热力设备腐蚀

各种腐蚀分类之间又有一定联系，如干腐蚀一般为化学腐蚀，湿 腐蚀一般为电化学腐蚀。金属在高温下氧化引起的腐蚀属于化学腐蚀。
四、金属的腐蚀速度
金属腐蚀的速度是表示单位时间内金属腐蚀程度的一种方法，通 常是用平均腐蚀速度来表示。平均腐蚀速度有时简称为腐蚀速度。常用 的两种腐蚀速度表示方法为： (1)按质量的减少表示。金属的腐蚀程度可以由样品腐蚀后重量的减少来 评定。这种方法常用来比较各种介质的侵蚀性。 (2)按腐蚀深度表示。当两种金属的密度不同时，按重量计若其腐蚀速度 相等，它们的腐蚀深度显然是不等的，密度大的金属，其腐蚀深度要浅 一些。因此，为了表示腐蚀的危害性，用腐蚀深度来评定腐蚀速度更为 适当，通常用毫米／年来表示。
一般温度和压力的升高会使腐蚀加剧。介质的流速也是影响腐蚀 的重要因素。
三、Hale Waihona Puke Baidu属腐蚀的分类 电厂的热力设备在制造、运输、安装、运行和停运期间，会发生各种形态
的腐蚀。研究热力设备的腐蚀就是要分析热力设备腐蚀的特点，了解腐蚀产生的 条件，找出腐蚀产生的原因，掌握腐蚀的防止办法。
1、按腐蚀机理划分为电化学腐蚀和化学腐蚀。金属与介质发生电化学反 应的腐蚀称电化学腐蚀；发生化学反应的腐蚀称为化学腐蚀。如锅炉在 水侧的腐蚀属电化学腐蚀；烟气侧温度在露点以上的腐蚀为化学腐蚀。 2、按腐蚀形态划分为均匀腐蚀和不均匀或局部腐蚀。金属表面几乎全面 遭受腐蚀的称为均匀腐蚀；只有一部分遭受腐蚀的称不均匀腐蚀或局部 腐蚀。局部腐蚀又可分为小孔腐蚀、晶间腐蚀、缝隙腐蚀等等。 3、按腐蚀的温度划分为低温腐蚀和高温腐蚀。 4、按腐蚀介质的状态划分为干腐蚀和湿腐蚀。 5、按介质的种类划分为大气腐蚀、土壤腐蚀和海水腐蚀。
第二节 金属电化学腐蚀的基本原理
在金属遭到破坏的过程中，伴有电流产生的腐蚀称为电化学腐蚀。金属在 水溶液中或在潮湿空气中的腐蚀，属于电化学腐蚀。如在电厂，原水、补给水、 给水、锅炉水、冷却水以及与湿蒸汽接触的设备所遭受的腐蚀等。
一、电极与电极电位 将一块金属插入电解质溶液中时所构成的体系，称为电极。电厂中所有与水
金属腐蚀的过程是发生在金属与介质界面上的复杂多相反应，因 此破坏总是从金属表面逐渐向内部深入。金属在发生腐蚀过程时，一般 也同时发生外貌变化，如溃疡斑、小孔、表面有腐蚀产物或金属材料变 薄等；金属的机械性能、组织结构也发生变化，如金属变脆、强度降低， 金属中某种元素的含量发生变化或金属组织结构发生相变等。
Fe+nH2O=Fe2+·nH2O+2e
由于金属阳离子脱离金属表面，而自由电子仍留在金属上，因此金 属带负电，水溶液带正电。通过静电引力，溶液中的过剩阳离子紧紧靠 近金属表面，与金属上的多余负电荷形成双电层。随着金属的不断溶解， 金属中的负电荷越来越多，其对于金属阳离子的束缚作用越来越强，金 属的溶解速度逐渐降低。另一方面，水溶液中的金属阳离子可以摆脱水 分子的水合作用而返回到金属的表面发生沉积，同样随着金属的不断溶 解，随着金属的不断溶解，金属中的负电荷越来越多，其对于金属阳离 子的束缚作用越来越强，金属的溶解速度逐渐降低。另一方面，水溶液 中的金属阳离子可以摆脱水分子的水合作用而返回到金属的表面发生沉 积，同样随着金属的不断溶解，这种沉积的趋势将越来越强，即金属离 子的沉积速度逐渐增大。当金属与溶液之间发生的这种溶解和沉积的速 度相等时，则电极反应达到动态平衡：此时，双电层中正负电荷的数量 相对稳定，溶液中的过剩离子数量亦稳定。
金属各部位形成不同电位的原因很多，如金属中含有杂质又处于 介质(潮湿空气、水或电解质溶液)中时，金属晶粒与晶界之间的能量差别， 金属加工时所产生的变形和内应力不同而造成的金属的物理不均匀性， 金属所接触的溶液组成和浓度的差异，金属表面的温度不同等。实际上， 腐蚀电池是由于各种原因在金属的某些部分形成的许多肉眼看不见的小 型微原电池。在原电池中，失去电子的金属电极上发生氧化反应，该金 属溶解(即腐蚀)，此电极称为阳极(如锌电极)，另一个得到电子发生还原 反应的电极称为阴极(如铜电极)。
二、 腐蚀电池 当电极过程达到平衡时，金属与溶液间形成的双电层亦处于一种动
态平衡，它将阻碍金属继续溶解。若将金属上的自由电子引出则平衡将 被破坏，金属将继续溶解。
不同电极的电极电位不同，如果将两个不同电极连接起来，形成 闭合回路即组成原电池。如由铜电极与锌电极组成的铜一锌原电池。由 于铜电极的电极电位高于锌电极的电极电位，即铜的溶解能力弱于锌， 故锌电极上有更多的剩余自由电子，这些自由电子在两电极间的电位差 的作用下，通过导线到达铜电极，在外电路形成电流。此时铜电极上的 自由电子过剩，溶液中的铜离子沉积到铜电极板上中和过剩的自由电子， 而在锌电极上，由于自由电子数量减少，平衡被破坏，锌将继续溶解。 该过程一直持续到锌极板完全溶解为止，这种能将化学能转变为电能的 装置称为原电池。金属与水溶液接触时，由于各种原因，金属内部的不 同部分产生不同的电极电位而组成原电池。这是金属发生电化学腐蚀的 根本原因，这种原电池称为腐蚀电池。
第一节 腐蚀基础
一、腐蚀的定义 由于材料与环境反应而引起材料的破坏或变质称为腐蚀。腐蚀也
可以认为是除了单纯机械破坏以外的材料的各种破坏。近年来又把腐蚀 的定义扩大到材料与环境之间的有害反应。材料包括金属材料和非金属 材料，即包括各种金属与合金、陶瓷、塑料、橡胶和其它非金属材料。
金属腐蚀可定义为：由于金属与环境反应而引起金属的破坏或变 质，或除了单纯机械破坏以外金属的一切破坏，或金属与环境之间的有 害反应。
二、金属腐蚀环境 金属腐蚀过程就是金属材料和环境的反应过程。环境一般指材料
所处的介质、温度和压力等。 几乎所有的介质都有一定的腐蚀性。由于金属材料不同，介质的
状态不同、成分不同、浓度不同，即使温度、压力相同的情况下，腐蚀 的程度也各不相同。空气、天然水、海水、蒸馏水和盐水都是有一定腐 蚀性，水蒸汽和其它气体，如氧气、氯气、氨气、硫化氢、二氧化硫和 可燃气体，各种无机酸和有机酸、各种碱类、各种溶剂和各种油脂同样 也都有腐蚀性。
相接触的热力设备均可看作为这样的电极。
金属是以金属晶体的形式存在的，在金属晶体中，金属的原子和金属的阳离 子构成晶体的晶格结点，自由电子在晶格间的孔隙中作无规则运动，通过静电引 力使各晶格结点的金属原子或金属阳离子紧密联系起来，也使各晶格结点在金属 原子和金属离子之间不断相互转化。
当金属与水溶液接触时，由于极性水分子的水合作用，使金属阳离子脱离其 表面形成水合离子溶入水溶液中，反应如下：