金属腐蚀与防护-05-第四章(腐蚀控制方法)
浅谈金属腐蚀与防护方式
浅谈金属腐蚀与防护方式
金属腐蚀是指金属在接触某些物质时,发生化学反应,导致金属表面受到破坏的现象。
金属腐蚀通常会导致机械性能的降低、表面质量的变差或者甚至严重的安全事故。
因此,金属腐蚀的防护非常重要。
金属腐蚀的防护方式有很多种,以下是常用的几种:
1. 化学处理:化学处理是将金属表面处理成一层非常薄的化学膜,可以防止氧化物和其他化学物质与金属反应,从而防止腐蚀。
常见的化学处理方法有电镀和酸洗等。
2. 涂层防护:在金属表面涂上一层防腐涂料,可以有效防止金属腐蚀。
涂层防腐涂料的种类很多,根据具体的使用条件,选择合适的涂料可以增加涂层的使用寿命。
3. 电化学防护:电化学防护是将金属表面制成阴极,并在金属表面与阴极之间安装一个电池,使其产生电位差,从而防止金属腐蚀。
电化学防护的原理是利用电流进行防腐。
常见的防腐方法有阳极保护、热浸镀锌等。
4. 屏幕防护:在金属表面构建一层防护膜,可以有效的防止腐蚀。
屏幕防护可采用喷涂或面板组装,具有简单、耐候性好、造价低等优点。
5. 金属合金:使用贵金属或者其他合金替换传统的金属,可以使其具有更好的防腐能力。
例如,不锈钢在生产过程中添加铬、镍等元素即可增强其耐腐蚀性。
金属腐蚀的防护应该根据具体情况来选择适合的方法。
在实际使用中,可以通过多种方法的结合来提高金属防腐的效果。
金属的腐蚀与防护
金属的腐蚀与防护王汉徽(弘深机械)摘要:在当今工业生产中,金属腐蚀已变的越来越严重,造成的损失也越来越大,所以研究防腐的方法就显得尤为重要。
本文简单介绍了一些金属腐蚀的机理,在此基础上着重把金属和腐蚀介质分开、改善腐蚀环境、电化学保护这四方面介绍了防止金属腐蚀的措施及方法,为以后的研究和探索防腐方法打下基础。
关键词:金属,腐蚀,防护1)金属腐蚀的背景知识金属腐蚀是自然界存在的一种自然现象,它是金属与环境化学,电化学相互作用的自发破坏过程,也是一种人们不希望有意制造的过程。
众所周知,钢铁在空气中会生锈,铝容器装食盐会穿孔,这都是常见的腐蚀现象。
自然界中不管是黑色金属还是有色金属都会经常受到腐蚀,它是一种不用外加电源,而自发发生的化学或电化学反应过程。
这是一种自然倾向,要恢复到它们自然条件下存在的形式,如氧化物,硫化物,碳酸盐及其他化合物。
其根本原因就是因为这些金属处于热力学不稳定状态,金属腐蚀过程是伴随着自由能的减少,是自发进行的过程,而那些自然状态存在的金属,如金,铂等,通常都是不被腐蚀的。
随着世界经济的发展和环境污染程度的增加,金属腐蚀损失的严重性越来越受到人们的重视。
据一般估计,世界上每年因金属腐蚀而不能使用的金属的质量,大约相当于金属年产量的1/4~1/3。
据有关资料报道,每年生产的黑色金属由于腐蚀而遭到破坏的质量分数为5%~20%。
根据英国1971年统计,每年因金属腐蚀而损失的金属价值达13亿英镑,占国民生产总值的3.5%。
但实际上,由于腐蚀所造成的损失还远远不止这些,因为造成的间接损失往往是直接损失的若干倍或几十倍。
应该指出,腐蚀的危害不仅在于金属本身的损失,更重要的是金属结构的破坏往往使机器无法使用,会中断和打乱整个工作的流程,导致人力,物力,财力和时间的损耗,这种损失是相当惊人的,其损害往往无法给出一个准确的统计数字。
因此,各国不得不采取各种措施,投入大量的资金来解决这一问题。
要解决问题就要从根本上了解它的原理,从而找到合适的方法来解决。
4腐蚀控制
4、循环冷却水: 工业中有大量的循环水,分为敞开式和完全循环式两 种。由于腐蚀性都很强,再加上结垢、生物污染等, 使工业循环水体系的腐蚀成为最受关注的领域之一。 通过加入缓蚀剂、消垢剂、杀菌剂、灭藻剂等大量的 化学试剂(水稳定剂)来防止设备的腐蚀、结构、生 物菌藻的生长,以保证设备长期安全运转,这是一项 综合性技术。水质量的好坏,直接影响到设备的的使 用、开工周期。 常用的水处理的缓蚀剂有:铬酸盐、硅酸盐、锌盐、 多聚磷酸盐、有机磷酸盐、含硫、含氮有机化合物等。
覆盖层
7、金属的氧化和磷化处理 1)氧化处理:采用人工的方法将金属进行化学氧化或电化学氧 化,可以在金属表面获得比天然氧化膜厚得多的氧化膜。它的作 用为防止金属腐蚀和机械磨损、作为装饰性加工,铝及铝合金的 氧化膜具有良好的吸附性能,可以作为涂漆和染色的底层。 钢铁的氧化处理在工业上称为“发蓝”或“煮黑”,因为这一氧 化膜主要是由磁性氧化铁组成,一般呈黑色或深蓝色。常用的处 理方法有碱性氧化法和酸性氧化法。 酸性氧化法:硝酸钙、过氧化锰、磷酸、水按一定比例组成的溶 液,在100℃下处理40~50分钟。反应式为: 碱性氧化法是把钢铁零件放入含有各种氧化剂的热的苛性钠溶液 中,在一定温度化时间内进行处理,处理液一般为氢氧化钠、亚 硝酸钠混合液。 2)磷化处理:将钢铁零件放入磷酸盐,在一定条件下获得一种 磷酸盐保护层的方法叫磷酸盐处理,简称“磷化”,磷化膜多孔, 所以必须在磷化后用重铬酸钾或用油浸润,着补充处理。 化学处理的氧化膜一般很薄,只有几微米。磷化时,金属表层稍 溶解,所以不改变零件的尺寸,
缓蚀剂的保护效果与金属材料、介质条件以及缓 蚀剂的种类、使用剂量等有密切关系,因此缓蚀 剂的应用有严格的选择性的,随各种条件的不同 而不同,一般浓度是从几——几百PPM数量级。
金属防护与腐蚀 第四章-析氢腐蚀和吸氧腐蚀
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腐蚀速度快
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Zn在酸中的腐蚀是阴极控制下的析氢腐蚀,腐蚀速度主 要取决于ηH 。纯Zn和工业Zn在酸中的腐蚀极化图。 由于氢在Zn上的析H2过电位很高,故为阴极控制。阴极 控制下使icorr↑的腐蚀电位Ecorr变正。
根据现有的实验事实,大致可将氧还原反应过程 的机理分为两类。第一类的中间产物为过氧化氢或二 氧化一氢离子。在酸性溶液中的基本步骤为:
1.形成半价氧离子:O 2 e O2
2.形成二氧化一氢:O 2 H HO2 3.形成二氧化一氢离子:HO2 e HO2 4.形成过氧化氢:HO2 H H 2O2 5.形成水:H 2O2 2 H 2e 2 H 2O 1 或H 2O2 O 2 H 2O 2
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在碱性溶液中的基本步骤为:
1.形成半价氧离子:O2 e O2
2.形成二氧化一氢离子:O2 H 2O e HO2 OH 3.形成氢氧离子:HO2 H 2O 2e 3OH 1 或HO2 O2 OH 2
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吸氧腐蚀
• • • • 吸氧腐蚀的必要条件 发生吸氧腐蚀的体系 (1) 所有负电性金属在含溶解氧的水溶液中都能发生。 (2) 某些正电性金属(如Cu)在含溶解氧的酸性和中性 溶液中能发生吸氧腐蚀。
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金属的腐蚀与防护实验
金属的腐蚀与防护实验引言:金属腐蚀是指金属在特定环境中与周围介质发生化学或电化学反应导致其逐渐破坏的现象。
金属腐蚀不仅会减少金属材料的使用寿命,还对工业生产、基础设施等方面造成了严重的经济损失。
因此,研究金属腐蚀的机理和开发有效的防护措施对于改善材料耐蚀性具有重要意义。
本文将介绍一些常见的金属腐蚀实验方法和防护技术,以帮助了解和应对金属腐蚀问题。
一、金属腐蚀实验方法1. 腐蚀速率测定实验腐蚀速率测定实验是通过定量检测金属在特定环境中被腐蚀的速率来评估材料的耐腐蚀性能的。
常用的方法有失重法、电化学法和微观测量法等。
其中,失重法是最常见的实验方法之一,通过在特定环境中浸泡金属样品,然后测量样品在一段时间内的质量变化,从而计算出金属的腐蚀速率。
2. 构建电化学腐蚀实验系统电化学腐蚀实验是用来研究金属在电解质溶液中受电化学反应的影响。
构建一个电化学腐蚀实验系统需要的设备包括电化学工作站、扫描电位计、电化学腐蚀池等。
实验过程中,通过控制电位、电流等参数来模拟不同腐蚀环境,从而研究金属在特定电化学条件下的腐蚀机制。
3. 金属腐蚀形貌观察通过光学显微镜、扫描电子显微镜等仪器,观察腐蚀金属的表面形貌和微观结构变化。
这些观察可以帮助我们更好地理解金属腐蚀的机理,并为防护技术的开发提供具体参考。
二、金属腐蚀的分类金属腐蚀可以分为化学腐蚀和电化学腐蚀两类。
1. 化学腐蚀化学腐蚀是指金属在无电流条件下与周围环境中的化学物质发生反应导致金属受损的过程。
常见的化学腐蚀类型有酸腐蚀、碱腐蚀、盐腐蚀和氧化腐蚀等。
不同的金属在不同的环境中会发生不同类型的化学腐蚀。
2. 电化学腐蚀电化学腐蚀是指金属在电解质溶液中由于电化学反应而受到腐蚀的过程。
电化学腐蚀通过电子迁移和离子迁移两个步骤进行,其中电子迁移导致金属的离子化,离子迁移使离子迁移到金属的表面或远离金属表面。
常见的电化学腐蚀类型有腐蚀电池、差电池腐蚀和受控电位腐蚀等。
三、金属腐蚀的原因金属腐蚀的原因主要有以下几个方面:1. 环境因素:包括湿度、温度、pH值、氧气含量、盐度等;2. 金属材料的成分:不同金属材料的成分会影响其对特定环境的耐腐蚀能力;3. 金属的微观结构:晶界、晶粒大小、缺陷等对金属的腐蚀行为有重要影响。
金属腐蚀与防护
具有一定耐腐蚀的金属材料有很多,包括 各种合金钢如铬钢(铬的质量分数大于0.12) 和铬镍钢(一般铬和镍的质量分数分别为 0.18和0.08)、铝合金如铝硅合金、铝镁合 金、铝镁铜合金和钛合金如钛铝钼合金等。 根据不同腐蚀介质和不同机械性能的要求, 应选用不同的耐腐蚀金属。
〖不锈钢〗以铁碳合金为主体,在冶炼过程中 加入其它合金元素而得的合金钢。
E
0 A
——阳极开路时电极电位;
E ——金属腐蚀时的电极电位;IC ——金属腐蚀时电流密度;
I —' —对应点位E’的腐蚀电流;I P ——保护电流。
⑵ 阴极保护的方法 实现阴极保护的方法通常有牺牲阳极法和
强制电流法。由于杂散电流排除过程中,在 管道上保留有一定的负电位,使管道得到了 阴极保护,所以排流保护也是一种限定条件 下的阴极保护方法。
为了使金属得到完全 保护,需进一步将阴极极 化到使总电位降至等于阳 极 的 初 始 电 位 EA0 , 此 时 外加的保护电流值为IP。 从图上可以看出,要达到 完全保护,外加的保护电 流要比原来的腐蚀电流大 得多。
E EC0
E
C
E'
O
D
E
0 A
0
I'
IC ID
IP I
EC0 ——阴极开路时电极电位;
在这些耐腐蚀的金属材质做成的钢管中,防 腐性能较好的是13Cr油管。这种钢管是由日 本川琦制铁株式会社生产,其主要指标和特 性如下:
① 化学成份:Cr为13%、C为0.2%、S为 0.001%;
② 温度与腐蚀速度:试验表明,13Cr钢管 在 50℃ ~ 250℃ 范 围 内 、 CO2 分 压 高 达 3MPa、NaCl溶液为3.5%的水溶液中,其 最大腐蚀速度为1mm.a-1,在温度小于50℃, 其腐蚀极低;
金属腐蚀与防护第四章
2)海盐颗粒 海盐颗粒(NaCl) 海盐颗粒 (1)吸湿作用,增大了薄膜液膜层的 吸湿作用, 吸湿作用 电导; 电导; (2)Cl-有很强的侵蚀性。 有很强的侵蚀性。
3)固体颗粒(灰尘) 固体颗粒(灰尘) 固体颗粒
(1)本身具有腐蚀性:铵盐,提高电导、 本身具有腐蚀性:铵盐,提高电导、 本身具有腐蚀性 酸度; 酸度; (2)无腐蚀性但能吸附腐蚀性物质 (2)无腐蚀性但能吸附腐蚀性物质:碳颗 无腐蚀性但能吸附腐蚀性物质: 粒吸附SO2,在水膜中形成H+溶液; 粒吸附 在水膜中形成 溶液; (3)无腐蚀性也不吸附腐蚀性物质:沙粒 无腐蚀性也不吸附腐蚀性物质: 无腐蚀性也不吸附腐蚀性物质 落在金属薄膜形成缝隙而凝聚水分, 落在金属薄膜形成缝隙而凝聚水分, 形成氧浓差腐蚀。 形成氧浓差腐蚀。
第四章第四章在自然条件下的腐蚀在自然条件下的腐蚀第一节第一节大气腐蚀大气腐蚀一大气腐蚀基本概念大气腐蚀机理二大气腐蚀机理三影响大气腐蚀的因素四防止大气腐蚀的措施一大气腐蚀占总腐蚀量的121定义2分类参与腐蚀的主要组成干腐蚀化学腐蚀1干腐蚀化学腐蚀2潮腐蚀电化学腐蚀阳极控制3湿腐蚀电化学腐蚀阴极控制二大气腐蚀机理大气腐蚀是金属处于表面薄层电解液下的腐蚀过程因此可应用电化学腐蚀的一般规律化学腐蚀的般规律又要注意大气腐蚀电极过程的特点
三、土壤腐蚀常见的几种形式 1、由于充气不均匀引起的 、 2、 2、由杂散电流引起的 3、由于微生物引起的 、
1、由于充气不均匀引起的 、
2、由杂散电流引起的 、
3、微生物腐蚀---在微生物生命活动参 、微生物腐蚀
与下所发生的腐蚀过程。凡是与水、 与下所发生的腐蚀过程。凡是与水、土壤 或湿润空气相接触的金属都可能发生。 或湿润空气相接触的金属都可能发生。 1)微生物腐蚀的特征 ) --微生物生长繁殖需适宜的环境条件; 微生物生长繁殖需适宜的环境条件; 微生物生长繁殖需适宜的环境条件 --微生物腐蚀不是微生物直接食取金属; 微生物腐蚀不是微生物直接食取金属; 微生物腐蚀不是微生物直接食取金属 --微生物往往是多种微生物共生、交互作 微生物往往是多种微生物共生、 微生物往往是多种微生物共生 用的结果。 用的结果。
金属的腐蚀和防护
H
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2.铁钉和碳棒用导线连接后,浸入到
食盐溶液中,可能发生的反应是:
BD (
)
A.碳棒上放出Cl2
B.碳棒附近产生OH-
C.碳棒上放出H2 D.铁钉被氧化
H
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3、下列事实不能用电化学原理解释
的是( A )
A 铝片不需要特殊的保护方法。
B 炒过菜的铁锅未清洗易生锈。
C 轮船水线以下的船壳上镶有一定 数量的锌。
外壳等例如水中钢铁闸门的保护,通常在轮船
的外壳水线以下处或在靠近螺旋浆的舵上焊上
H
6
若干块锌块,来防止船壳等的腐蚀。
船身如何防腐蚀的? 船身上装锌块
用牺牲锌块的方法来保护
H
7
如何防止地下钢铁管道的腐蚀?
用牺牲镁块的方法来防止地下钢 铁管道的腐蚀,镁块要定期更换
H
8
H
9
(2)[外加电流的保护法] 将被保护的金属 和电源的负极连接,另选一块能导电的惰性 材料接电源正极。通电后,使金属表面产生 负电荷(电子)的聚积,因而抑制了金属失 电子而达到保护目的。此法主要用于防止在 土壤、海水及河水中的金属设备受到腐蚀。
D 镀锌铁比镀锡铁耐Байду номын сангаас蚀。
H
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4.埋在地下的输油铸铁管道,在下列各
C 种情况下被腐蚀速率最慢的是 ( )
A.在潮湿疏松的土壤中; B.在含铁元素较多的酸性土壤中; C.在干燥致密不透气的土壤中; D.在含碳较多的潮湿透气的中性土壤
H
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5. 有些盛放食品的铁罐是用“马口铁”(镀锡 铁皮)制成的;屋檐的水槽、浇花用的水壶和水桶等 器具一般是用白铁皮(镀锌铁皮)制成的。当“马口 铁”铁罐被腐蚀时,锈斑呈点状分布,锈孔容易穿 透铁罐;而白铁皮水槽被腐蚀时,锈斑容易在面上 扩展开来,镀锌层先被腐蚀而内部的铁却不易被锈 蚀。你知道造成这种现象的原因吗?
第四章腐蚀控制方法.ppt
(3)混合型缓蚀剂 它们对用、用极过程 都起抑制作用,腐蚀电位可能变化不大,但 腐蚀电流显著降低(图4-l(c))。
2021/7/16
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图4-1 不同类型缓蚀剂的极化图 (a)阳极型缓蚀剂;(b)阴极型缓蚀剂;(c)混合型缓蚀剂
少量的缓蚀物质所以能有效地抑制金属腐蚀首选它必须在金属表面或表面膜的薄弱处吸附研究表明即便是等曲型的氧化型缓蚀剂也是首先吸附于金属表面氧化膜上或其破损处然后再把低价的铁氧化为更加稳定的高价铁氧化物yfe2011224西南石油学院储运研究所53有机理蚀剂除了一开始吸附于金属表面外往往还需通过进一步的二次化学作用才能形成有效的保护膜
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3.按经蚀剂形成的保护膜特征分类
(l)氧化(皮)型经蚀剂 这类经蚀剂能 使金属表面生成致密而附着力好的氧化物膜, 从而抑制牟属的腐蚀。这类经蚀剂有钝化作 用,故又称为钝化型经蚀剂,或者直接称为 钝化剂(Passivator)。钢在中性介质中污用 的经蚀剂如Na2CrO4、NaNO2、NamOO4等都局于 此类。
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(3)吸附型缓蚀剂 这类缓蚀剂能吸附 在金属价质界面上形成致密的吸附层,阻 挡水分和侵蚀性物质接近金属,或者抑制 金属腐蚀过程,起到缓蚀作用。这类经蚀 剂大多含有O、N、S、P的极性基团或不饱 和馊的有机化合物。如钢在酸中常用缀蚀 剂硫原、白时、炔醇等类的衍生物,铜在 中性介质中常用的缓蚀剂来并三氮陛及其
缓蚀效率能达到90%以上的为良好的缓 蚀剂;若达到100%,则意味着达到了完全 保护。
金属腐蚀与控制讲稿
腐蚀研究是基础,是科学,防腐蚀研究是目的,是技 术,二者相互联系,相辅相成,缺一不可。
前言
到底是研究腐蚀重要还是研究防腐蚀重要?同样重要, 研究的侧重点不同。在国外,统称为腐蚀工程师。
专业腐蚀工程师要了解冶金、材料、化学、机械、电甚 至机械设计这些方面的知识。因为腐蚀和防腐蚀涉及到了很 多学科。
最后破坏。如:钢放在稀硫酸中,铁皮放在大气中。 从失重的角度看均匀腐蚀代表金属的最大破坏,从技术
角度,这种形态不重要,不可怕。利用简单试验就可掌握 它的规律。
第二章 腐蚀原理
2、电偶腐蚀或双金属腐蚀 如果将两金属接触或用导线连接,电位差会使电子在
两金属之间流动。与原来不接触时相比,耐蚀性差的金属 接触后腐蚀会增加,耐蚀性好的金属腐蚀则下降。一个腐 蚀变快,一个腐蚀变慢,变慢的甚至会停止腐蚀。这类腐 蚀因为涉及到了电流和不同金属,所以称为电偶或双金属 腐蚀,它是电化学腐蚀。原因是两金属之间会存在电位差。
前言
提到腐蚀包括两大内容:一个是腐蚀,一个是防腐蚀。 两个内容既有交叉,又有很大区别。它们的共同目 标——控制腐蚀。 腐蚀研究的是腐蚀的动力哪里来?腐蚀的原因何在? 为何同样条件有的材料就腐蚀,有的材料就不腐蚀? 即发生腐蚀的内因和外因。
前言
防腐蚀研究是针对一个具体项目研究采取什么措施降 低腐蚀程度。
第二章 腐蚀原理
两种不同金属接触
第二章 腐蚀原理
第一节 矿物棉特性及其制品
第二章 腐蚀原理
第二章 腐蚀原理
电流和腐蚀的推动力是两金属间产生的电位差。腐蚀加 快的金属称为阳极,腐蚀减慢或停止的金属称为阴极。
特别指出,某一种金属在与A金属接触时是阴极,但在 与B金属接触时可能就变成了阳极。这取决于两金属在标 准电动序中的位置。
金属腐蚀的防护
金属腐蚀的防护腐蚀是金属长期暴露于外界环境中所致的一种破坏性过程,它导致金属表面的失重和机械性能的降低。
因此,为了保护金属长期使用,减少腐蚀带来的损害,金属腐蚀的防护工作变得尤为重要。
本文将介绍几种常见的金属腐蚀防护方法,旨在探讨如何有效延长金属制品的使用寿命。
1. 腐蚀原理在介绍腐蚀的防护方法之前,我们有必要了解腐蚀的原理。
金属腐蚀是由于金属与其周围环境发生化学反应而导致的,主要包括电化学腐蚀和化学腐蚀两种类型。
电化学腐蚀是指金属和电解质溶液或湿度空气中的氧、水和酸碱等物质发生电化学反应,而化学腐蚀则是指金属与氧、硫化物和盐等物质发生直接的化学反应。
2. 防止金属腐蚀的方法2.1 表面涂层表面涂层是一种常见的金属腐蚀防护方法。
它通过在金属表面形成一个保护层,隔离金属与外界环境的接触,以阻止腐蚀的发生。
常用的表面涂层包括喷涂、镀层和涂料涂层等。
喷涂是将特殊的抗腐蚀涂料通过喷涂工艺涂覆在金属表面,形成均匀的保护层。
而镀层是在金属表面电化学上沉积一层金属或合金,以提高金属表面的抗腐蚀性能。
涂料涂层则是将涂料直接涂覆在金属表面,起到保护作用。
2.2 金属合金金属合金是指由两种或两种以上金属组成的材料。
与纯金属相比,金属合金具有更好的抗腐蚀性能,因为其内部结构的改变可以减少金属与环境的接触。
常见的金属合金包括不锈钢和铝合金等。
不锈钢由铁、铬和镍等元素组成,镍和铬的存在可以提高钢的抗腐蚀性能。
而铝合金通过合金元素的加入,如铜和锌等,可以提高铝的抗腐蚀性能。
2.3 阳极保护阳极保护是利用电流将金属表面形成氧化物膜以防止腐蚀的过程。
具体来说,通过在金属表面引入外部电流,使得金属表面成为阳极,形成稳定的氧化膜,防止金属被腐蚀。
这种方法常用于地下管道、船舶和海洋设施等金属结构的防腐。
然而,阳极保护需要一定的电源和控制设备,且操作较为复杂。
2.4 环境控制环境控制是一种有效的金属腐蚀防护方法。
通过控制金属周围环境的湿度、温度和化学物质的浓度等参数,可以减缓或消除腐蚀的发生。
金属腐蚀与防护
二、电化学腐蚀 Electrochemical Corrosion 由于电化学作用而引起的腐蚀称为电 化学腐蚀。 化学腐蚀。 析氢腐蚀 吸氧腐蚀 氧浓差腐蚀
1、析氢腐蚀 、 条件: 条件:强酸性介质 阳极: = 阳极:Fe=Fe2++eFe2++ 2OH- = Fe(OH)2 阴极: 阴极: 2H++ 2e -= H2 (g) 总反应: 总反应: Fe + 2H2O =Fe(OH)2 + H2 (g)
O2(g)+2H2O(l)+4e = 4OH-(aq)
Ε (O2 / OH − ) = Ε (O2 / OH − ) Θ +
0.0592V lg 4 [C OH − / C Θ ]
[ PO2 / P Θ ]4
在溶液中, 浓度小的地方, ( 在溶液中,O2浓度小的地方,E(O2/OH-)小,成为阳 金属发生氧化而溶解腐蚀; 浓度大的地方, 极,金属发生氧化而溶解腐蚀;O2浓度大的地方, E(O2/OH-)大,成为阴极,却不会被腐蚀。 ( 成为阴极,却不会被腐蚀。
3.牺牲性保护 牺牲性保护
破损部位 锌表层
氧与锌反应, 铁不会腐蚀
铁 基 体 锌块
饮水舱
外加电流法则是给被保护结构加一阴极电流, 外加电流法则是给被保护结构加一阴极电流,而给 则是给被保护结构加一阴极电流 辅助阳极(一般为高硅铸铁或废钢)加一阳极电流, 辅助阳极(一般为高硅铸铁或废钢)加一阳极电流, 构成一个腐蚀电池。以同样的原理使金属结构得到保 构成一个腐蚀电池。 护。
四、金属腐蚀的防护
选择恰当的金属材料: 选择恰当的金属材料: 覆盖保护层法: 在金属表面覆盖一层保护层,以 覆盖保护层法: 在金属表面覆盖一层保护层,
金属腐蚀的防护与控制方法
缓蚀剂 的选用原则
• • • • 缓蚀剂的浓度及协同作用 金属材料 介质条件 环境保护
电化学保护
• 阴极保护
金属在外加阴极电流的作用下,发生阴极极化使金属的阳 极溶解速度降低,甚至极化到非腐蚀区使金属完全不腐蚀 ,这种方法称为阴极保护。
• 阴极保护参数
保护电位:指通过阴极极化使金属结构达到完全保护(最小 保护电位)或有效保护所需达到的电位值(合理保护电位 ) 保护电流密度:使被保护结构达到最小保护电位所需的阴极 电流密度称为最小保护电流密度。
• 除了耐蚀性要满足工程所需,材料的物理 性能、机械性能和加工性能也要满足服役 条件的要求, • 考虑经济上的合理性 • 在保证其它性能相近的情况下,尽量选择 对环境污染小且便于回收的材料
正确选材与合理结构设计
合理设计金属结构 • 设计时要考虑腐蚀裕量 • 合理设计构件之间的连接方式 • 避免电偶腐蚀 • 避免构件局部应力集中
缓蚀剂的保护效果与使用的金属材料、适用的环境介质种 类及工况条件(温度、流速等)密切有关,在应用中有严 格的选择性。
同一配方有时可以同时防止多种金属在不同环境中的腐蚀
缓蚀剂的分类与作用机理
• 分类
(1)按缓蚀剂的化学组成分类:无机缓蚀剂、有机缓蚀 (2)按缓蚀剂对电极过程的影响: • 阳极型缓蚀剂:抑制阳极 过程,增大阳极极化,使腐蚀 电位正移,从而使腐蚀电流下降。 • 阴极型缓蚀剂:抑制阴极 过程,增大阴极极化,使腐蚀 电位负移,从而使腐蚀电流下降。 • 混合型缓蚀剂:对阳极过程和阴极过程同时具有抑制作用 ,腐蚀电位的变化不大,但可以使腐蚀电流显著下降。
• 阳极保护参数
致钝电流密度、钝化区电位范围、维钝电流密度
金属涂镀层保护
• 金属镀层保护
金属腐蚀的控制方法
金属腐蚀的控制方法摘要:研究腐蚀的目的,是为了防止腐蚀和控制腐蚀的危害,延长材料的使用寿命。
各种工程材料,从原料加工成产品,直到使用和长期储存过程中都会遇到不同的腐蚀环境,产生不同程度的腐蚀。
金属腐蚀的过程是一个自发的过程,完全避免材料的腐蚀是不可能的,因此腐蚀控制的问题也就应运而生。
本文从多角度来讨论金属的腐蚀控制方法,从而为今后的金属防腐工作带来一定借鉴和指导作用。
关键词:腐蚀控制腐蚀金属腐蚀防腐工作一、基于腐蚀控制的设计考虑1.正确选用材料和加工工艺材料有各类金属材料和非金属材料,合理选材应主要从材料的力学性能、耐蚀性能、加工性能和经济性四个方面进行考虑。
选材时应遵循以下原则:1.1选材需要考虑经济上的合理性,在保证其他性能和设计的使用前提下,尽量选用价格便宜的材料。
1.2综合考虑整个设备的材料,根据整个设备的设计寿命和各部件的工作环境选择不同的材料。
易腐蚀部分应选择耐蚀性强的材料。
1.3对选择材料要查明对哪些腐蚀具有敏感性,在选用部位所承受的应力、所处环境的介质条件以及可能发生的腐蚀类型,与其它接触的材料是否相容,是否发生接触腐蚀。
1.4结构材料的选材不可单纯追求强度指标,应考虑在具体腐蚀环境条件下的性能。
1.5选择杂质含量低的材料可以提高耐蚀性。
1.6尽可能选择腐蚀倾向性小的热处理方法。
1.7采用特殊的焊接工艺防止焊缝腐蚀,采用喷丸处理改变表面应力状态防止应力腐蚀。
1.8基体材料加涂层可以作为复合材料来考虑。
选择耐蚀性能差的材料施加涂层,还是选择高耐蚀材料,需要综合考虑设备的设计寿命和经济成本。
2.防腐蚀结构设计设备的腐蚀在很多情况下都与其结构有关。
不良的结构常常会引起应力集中、局部过热、液体流动停滞、固体颗粒的沉积和积聚、电偶电流形成等,这些都会引起或加速腐蚀过程。
因此,在设计中应充分注重设备的结构设计。
防腐蚀结构设计,就是在保证满足设备的功能和工艺要求的条件下,适当地改变设备及部件的形状、布局,调整其相对位置或空间位置,达到控制腐蚀的目的。
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• 少用吸水性强的材料 • 避免应力腐蚀 • 避免不同金属相互接触;
处理结合面 • 防止零部件应力集中局
部受热,控制材料最大 允许使用应力
CONTENT
• 4.1 正确选用金属材料和合理设计金属结构 • 4.2 缓蚀剂 • 4.3 电化学保护 • 4.4 表面保护覆盖层
4.2 缓蚀剂
4.2.1 概述 4.2.2 缓蚀剂的分类 4.2.3 缓蚀剂的作用机理 4.2.4 缓释剂的选择和应用
1 阳极型缓蚀剂作用机理
(1) 氧化型缓蚀剂
促使金属阳极钝化,可使腐蚀金属的电位正移进入钝化曲线 的钝化区。
本身是氧化剂。添加量必须超过某临界值;若不足,易加速 腐蚀or造成局部腐蚀
(2) 沉淀型缓蚀剂
能和金属表面阳极部分溶解的金属离子生成难溶性化合物, 沉淀在阳极的表面或者修补氧化膜的破损处,抑制阳极反应
(2) 沉淀型缓蚀剂
能和金属表面阳极部分溶解的金属离子生成难溶性化合物, 沉淀在极的表面或者修补氧化膜的破损处,抑制阳极反应
本身是非氧化性物质。要有O2等去极剂存在时才起作用
缓蚀效率计算
介质中加缓蚀剂后的腐蚀速度
0 010% 0Ic0In cooIr10% 0
介质中未加缓蚀剂时金属腐蚀电流 未加缓蚀剂时金属腐蚀速度
缓本 蚀身剂无 反 应 的
氧 产
化性 物形
, 金但 属能 的与 腐 蚀 成 修沉 补淀 金, 属 氧
产 化
物 阴或 极 膜 。的
吸
附
型
缓阻 吸 蚀挡 附剂 腐 在蚀 金性 属物 / 介 上 质 属质 , 接 或界 形 近 抑面 成 金 制致 金密 属的 , 腐 。吸 蚀附
4.2.1 缓蚀剂的分类
4 腐蚀控 制方法
CONTENT
• 4.1 正确选用金属材料和合理设计金属结构 • 4.2 缓蚀剂 • 4.3 电化学保护 • 4.4 表面保护覆盖层
4.1 正确选用金属材料和 合理设计金属结构
4.1.1 正确选用金属材料和加工工艺 4.1.2 合理设计金属结构
4.1.1 正确选用金属材料和加工工艺
• 选材时不单纯追求强度指标,而根据情况综合考虑,包括耐蚀 性和经济性
• 对初选材料应查明其腐蚀类型敏感性;在选用部位发生腐蚀的 类型和可能性;与接触的材料是否相同,是否可能发生接触腐 蚀;承受应力的类型、大小和方向等
• 在容易产生腐蚀和不易维护的部位应选择高耐蚀性的材料 • 选择腐蚀倾向小的材料和热处理方法 • 选用杂志含量低的材料
表 物
面化 发学 生吸 物附 理, 或阻 止 质面 接, 近或 金者 属阻 表 过 滞程 阴
4.2.1 缓蚀剂的分类
阳
极
型
缓蚀 抑 制 剂阳 极 反 应 , 极增 极大 化阳 “ 危 险 性 缓 蚀 剂 量” 不( 足 局 用部
孔
蚀
按
作
用
机
理阴 分极 类型
缓“ 蚀 抑安制 剂全阴缓极蚀反剂应”, 极增 极大 化阴
缓蚀效率能达到90%以上的为良好的缓蚀剂;
若达到100%(v = 0),则意味着达到了完全保护。
4.2 缓蚀剂
4.2.1 概述 4.2.2 缓蚀剂的分类 4.2.3 缓蚀剂的作用机理 4.2.4 缓蚀剂的选择和应用
本身是非氧化性物质。要有O2等去极剂存在时才起作用
2 阴极型缓蚀剂作用机理
在金属表面形成沉淀膜,覆盖阴极表面,阻碍氧的扩散或提 高氧化H+还原反应的过电位,使腐蚀速度降低。
(1)氧化型缓蚀剂
缓蚀剂的阳离子向腐蚀微电池的阴极迁移,与阴极产生的 OH-反应,形成OH化物或碳酸盐沉淀膜,阻碍氧向阴极扩散, 提高阴极过电位,降低腐蚀(ZnSO4,Ca(HCO3)等)
水 溶 性 缓 蚀 剂 按 物 理 性 质 分油 类溶 性 缓 蚀 剂
气 相 缓 蚀 剂
冷 却 水 缓 蚀 剂
锅
炉
缓
蚀
剂
按用途分类
酸 洗 缓 蚀 剂
油 气 井 缓 蚀 剂
石 油 化 工 缓 蚀 剂
工 序 间 防 锈 缓 蚀 剂
4.2 缓蚀剂
4.2.1 概述 4.2.2 缓蚀剂的分类 4.2.3 缓蚀剂的作用机理 4.2.4 缓蚀剂的选择和应用
4.2.1 缓蚀剂概述
是一些用于腐蚀环境中抑制金属腐蚀的添加剂。
缓蚀剂是一些少量加入腐蚀介质中就能显著减缓或阻止 金属腐蚀的物质,也叫腐蚀抑制剂(Corrosion Inhibitor)。
原理:缓蚀物质在金属与溶液介面上产生了某种作用, 阻滞了腐蚀过程,而并非使腐蚀体系的本质发生改变。
加入量:0.1%~1%。 缓蚀剂保护有强烈地选择性。
4.1 正确选用金属材料和 合理设计金属结构
4.1.1 正确选用金属材料和加工工艺 4.1.2 合理设计金属结构
4.1.2合理设计金属结构
• 设计合理性 • 腐蚀敏感性
• (应力、接触、均匀、缝隙和微生物)
4.1.2合理设计金属结构
• 外形力求简单 • 采用密闭结构 • 能积水地方设置排水孔 • 布置合适的通风孔 • 避免尖角、凹槽、缝隙 • 连接结合面有隔离层
4.2 缓蚀剂
4.2.1 概述 4.2.2 缓蚀剂的分类 4.2.3 缓蚀剂的作用机理 4.2.4 缓释剂的选择和应用
4.2.1 缓蚀剂的分类
按
化
学
成无 分机 分缓 类 与 钝 蚀金 化剂 属 膜
表 的
面促 发使 生金 反属 应盐 ,或 形极 成溶 ,解 阻过 止程 阳。
有
机
缓在 蚀金剂 属 腐 蚀 性
覆盖、负催化
4.2.1 缓蚀剂概述
优点:用量少、见效快、成本较低、使用方便。 缺点:只适用于腐蚀介质的体积量有限的情况下,例如
电镀和喷漆前金属的酸洗除锈、锅炉内壁的化学清洗、 油气井的酸化、内燃机及工业冷却水的防腐蚀处理和金 属产品的工序间防锈和产品包装等;但对于钻井平台、 码头、桥梁等敞开体系,则不适用。 目前已广泛应用于机械、化工、电子、能源等许多部门。 例如酸洗过程中.硫酸和盐酸除去钢铁表面氧化皮的同 时,也会使金属本身溶解;若加入适当的缓蚀剂,则可 抑制金属本身过分的腐蚀
混 合
型
缓蚀 阻 滞 剂阴 对 腐 蚀
、 电
阳极 位作
反应 用 主不 要大 减, 小
腐
蚀
电
4.2.1 缓蚀剂的分类
氧
化
型
缓钝 使 蚀化 金剂型 属
表 缓
面 形 成 附致 着密 力而 好 的 氧 蚀 剂 , (P钝 as化 s iv剂 a) tor
化
膜
按 保
缓 护
蚀 膜
剂 特
征 形 沉分 成淀类 的型