。
3. 盐分：海洋气候下含有丰富盐分的空气或介质对金属的腐蚀极为严重。
盐分与金属反应形成盐水电解质，引发更强烈的电化学腐蚀。
4. 温度：高温环境下金属容易发生氧化反应，该反应速度更快。
金属材料本身的原因：1. 金属成分：不同金属对不同环境的耐腐蚀性能不尽相同。
例如，不锈钢具有较好的耐腐蚀性能，而铁则容易生锈。
2. 表面处理：金属表面的处理也直接影响着其腐蚀性。
光洁的金属表面可减少异质催化剂的形成，从而减缓金属的腐蚀。
3. 物理状态：金属的晶粒结构、形状和材料的分布状态等因素也会影响金属腐蚀的程度。
腐蚀类型篇金属的腐蚀主要分为以下几种类型：1. 干腐蚀：金属在干燥环境中由于氧气和湿气的共同作用而发生的氧化反应。
这种腐蚀通常发生在高温和低湿度的条件下，如高温氧化、高温氧杂质腐蚀等。
2. 湿腐蚀：金属在湿润环境中与水或水蒸气反应而引起的腐蚀。
湿腐蚀主要包括敲击腐蚀、腐蚀磨擦、水腐蚀等。
3. 电化学腐蚀：金属在电解质溶液中由于电化学反应而发生的腐蚀。
这种腐蚀是最常见和严重的一种腐蚀类型，如金属在海水中的腐蚀现象就属于电化学腐蚀。
4. 应力腐蚀：金属在受到应力的情况下发生的腐蚀。
外加应力会破坏金属表面的保护层，使金属更容易发生腐蚀。
材料腐蚀与防护第四章金属在各种环境中的腐蚀
2.大气腐蚀机理 大气腐蚀特点：金属表面处于薄层电解液下的腐蚀过程，符合
电化学腐蚀的一般规律。 （1）大气腐蚀的电化学过程 当金属表面形成连续的电解液薄层时，大气腐蚀的阴极过程主要 是氧去极化。
阴极过程：
阳极过程：
在薄的液膜下，大气腐蚀的阳极过程受到阻滞，因为氧更容 易到达金属表面，生成氧化膜或氧的吸附膜，使阳极处于钝态。
引起材料的破损称为大气腐蚀。 大气腐蚀是常见的一种腐蚀现象。据统计由于大气腐蚀而
损失的金属约占总的腐蚀量的50％以上，因在大气中使用的钢材 量一般超过其生产总量的60％。例如，钢梁、钢轨、各种机械设 备、车辆等都是在大气环境下使用。因此了解和研究大气腐蚀是 非常必要的。 1.大气腐蚀的分类
大气的主要成分不变，只有水分含量随地域、季节、时间 等条件而变化。根据金属表面潮湿度的不同，把大气腐蚀分为三 类：
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图4-2 抛光钢在不同大气环境中腐 蚀与相对湿度的关系
A-纯净空气 B-有（NH4）SO4颗粒，无SO2
C-仅0.01﹪SO2，没有颗粒 D-（NH4）SO4颗粒+0.01﹪SO2
E-烟粒+0.01﹪SO2
3)被硫酸铵和煤烟粒子污 染的空气加速金属腐蚀。
可见：在污染大气中，低于 临界湿度时，金属表面无水膜， 化学作用引起腐蚀，腐蚀速度很 小；高于临界湿度时，由于水膜 的形成，发生了电化学腐蚀，腐 蚀速度急剧增加。
图4-2 抛光钢在不同大气环境中腐蚀与相对湿 度的关系
A-纯净空气 B-有（NH4）SO4颗粒，无SO2
C-仅0.01﹪SO2，没有颗粒 D-（NH4）SO4颗粒+0.01﹪SO2
E-烟粒+0.01﹪SO2
2)在污染的空气中，空气的 相对湿度低于70％时，即使是长 期暴露，腐蚀速度也是很慢的。 但有SO2存在时，当相对湿度略 高于70％时，腐蚀速度急剧增加。
金属腐蚀途径
金属腐蚀途径
金属腐蚀是指金属与周围环境中的化学物质反应所产生的物质变化和金属性能下降的过程。
金属腐蚀的途径主要分为以下几类：
1. 湿气腐蚀：金属常常与空气中的湿气反应，产生氧化腐蚀。
例如，铁与水蒸气反应生成铁锈。
2. 氧化腐蚀：金属与氧气反应产生金属氧化物的过程。
在常温下，大多数金属都会与氧气反应发生氧化腐蚀。
例如，铝在空气中与氧气反应形成氧化铝。
3. 电化学腐蚀：金属在电解质溶液中，如水中，经过电化学反应发生腐蚀。
金属表面上的阳极和阴极区域形成了一个电池，从而导致了金属的腐蚀。
4. 酸腐蚀：金属与强酸反应产生的腐蚀作用。
酸具有腐蚀金属的性质，可以溶解金属表面形成金属盐。
5. 碱腐蚀：金属与强碱反应产生的腐蚀作用。
碱也具有腐蚀金属的性质，可以溶解金属表面形成金属盐。
此外，金属腐蚀还可以受到其他因素的影响，例如高温、湿度、盐度、腐蚀介质的浓度等。
不同的金属对不同的腐蚀介质的腐蚀性也有所不同。
金属腐蚀类型
金属腐蚀类型金属腐蚀是一种常见现象，指的是金属与周围环境中的物质发生化学反应，导致金属表面发生变化和破坏的过程。
金属腐蚀可以分为多种类型，下面将逐一介绍。
1. 电化学腐蚀电化学腐蚀是指金属在电解质溶液中发生的腐蚀过程。
在电解质溶液中，金属表面会发生氧化和还原反应，导致金属的溶解和腐蚀。
电化学腐蚀是金属腐蚀的主要形式之一，常见的例子有铁锈的形成。
2. 高温氧化腐蚀高温氧化腐蚀是指金属在高温氧气环境中发生的腐蚀过程。
在高温下，金属表面与氧气反应，形成金属氧化物。
这种腐蚀常见于高温下的金属设备和材料，如锅炉、炉子等。
3. 化学腐蚀化学腐蚀是指金属与化学物质发生反应而导致的腐蚀过程。
不同的化学物质对金属的腐蚀性不同，常见的化学腐蚀包括酸腐蚀、碱腐蚀等。
例如，硫酸可以腐蚀金属，产生氢气和硫酸盐。
4. 浸蚀腐蚀浸蚀腐蚀是指金属在液体中长时间浸泡而发生的腐蚀过程。
液体中的溶解物质会与金属发生化学反应，导致金属表面的腐蚀和破坏。
例如，海水中的盐分会腐蚀金属，并导致腐蚀性海水的产生。
5. 气体腐蚀气体腐蚀是指金属与气体发生化学反应而导致的腐蚀过程。
某些气体，如氧气、硫化氢等，具有较强的腐蚀性，会导致金属表面的氧化和腐蚀。
常见的气体腐蚀包括氧化腐蚀、硫化腐蚀等。
6. 微生物腐蚀微生物腐蚀是指由微生物引起的金属腐蚀。
微生物可以生长在金属表面并分泌酸性物质，使金属发生腐蚀。
微生物腐蚀常见于水域、土壤等环境中，对金属设备和结构造成一定的腐蚀破坏。
以上是几种常见的金属腐蚀类型。
金属腐蚀是一个重要的问题，会导致金属结构的损坏和设备的失效。
因此，我们应该加强对金属腐蚀的研究和防护，采取合理的措施来延缓腐蚀的发生和进展。
只有这样，才能保证金属材料的正常使用和寿命的延长。
第六章 各种环境中的腐蚀——【腐蚀与防腐】
• 锈层分内外两层，外层疏松，容易剥落；内层附着性好， 结构致密，起到一定的保护作用
• 如碳钢大气腐蚀，锈层主要是-FeOOH、 -FeOOH 和Fe3O4。 一般认为，锈层中首先形成-FeOOH，再转变成-FeOOH 和 Fe3O4，转变受大气湿度、污染等因素影响
– 大气中含有水蒸汽，在一定温度下，水蒸汽有一定的饱和 含量
– 如果超过此含量，水蒸汽就从大气中凝结出来，慢慢沉积 在金属表面上，形成水膜。
– 温度越低，空气中饱和水蒸汽含量越低 – 没有饱和的空气冷却到一定温度，水蒸汽就达到饱和冷凝
出来。（如：露水出现）
• 金属表面水膜：含有水分、水溶性盐类、腐蚀性气 体、尘土、及其它污物，从而构成电解液
• 大气腐蚀一段时间后在疏松的外腐蚀产物层和基体间形成一层致密的、 连续的含有Cu、P、Cr、Ni和Mo合金的非晶产物层，并最终转化成富集
上述元素的 -FeOOH
• 该非晶层和 -FeOOH除了有效阻隔腐蚀介质和基体接触外，同时具有
极高阻抗，极大地减缓了阳极区和阴极区之间的电子转移，从而降低 了电化学反应速度，使耐候钢腐蚀速率大幅度下降
• 低合金钢锈膜完整致密，附着力好，耐腐蚀
一年
90
二年
四年
80
八年
70
腐蚀 率 （um/a）
60
50
40
30
20
10
0
沈鞍 包北 青成武 江广琼 万 阳山 头京 岛都汉 津州海 宁
高原和其他环境下金属腐蚀速度（μm/a）
• 湿大气腐蚀：金属表面在电解液膜下腐蚀，电化学腐蚀 • 潮大气腐蚀
• 腐蚀在极薄电解液膜下进行 • 由于膜薄，空气中氧易到达金属表面，为氧去极化腐蚀
金属的腐蚀现象及腐蚀的预防措施
金属的腐蚀现象及腐蚀的预防措施金属的腐蚀现象及腐蚀的预防措施金属的腐蚀是指金属与周围环境发生化学反应，导致金属表面逐渐受到破坏的现象。
腐蚀会严重影响金属材料的性能和寿命，给社会经济发展带来不利影响。
为了预防金属腐蚀，我们可以采取一系列措施。
本文将介绍金属腐蚀的常见原因和腐蚀的预防措施。
一、金属腐蚀的原因1. 酸性环境：酸性环境中的酸性物质可以与金属发生化学反应，导致腐蚀。
这是最常见的金属腐蚀原因之一。
酸雨、酸性土壤以及化学工业排放的废气等都会导致金属腐蚀。
2. 氧化作用：金属与氧气反应会生成金属氧化物，并伴随着电化学反应，造成金属表面的腐蚀。
这种腐蚀通常称为氧化腐蚀。
其中，铁的氧化腐蚀即为我们所熟知的铁锈。
3. 湿度和水分：金属暴露在高湿度的环境中，容易吸附水分形成液态水，造成金属腐蚀。
尤其是在氯化物等电解质存在的情况下，腐蚀加剧。
4. 金属离子的迁移：当金属表面存在细微缺陷或损伤时，金属离子可以通过迁移，转移到其他区域并沉积在金属表面，引起腐蚀。
这一过程称为自腐蚀。
二、金属腐蚀的预防措施1. 表面保护措施：涂层和镀层是表面保护金属的有效措施。
通过在金属表面形成密封的保护膜，可以隔绝金属与外界环境的直接接触，减少腐蚀的风险。
常见的涂层和镀层包括油漆、烤漆、镀锌等。
2. 金属合金的选择：选择合适的金属合金，可以有效降低金属腐蚀的风险。
例如，不锈钢是一种能够抵抗氧化腐蚀的金属合金，常用于制造耐腐蚀的设备和构件。
3. 阻挡腐蚀剂的接触：在一些特殊环境中，可以采用阻止腐蚀剂接触金属的措施。
例如，对于金属管道，可以通过加压、阴极保护等方式，减少管道内部介质对金属的腐蚀侵蚀。
4. 注射抑制剂：对于一些对金属材料腐蚀性较大的介质，可以通过注射抑制剂的方式，将抑制剂加入介质中，来减缓金属腐蚀的速度。
这是一种有效的局部腐蚀防护方法。
5. 定期维护检查：定期对金属设备和结构进行维护检查，及时发现和修复潜在的缺陷和损伤，是预防金属腐蚀的重要措施。
金属在各种环境中的腐蚀
O² 大气 土壤
金属
I:土壤孔隙中氧的 对流迁移区； II:土壤孔隙中氧的 扩散迁移区； III：液膜或腐蚀产 物中氧的扩散迁移 区；
氧在土壤中向被腐蚀金属表面的输送过程 根据ToMamoB 引自<Teopu> P369
影响土壤腐蚀性的因素
主要因素有：含水量、含盐量、pH值、电阻率。 ➢ 土壤含水量既影响土壤导电性又影响含氧量。 ➢ 氧的含量对金属的土壤腐蚀有很大影响。 ➢ 土壤愈干燥，含盐量愈少，土壤电阻率愈大；土
上 端 距
2.4 3.1
离 3.7
（ 米 ）
4.3 4.9
5.5
6.1
飞溅区
美
国
潮汐区
耐 海
水
钢
Mariner
与
全浸区 碳
钢
的
试
验
海泥区
结
Mainer钢• 碳钢
果 （ 九
年
暴
露
）
6
5
4
3
2
海水腐蚀的特点
✓ 由于海水导电性好，腐蚀电池中的欧姆电阻很 小，因此异金属接触能造成阳极性金属发生显 著的电偶腐蚀破坏。
空气中杂技对抛光钢试样 大气腐蚀速度的影响
防锈
(1)各种金属耐大气腐蚀性能 普通碳钢在潮湿和污染大气中很容易生锈，须使
用油漆涂料之类的覆盖层进行保护。 含铜、磷、铬、镍的低合金钢有良好的耐大气腐
蚀性能。 当大气污染严重时，不含钼的奥氏体不锈钢也会
产生锈点。有色金属铝、铜、铅、锌有良好耐大气腐 蚀性能，但当存在污染物质时，腐蚀速度增大。
大气腐蚀的三种类型
(1)干的大气腐蚀 当空气十分干燥，金属表面上不存在水膜金属的腐
蚀属于常温氧化。 (2) 潮的大气腐蚀
金属在工程环境中的腐蚀与防护
FeOOH
阴极反应
Fe3O4
阳极反应
Fe
阳极反应发生在Fe/Fe3O4界面上：
→ 2+ + 2
阴极反应发生在Fe3O4/FeOOH界面上：
6 + 2 → 23 4 + 22 + 2 −
可见，锈层参与了阴极过程，锈层内发生了铁离子的还原反应。当锈层干燥时，锈层
②海洋生物的生命活动，改变了周围海水介质的成分，如生物尸体分解形成的H2S以
及生物呼吸排出的CO2，藻类植物的光合作用增加了局部海水中的氧浓度，这些都会加
速金属的腐蚀。
③一些海洋生物的生长会穿透金属表面的保护层，加速腐蚀。
受海洋生物污损最严重的是铝合金、钢、镍基合金，而铜合金受污损倾向最小，这与
溶出的铜离子或氧化亚铜表面膜具有毒性有关。
在海水中的腐蚀；但是，从动力学角度看，温度升高，金属的腐蚀是加快的
✓ 对于在海水中易钝化的金属，随着温度的升高，钝化膜的稳定性会降低，点蚀、应力腐
蚀、缝隙腐蚀的敏感性增加。
✓ 温度升高会使得海洋生物活性增强，容易引发易钝化金属的局部腐蚀。
第十一章 金属在工程环境中的腐蚀与防护
（5）海水流速
• 海水流速会改变供氧条件，必然会对海水腐蚀产生重要影响。对于在海水中不
在酸性很强的土壤中会发生析氢反应。
2 + + 2 → 2
在硫酸盐还原菌作用下，硫酸根的去极化也可作为土壤腐蚀的阴极过程。
42− + 42 + 8 → 2− + 8OH −
对于大多数土壤而言，金属的土壤腐蚀受阴极过程控制。但是，在干燥、疏松的土
壤中，氧的渗透和流动比较容易、扩散速度较快，腐蚀过程转变为阳极控制占优势
腐蚀的理论及应用-部分章节总结
《腐蚀理论及应用》部分篇章总结根据腐蚀的基本过程易知，其主要是在金属与介质之间的界面上进行，故腐蚀介质对金属材料的腐蚀过程有重大的影响。
在石油化工生产中，由于各种介质的性质不同，金属在其中的腐蚀规律也不同。
以下简述金属在各种环境下的腐蚀。
（1）金属在干燥气体中的腐蚀：分析金属在干燥气体中的腐蚀，有实际意义的是高温（500～1000℃）下的腐蚀，包括金属的高温氧化、钢的脱碳、铸铁的肿胀和钢在高温高压下的氢腐蚀。
（2）金属在大气中的腐蚀：这是最古老的腐蚀问题，在很大程度上取决于大气的成分、湿度和温度。
表面的潮湿程度，通常是决定大气中腐蚀速度的主要因素，腐蚀率通常随湿度增加而增加，对于许多金属都存在一个临界湿度，在临界湿度以上，腐蚀速度迅速增大。
腐蚀程度最大的是潮湿的、受严重污染的工业大气，对于大多数工业结构合金来说，最能加速腐蚀工程的是二氧化硫、硫化氢、氯。
（3）金属在海水中的腐蚀：海水是唯一的含盐浓度相当高的电解质溶液也是天然腐蚀剂中腐蚀性最强的介质之一。
海水除含盐类外，还有含量小的其他组分，如臭氧、游离的碘和溴亦是强烈的阴极去极化剂和腐蚀促进剂。
由于海水对金属的腐蚀作用是有电化学的本质，故金属在海水腐蚀中的一个重要参数是电极电位，然而多数金属在海水中的开路电位不是一个常数，它随氧含量、水速、温度和金属的表面条件、冶金因素而改变。
而许多非铁金属如铝、钛等在静止或缓慢流动的海水中，腐蚀率是比较小的。
（4）金属在土壤中的腐蚀：多数土壤是无机的和有机的胶质混合颗粒的集合，有毛细管多孔性，土壤的空隙为空气和水气所充满，土壤中含有的盐类溶解在水中，使土壤具有离子导电性，成为一种电解质。
大多数金属在土壤中的腐蚀都属于氧去极化腐蚀，只有在少数情况下才发生氢去极化腐蚀。
土壤腐蚀常见的形式有：由于充气不均引起的腐蚀、由杂质电流引起的腐蚀和由微生物引起的腐蚀。
（5）金属在酸、碱中的腐蚀：酸类对金属的腐蚀情况包括非氧化性酸腐蚀（腐蚀的阴极过程纯粹为氢去极化过程）和氧化性酸腐蚀（腐蚀的阴极过程主要是氧化剂的还原过程）。
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• 碳钢锈层结构一般分内外两层：
• 内层紧靠钢和锈的界面上，附着性好，结构较致 密，主要由致密的带少许Fe3O4晶粒和非晶 FeOOH构成；
• 外层由疏松的结晶金α属-在F各e种O环境O中的H腐和蚀 γ-FeOOH构成。
锈层生成的动力学规律
• 锈层生成的动力学曲线遵循幂定律；
3)区域III 水膜厚度增加到1mm时，发生湿的大气腐蚀， 氧通过该膜扩散到金属表面显著困难，因此腐蚀速度 明显下降。
4)区域IV 金属表面水膜厚度大于1mm，相当于全浸在 电解液中的腐蚀，腐蚀速度基本不变。
• 通常所说的大气腐蚀是指在常温下潮湿空气中的腐蚀
金属在各种环境中的腐蚀
4.1.2 大气腐蚀机理
1)Air很纯, 很小, 随湿度增加仅有轻微增加。 2)污染空气，相对湿度<70%时，长期暴露， V 也
很小；有SO2存在，当相对湿度略>70%，腐蚀 速度急剧增加。 3)硫酸铵和煤烟粒子污染的空气加速金属腐蚀。
金属在各种环境中的腐蚀
• 常用金属在不同大气环境中的平均腐蚀速度
金属在各种环境中的腐蚀
• 铜、银等在被硫化物污染的空气中所形成的一层膜。
2)潮大气腐蚀 潮大气腐蚀是指金属在相对湿度小于 100%的大气中，表面存在肉眼看不见的薄的液膜层 (10nm~1μm)发生的腐蚀。如铁没受雨淋也会生锈。
金属在各种环境中的腐蚀
大气腐蚀的分类
3)湿大气腐蚀 湿大气腐蚀指金属在相对湿度>100%， 如水分以雨、雾、水等形式直接溅落在金属表面上， 表面存在肉眼可见的水膜(1μm ~1mm)发生的腐蚀。
•
Fe → Fe2+ +2e
(4-3)
• 阴极反应发生在Fe3O4/FeOOH界面上: • 6FeOOH + 2e → 2 Fe3O4 + 2H2O (4-4)
• 锈层参与了阴极过程。
金属在各种环境中的腐蚀
金属在各种环境中的腐蚀
• 锈层内发生Fe3+→Fe2+的还原反应，锈层参与了 阴极过程。
• 锈层干燥时，外部气体相对湿度下降时，锈层和 底部基体钢在大气中氧的作用下，锈层重新氧化 成Fe3+的氧化物；
• 大气腐蚀速度与金属表面水膜厚度的关系见图4-1。 •
金属在各种环境中的腐蚀
腐蚀速度与水膜厚度的规律
1)区域I 金属表面只有约几个水分子厚(1~10nm)水膜， 没有形成连续的电解质溶液，干的大气腐蚀．腐蚀速 度很小。
2)区域II 金属表面水膜厚度约在1μm时，由于形成连续 电解液层，腐蚀速度迅速增加，发生潮的大气腐蚀。
P＝Ktn
(4-5)
• P-失重量，K-常数，t-暴露时间，n-常数。
金属在各种环境中的腐蚀
4.1.3 工业大Байду номын сангаас中金属腐蚀特点
• 工业大气中的SO2、NO2、H2S、NH3等都增加 大气的腐蚀作用，加快金属的腐蚀速度．
• 石油、煤等燃科的废气中含SO2最多，在城市和 工业区SO2的含量可达0.1~100mg/m3。
方法是非常必要的。
金属在各种环境中的腐蚀
4.1.1 大气腐蚀的分类
• 全球范围大气主要成分几乎不变的，其中的水分含量 将随地域、季节、时间等条件而变化。
• 参与大气腐蚀过程的是氧和水气，二氧化碳。根据金 属表面的潮湿程度的不同，把大气腐蚀分为三类:
1)干大气腐蚀 干大气腐蚀是在金属表面不存在液膜层 时的腐蚀。特点是在金属表面形成不可见的保护性氧 化膜(1~10nm)和某些金属失泽现象。
• 特点是金属表面处于薄层电解液下的腐蚀过程， 规律符合电化学腐蚀规律。
4.1.2.1 大气腐蚀的电化学过程
• 金属表面形成连续电解液薄层时, 大气腐蚀的阴 极过程主要是氧去极化。
• 阴极过程： O2 + 2H2O +4e → 4OH- (4-1)
• 阳极过程： Me → Men+ + ne
(4-2)
4 金属在各种环境中的腐蚀
4.1 金属在大气中的腐蚀 • 金属材料或构筑物在大气条件下发生化学或电
化学反应引起材料的破损称为大气腐蚀。 • 大气腐蚀是常见的腐蚀。全世界在大气中使用
的钢材量一般超过其生产总量的60％。 • 如钢梁、钢轨、各种机械设备、车辆等都是在
大气环境下使用。 • 大气腐蚀损失金属≥ 50％总腐蚀量； • 了解和研究大气腐蚀的机理、影响因素及防止
扩散过程，腐蚀过程受氧扩散过程控制。 • 潮大气腐蚀主要受阳极过程控制； • 湿大气腐蚀主要受阴极过程控制。
金属在各种环境中的腐蚀
4.1.2.2 腐蚀机理
• 大气腐蚀条件不同，锈层成分和结构是很复杂。
• Evans认为大气腐蚀的锈层处在潮湿条件下，锈
层起强氧化剂作用,在锈层内阳极反应发生在金
属/Fe3O4界面上：
• >临界湿度, 水膜形成, 电化学腐蚀, V 急增. • 大气中SO2对不耐H2SO4腐蚀的金属，如Fe、
Zn、Cd 、Ni影响显著。
• V ∝W(SO2)。
金属在各种环境中的腐蚀
• 图4-5 大气中SO2金含属在量各种对环境碳中的钢腐蚀腐蚀速度的影响
SO2促进金属大气腐蚀的机制
• SO2的腐蚀作用机制是硫酸盐穴自催化过程。 • 主要有两种方式：
• 一是部分SO2在空气中能直接氧化成SO3，SO3 溶于水形成H2SO4；
• 二有一部分SO2吸附在金属表面上，与Fe作用生 成易溶的硫酸亚铁；
• FeSO4进一步氧化，因强烈水解生成H2SO4； • H2SO4再与Fe作用，以循环方式加速腐蚀。
• 铁、锌等金属全浸在还原性酸溶液中,阴极过程 主要是氢去极化，城市污染的大气所形成的酸 性水膜下，它们腐金蚀属在主各种环要境中是的腐氧蚀 去极化腐蚀。
大气腐蚀的电化学过程
• 薄液膜下,阳极过程受较大阻滞，氧更易到达金 属表面，生成氧化膜或氧吸附膜，阳极处钝态。
• 阳极钝化及金属离子化过程困难造成阳极极化。 • 液膜增厚，湿大气腐蚀，氧到达金属表面有一个
A-纯净空气; B-有(NH4)2SO4; C-0.01%SO2; D-(NH4)2SO4+0.01%SO2; E-烟粒+0.01%SO2
金图属4-在4 各抛种光环钢境在中的不腐同蚀大气环境中腐蚀与相对湿度的关系
• 污染Air，<临界湿度，金属表面没有水膜， 金属受化学作用引起的腐蚀，V 很小。