第三章-影响金属腐蚀的因素
影响压力容器金属腐蚀的主要因素及防治对策
影响压力容器金属腐蚀的主要因素及防治对策【摘要】压力容器作为化工企业中一种常见的设备，在很多的化工领域有着重要的作用。
本文结合笔者多年实践工作经验，针对化工压力容器中较为常见的腐蚀类型以及影响因素做出分析，并且在后文中针对腐蚀情况给予了相应了控制措施，进一步加强化工压力容器在实践当中的安全运行。
【关键词】压力容器；金属腐蚀；防治化工机械设备在受到严重的腐蚀之后，不管是设备呈现出来的色泽方面，还是机械其它方面所变现出来的性能等，都有着不同程度的变化，从而导致机械设备在使用过程当中产生不必要的损失。
这样对于化工企业在产品的生产以及成本控制等方面有着较大的影响，化工企业针对这一点也会背负着较大的经济损失。
所以，关于机械的防腐方面问题，就需要采取有力的防腐措施，有效的将运行机械的防腐能力进一步的提高，这才是当今社会中化工企业以及相关生产领域所迫切需要解决的问题。
1 化工压力容器腐蚀的常见几种类型根据腐蚀过程的历程分类：1.1 物理腐蚀物理腐蚀是指金属由于受到液态金属的单纯物理溶解作用而引起的损坏，但并不是由化学和电化学反应引起的。
比如使用钢容器来盛放熔融锌，由于液态锌会溶解铁金属从而致使钢容器受损坏等等。
1.2 化学腐蚀化学腐蚀是指金属在一些干燥气体及非电解质溶液中，金属表面与非电解质发生纯化学反应而引起的损坏，也称为干腐蚀。
化学腐蚀的反应过程中，金属表面的原子与非电解质中的氧化剂直接进行电子交换，发生氧化还原反应而形成腐蚀产物，期间并没有产生电流。
1.3 电化学腐蚀电化学腐蚀是指金属表面与电解质溶液发生电化学反应而产生的破坏，即湿腐蚀。
电化学腐蚀是化工压力容器腐蚀中最普遍、最常见的腐蚀。
一般按电化学机理进行的电化学腐蚀在反应过程中都会产生电流，即产生一个或多个阳极反应和阴极反应，同时通过介质中的离子流与流过金属内部的电子流构成回路。
其中阳极反应是指金属在失去电子后以一种离子的状态进入到溶液中，是一个氧化的过程；而阴极反应是指氧化剂在金属表面及溶液界面将金属内的剩余电子吸收，其是一个还原的过程。
人教版高二年级选修1 第三章第二节 《金属的腐蚀和防护》教学设计
第三章探索生活材料第二节金属的腐蚀和防护一、教材分析《金属的腐蚀和防护》是人教版高中化学选修一《化学与生活》第三章第二节。
本节包括两部分内容:金属的腐蚀和防护。
内容涉及金属腐蚀的化学原理（化学腐蚀、电化学腐蚀）、影响腐蚀速率的因素、强调指出金属腐蚀的本质以及金属防护的常用方法等。
在学习了原电池原理的基础上，引导学生学习金属的腐蚀与防护，重点是能够用金属电化学腐蚀的原理解释生活中金属腐蚀的现象，加深了学生对化学与生活实际联系的认识。
本节内容是本章理论知识的实际应用，有助于学生将感性认识转化为理性认识，从而体会化学学习的价值，更有利于培养学生发现问题、分析问题、联系实际解决问题的能力。
二、学情分析已有基础：初中化学进行过活动与探究《铁钉锈蚀的条件》实验，了解了铁的腐蚀是氧气和水共同作用的结果，并且学习了原电池原理，再此基础上学习比较容易接受。
知识不足：对知识的学习只注重表面现象，缺少生活经验。
能力不足：缺乏理论联系实际的能力，缺乏一定的综合思维能力。
发展方向：了解化学与人类生产、生活的密切关系，培养学习化学的兴趣；培养由现象看本质的辩证唯物主义观点，发展从实践到理论、又从理论到实践的认知规律。
三、教学目标（一）知识与技能1.掌握金属腐蚀的化学原理；2.知道金属防护的常用方法，认识防止金属腐蚀的重要意义。
（二）过程与方法通过观察演示实验，结合日常生活经验，分析实验本质，体验科学探究的过程，学习探究方法，初步形成科学探究的能力。
（三)情感态度与价值观感受化学在生产生活中的重要地位，培养学生关注社会问题的意识和责任感。
四、教学重、难点重点：金属的电化学腐蚀原理难点：金属的电化学腐蚀原理五、教学过程六、课堂练习1.在新疆吐鲁番和海南省两地，哪个地区铁生锈相对慢一些？为什么？2.请你预测铁在月球上会不会生锈？为什么？七、作业布置完成教材P53页2、4题八、板书设计第二节金属的腐蚀和防护九、教学反思。
金属电化学腐蚀的原理
目录
• 金属电化学腐蚀的基本概念 • 金属电化学腐蚀的原理 • 金属电化学腐蚀的影响因素 • 金属电化学腐蚀的防护措施 • 金属电化学腐蚀的应用
01
金属电化学腐蚀的基本概念
定义与分类
定义
金属电化学腐蚀是指金属与周围介质发生电化学反应，导致金属的损坏或变质。
分类
根据腐蚀机理，金属电化学腐蚀可分为阳极反应和阴极反应。阳极反应是指金 属原子失去电子成为阳离子，而阴极反应则是指介质中的氧化剂获得电子的过 程。
腐蚀速率和腐蚀速率方程
腐蚀速率
表示金属腐蚀的快慢程度，通常以单 位时间内金属损失的质量或厚度来表 示。
腐蚀速率方程
描述腐蚀速率与各种影响因素之间关 系的数学方程。这些影响因素包括金 属的性质、介质的性质、温度、压力 等。
腐蚀的危害
01
资源浪费
金属腐蚀导致大量金属资源浪费， 降低了资源的利用率。
环境污染
04
金属电化学腐蚀的防护措施
改变金属的成分和结构
合金化
通过在金属中加入其他元素，形成合金，以提高金属的耐腐 蚀性。例如，不锈钢就是通过在铁中加入铬、镍等元素制成 的，具有良好的耐腐蚀性。
非活性金属
选择那些不容易发生电化学反应的金属，如金、铂、不锈钢 等，这些金属不容易与其他物质发生化学反应，因此具有很 好的耐腐蚀性。
03
金属电化学腐蚀的影响因素
环境因素
湿度
湿度是金属腐蚀的重要环境因素。在潮湿环境中，金属表面容易 形成水膜，从而引发电化学腐蚀。
温度
温度的升高会加速金属的腐蚀速率。高温环境下，金属表面的水膜 容易蒸发，留下盐分等导电介质，促进电化学腐蚀。、盐等，能与金属发生化学反 应，导致腐蚀。
金属的腐蚀与防护教案
课题： 第三单元 金属的腐蚀与防护教学目标1、知识与技能：、知识与技能：（1）能描述金属腐蚀的定义、分类；）能描述金属腐蚀的定义、分类；（2）能描述电化学腐蚀的原理和金属腐蚀的本质；）能描述电化学腐蚀的原理和金属腐蚀的本质； （3）对钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀进行比较。
）对钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀进行比较。
2、过程与方法：、过程与方法：通过探究观察铁钉生锈的过程，学会对比、比较认识事物的科学方法和假设验证探究的思维方式，辩证的认识外因条件对化学变化的影响，再次体会实验是学习和研究物质化学性质的重要方法。
方法。
3、情感态度与价值观：、情感态度与价值观：体会实验探究铁钉生锈的条件及锈蚀速率的影响条件，获得电化学腐蚀的知识的成功愉悦，保持学习的兴趣。
电化学腐蚀的知识的成功愉悦，保持学习的兴趣。
教学的重点和难点教学重点：金属的电化学腐蚀原理、电化腐蚀的原因。
教学重点：金属的电化学腐蚀原理、电化腐蚀的原因。
教学难点：金属的电化学腐蚀原理、析氢腐蚀和吸氧腐蚀的电极反应方程式。
教学方法：通过情境导学法，讨论法，教师讲授法，多媒体辅助教学等方式通过情境导学法，讨论法，教师讲授法，多媒体辅助教学等方式 教学手段：多媒体，黑板多媒体，黑板 教学时数：第一课时第一课时教学过程：教师活动教师活动 学生活动学生活动 设计意图设计意图[实物展示] 展示生锈的铁钉,请同学们讨论，在我们的身边你看到了那些金属被腐蚀，情况如何？蚀，情况如何？学生讨论身边金属被腐蚀的现象,交流交流引起学生对”化学与生活”的关注;训练表达能力.[图片展示] 展示生活中被腐蚀的金属图片[板书]第二单元第二单元 金属的腐蚀和防护金属的腐蚀和防护[介绍] (投影) 金属的腐蚀现象是普遍存在的，它所造成的危害也非常巨大。
全球每一分半钟就有1吨钢腐蚀成铁锈.根据各国调查结果，一般说来，金属腐蚀所造成的经济损失大致为该国国民生产总值的4%左右。
腐蚀在世界各国、各行各业造成过重大损失，飞机坠毁，钢铁桥梁突然断塌、混凝土工程出现渗漏溶蚀、裂缝、钢筋断裂，输电塔杆倒塌，水轮机叶轮出现空泡腐蚀、腐蚀损伤、停电维修以至有的电厂突然停电，引起用电工厂成片停产。
高中化学 第三章第二节 金属的腐蚀和防护教案3人教版必修1
第二节金属的腐蚀与防护教学目标：1．能描述金属腐蚀的化学原理，知道金属防护的常用方法，认识防止金属腐蚀的重要意义。
2．进一步学会对比、比较认识事物的科学方法和假设验证探究的思维方式，辩证的认识外因条件对化学变化的影响；3．参与试验探究观察铁生锈的过程，体会动手试验自己获得铁的性质的知识的成功愉悦，保持学习的兴趣；教学重点：电化腐蚀的原因．教学难点：析氢腐蚀和吸氧腐蚀的电极反应方程式．教学方法：实验探究、师生共议、归纳总结。
课时划分：两课时教学过程：一课时[投影]常见的金属腐蚀现象：[导课]金属腐蚀的现象非常普遍，像金属制成的日用品、生产工具、机器部件、海轮的船壳等，如保养不好，都会腐蚀，从而造成大量金属的损耗。
至于因设备腐蚀损坏而引起停工减产、产品质量下降、污染环境、危害人体健康，甚至造成严重事故的损失，那就更无法估计了。
因此，了解金属腐蚀的原因，掌握防护的方法，是具有十分重要的意义的。
[板书] 第二节金属的腐蚀与防护一、金属腐蚀[阅读]回答什么是金属腐蚀？[板书]金属腐蚀：金属（或合金）跟周围接触到的气体（或液体）反应而腐蚀损耗的过程。
[讲述] 金属的化学腐蚀：金属跟接触到的物质直接发生化学反应而引起的腐蚀。
例如：铁在高温下与氧气直接化合而被腐蚀，在工业生产中氯气跟铁或与其他金属化合使金属锈蚀。
特点：反应简单、金属与氧化剂之间的氧化还原反应。
[板书]1、化学腐蚀：金属跟接触到的物质直接发生化学反应而引起的腐蚀。
特点：反应简单、金属与氧化剂之间的氧化还原反应。
[讲述]温度对化学腐蚀的影响：[科学探究]不同条件下铁钉的锈蚀注意：①光亮铁钉浸没在菜油之中；②光亮铁钉半浸半露在菜油中；③光亮铁钉完全浸没在食盐水中；④光亮铁钉完全浸没在酸性溶液中或碱性溶液中。
学生分别观察并写出报告以培养学生的观察与描述能力。
教师不但要给学生出题目，还要发挥点拨作用，提出注意点：①观察的一周中不要振荡试管，否则会破坏生锈的界面；②把各人设置的具体条件和的状况[总结]铁钉生锈的条件：铁钉含杂质、与电解质溶液接触。
影响金属腐蚀的因素
在选择防锈剂时，应当考虑阴极型防锈剂的复配，不同吸附基团的复配，一配 方中乳化剂，润滑剂的复配效应。对不同金属保护的复配型缓蚀剂，是今后研究的 重点。 5.使用的总体效果 6.环境问题
许多高效的防锈剂具有生物毒性，既伤害人体又污染环境。研究和选用低毒、 无毒防锈剂是防腐工作者的一个重要课题。 7.经济效应
金属材料
金属材料自身因素
金
属 的 化 学 稳 定 性
第
合 金 的 成 分
金 属 杂 质
二 相 及 热 处
理
金 属 表 面 状 态
金 属 变 形 和 应 力
为提高金属稳定性和成本的原因，很少有纯金属。 合金成分主要是通过对极化过程的影响来影响金
属的耐蚀性。
影响金属腐蚀的的因素
金属材料
金属材料自身因素
二 相 及 热 处
理
金 属 表 面 状 态
金 属 变 形 和 应 力
加工粗糙的表面比磨光的表面更容易被腐 蚀，金属擦伤、缝隙、孔穴都是腐蚀源
影响金属腐蚀的的因素
金属材料
金属材料自身因素
金
属 的 化 学 稳 定 性
第
合 金 的 成 分
金 属 杂 质
二 相 及 热 处
理
金 属 表 面 状 态
金 属 变 形 和 应 力
d.介质中的氧
氧加速金属的腐蚀
e.介质的温度、压力和流速
随着温度的升高，腐蚀速率加快，因此，防锈剂要有良好的历温性。
f.环境的细节和可变化的影响
影响大的因素，即使微量，也不能忽视。
*百万分之一的氯离子和氧，就会引18Cr8Ni不锈钢的应力腐蚀破裂
金属腐蚀调查报告
金属腐蚀调查报告金属腐蚀调查报告（一）摘要：金属腐蚀是一种常见的现象，对金属材料的性能和结构造成严重影响。
为了深入了解金属腐蚀现象，我们开展了一项调查研究。
本报告将讨论金属腐蚀的原因、影响因素以及预防措施。
一、引言金属腐蚀是指金属表面在与外界环境接触时，受到化学或电化学作用而发生的物理和化学变化。
这种变化导致了金属物质的损失，从而降低了金属的机械强度和抗腐蚀性能。
金属腐蚀是一个复杂的过程，涉及多种因素。
为了更好地理解和应对金属腐蚀问题，我们进行了大规模的调查研究。
二、调查方法我们通过对多个金属材料进行长期观察和实验分析，收集了大量关于金属腐蚀的数据和样本。
这些数据包括金属的成分、环境条件、腐蚀程度以及金属表面形貌等信息。
我们还对金属腐蚀的原因进行了深入分析，并采取了措施进行预防。
三、调查结果与讨论3.1 金属腐蚀的原因经过对大量数据的分析，我们得出了以下几点关于金属腐蚀的原因：首先，金属的成分会直接影响其抗腐蚀性能。
不同成分的金属在相同环境条件下会有不同的腐蚀程度；其次，环境因素也是金属腐蚀的重要原因。
例如，湿度、温度、酸碱度等环境条件会对金属腐蚀速度产生影响；最后，金属表面的缺陷和形貌也是腐蚀的重要源头。
表面缺陷会使得金属更容易受到腐蚀。
3.2 金属腐蚀的影响因素金属腐蚀受多种因素的影响，主要包括以下几个方面：首先，金属材料的使用条件会影响其腐蚀程度。
例如，在潮湿的环境中，金属腐蚀速度更快；其次，金属材料的成分和微观结构也会对腐蚀产生影响。
不同成分的金属腐蚀程度不同，而细粒度的金属更容易发生腐蚀；最后，金属的表面处理和保护措施也会对腐蚀产生影响。
例如，对金属表面进行涂层处理可以有效延缓腐蚀进程。
3.3 金属腐蚀的预防措施为了有效预防金属腐蚀，我们提出了以下几点建议：首先，根据具体情况选择合适的金属材料。
在具有较高腐蚀倾向的环境条件下，选择抗腐蚀性能好的金属；其次，加强对使用环境的控制。
例如，保持适当的湿度和温度，避免暴露在强酸、强碱等腐蚀性环境中；最后，加强金属材料的表面处理和保护措施。
不锈钢的腐蚀解读
电偶腐蚀
定义：异种金属在同一介质中接触，由于 腐蚀电位不相等有电偶电流流动，使电位 较低的金属溶解速度增加，造成接触处的 局部腐蚀，而电位较高的金属，溶解速度 反而减小，这就是电偶腐蚀。 原理：腐蚀电位较低的金属由于和腐蚀电 位较高的金属接触而产生阳极极化，其结 果是溶解速度增加，而电位较高的金属， 由于和电位较低的金属接触而产生阴极极 化，结果是溶解速度下降，即受到了阴极 保护。
控制
铁素体不锈钢 奥氏体不锈钢 1.对敏化态的铁素不锈钢，1.固溶处理： 700~800℃回火处理。 1100~1150 ℃保温、 水冷。 2.降低C含量。 2.降低C含量。 3. Ti、Nb加入形成碳化 物。 4.采用双相钢。
Байду номын сангаас间腐蚀
点腐蚀
1.概念：在不锈钢表 面局部地区，出现向 深处发展的腐蚀小孔， 其余地区不腐蚀或腐 蚀很轻微。 2.危害：材料在均匀 腐蚀不明显的情况下 腐蚀穿孔。例：地下 输油、油气管道，换 热器钢管。
不锈钢典型腐蚀
均匀腐蚀 电偶腐蚀 应力腐蚀开裂(SCC 缝隙腐蚀
)
晶间腐蚀
点蚀
磨损腐蚀
微生物(细菌)腐蚀
均匀（全面）腐蚀
定义：材料整个表面发生腐蚀。 特征：可见、对不锈钢而言危害性最小。
均匀（全面）腐蚀
均匀（全面）腐蚀
影响因素 1.材料所在环境及其变化（氧化性介质、强 氧化性介质、介质的选择性） 2.金属表面的电极电位。 3.介质溶液的浓度、温度等。
缝隙腐蚀
影响因素 1.金属本身对腐蚀的敏感性。 2.介质中氯离子的浓度越高，越容易发生缝 隙腐蚀。溴离子、碘离子 3.溶解氧的浓度若大于0.5ppm时便会引起腐 蚀。 4.一般温度越高，缝隙腐蚀的危险性越大。
影响金属腐蚀的因素
影响金属腐蚀的因素如前所述，腐蚀发生的过程主要依化学反应和电化学反应两种方式来进行。
例如：铁的腐蚀就化学反应的观点而言，其在大气中的氧化过程为：室温时Fe＋1/2 O2 ＋H2 O→ 2Fe（OH）2氢氧化亚铁2Fe（OH）2＋1/2 O2 ＋H2 O→ 2Fe（OH）3氢氧化铁（铁锈）而以电化学反应式表示则为：Fe＋1/2 O2 ＋H2 O →Fe+2＋2 OH-→ 2Fe（OH）3氢氧化铁（铁锈）但这只是反应过程描述的不同，实际上，随环境的改变，各种影响腐蚀因素愈形复杂，它们会使得腐蚀的程度或是型态都跟着改变，并且增加腐蚀的严重性。
例如：大气中原有水份和尘埃，足以影响腐蚀的程度，然而随着工业化程度的增加之外，还加入了各种气体和化合物，像是二氧化硫SiO2、硫化氢H2S等，加上本省海岛地形含有充足的盐份，经由电化学反应，这些物质更助长了材料的腐蚀。
再如：铁置于高温环境中，其腐蚀型态不同于常温下的反应，而是直接与氧结合，形成Fe2O3 (氧化铁)、FeO（氧化亚铁）、Fe3O4（四氧化三铁）等氧化物。
除了大气之外，土壤、溶液、酸碱度、散乱电流等，也都是影响腐蚀的环境因素。
在其它因素方面，如：制品的材料成份、热处理效应、加工效应也在在影响腐蚀的结果。
1、大气在没有湿度存在的大气中，由于没有电解液，腐蚀无法进行反应，因此一般材料的腐蚀速率小到足以忽略，但当大气中的尘埃或不纯物存在时，由于他们会使湿气凝在金属表面，因此即使些微的湿气，腐蚀性就会有很大的差异。
大气因腐蚀性的不同主要分为海岸地带、工业地带、热带、寒带、都市或乡村等类型。
海岸地带大气中所含的盐份与湿气结合，可以形成伽凡尼电池或是氧气浓差电池；工业地带的大气含有碳、碳化合物、硫化物和金属氧化物，其中最主要的腐蚀性成份是二氧化硫，它的主要来源是煤、重油、汽油的燃烧所产生，而含硫化物的酸雨更足以加速腐蚀的进行，对铁而言，由于二氧化硫经反应可以产生H2SO4，H2SO4与铁作用，经由上列反应式之催化，就会使铁产生更大的腐蚀。
第三章1全面腐蚀与局部腐蚀
(3)环境温度温度和介质流动性的影响
❖ 温度升高时，氯等侵蚀性离子在不锈钢等金属表面的积聚 和化学吸附增加，导致钝态破坏的活性点增多，点蚀电位 降低，点蚀密度增加。温度过高(如对Crl8Ni9钢，温度高 于200℃)时，点蚀电位又升高，这可能是由于温度升高， 参与反应的物质的运动速率加快，使蚀孔内反应物的积累 减少及氧溶解度下降的缘故。 一般来讲，溶液的流动对抑制点蚀具有一定的有益作用。 通常认为介质的流速对点蚀的减缓起双重作用，一方面流 速增大有利于溶解氧向金属表面输送，使钝化膜易于形成： 另一方面可减少沉积物在金属表面沉积的机会，抑制局部 点蚀的发生。流速通常对点蚀电位影响不大，但是对点蚀 密度和深度有明显的影响，而流速过高则可能会引起冲击 腐蚀。
1、点蚀的萌生
❖ 点蚀的发生首先是在金属表面的某些敏感位置(点蚀源处) 形成点蚀核，即萌生点蚀孔。生成第一个或最初几个蚀点 所需要的时间称为点蚀萌生的诱导期(或孕育期)，用表示。
点蚀过程是由内因(金属材料的成分和组织结构、表面状态 等因素)和外因(环境介质的成分和温度等因素)共同影响的， 点蚀核的萌生实质上就是钝化膜的局部破坏过程，破坏的 原因有化学的或机械的作用，化学作用的模型目前尚无统 一的认识．较为典型的有穿透模型、吸附模型和钝化成相 膜局部破裂模型等。下面仅以纯金属为对象作简要描述．
第三章1全面腐蚀与局部腐蚀
Contents
1
全面腐蚀
2
局部腐蚀
3
点腐蚀
3.1全面腐蚀与局部腐蚀的比较
❖ 按腐蚀破坏形态的区别可以将金属材料的腐蚀分为全面 腐蚀和局部腐蚀两大类。
❖ 全面腐蚀(General corrosion)是指腐蚀发生在整个金属材 料的表面，其结果是导致金属材料全面减薄。
第三章电化学腐蚀基础
第三章电化学腐蚀基础金属材料与电解质溶液接触时，会发生电化学腐蚀或称湿腐蚀，它是以金属为阳极的腐蚀原电池过程。
工业用金属一般都是还有杂质的，当其浸在电解质溶液中时，发生电化学腐蚀的实质就是在金属表面上形成了许多以金属为阳极，以杂质为阴极的腐蚀电池。
它的工作特点是只能导致金属材料的破坏而不能对外做有用电功的短路原电池。
§3-1 腐蚀原电池一、原电池P33图1是一个最常见的原电池。
中心碳棒是电池的正极，外围的锌皮是负极。
电解质是NH4Cl溶液。
当外电路接通时，灯泡亮。
电极反应为：阳极锌皮上发生氧化反应（使锌原子离子化）：Zn→Zn2++2e阴极碳棒是发生还原反应：2H++2e→H2电池总反应为：Zn+2H+→Zn2++H2在反应过程中，电池的锌皮不断被离子化，并放出电子，在外电路中形成电流。
金属锌的离子化结果就是腐蚀破坏。
一个腐蚀电池必须包括阳极、阴极、电解质溶液和外电路四个部分，缺一不可。
这四个组成部分构成腐蚀电池工作的三个必需的环节。
1 阳极过程金属进行阳极溶解，以金属离子或水化离子形式转入溶液，同时将等量电子留在金属上。
2 阴极过程从阳极通过外电路流过来的电子被来自电解质溶液且吸附于阴极表面能够接受电子的物质，即氧化性物质所吸收，在金属腐蚀中将溶液中的电子接受体称为阴极去极化剂。
3 电流的流动电流的流动在金属中依靠电子从阳极经导线流向阴极，在电解质溶液中则是依靠离子的迁移。
腐蚀电池的三个环节既相互独立又彼此紧密联系和相互依存。
只要其中一个环节受阻或停止工作，则整个腐蚀过程也就停止。
电池中离子的迁移和电子流动的驱动力是电极电位差——电池电动势。
在电化学作用下，单位时间，单位面积上发生变化的物质量称腐蚀速度。
可以证明，腐蚀速度V与腐蚀电流密度i呈正比。
因此可用腐蚀电流密度i来表示腐蚀速度大小。
二、腐蚀原电池腐蚀原电池实质上是一个短路的原电池。
如P33图2，将锌与铜接触并置于盐酸水溶液中，就构成了以锌为阳极，铜为阴极的原电池。
金属常见的腐蚀形式
第四节 缝隙腐蚀
1 缝隙腐蚀：金属部件在介质中，由于金属 与非金属或金属与金属之间形成特别小的 缝隙，使缝隙内介质处于滞留状态，引起 缝内金属加速度腐蚀。 特点：极为普遍，金属与任何材料；
Fe2++2Cl- →FeCl2
FeCl2+2H2O → Fe(OH)2+2HCl → 酸性增加导致金属的更大溶解→ Fe(OH)2在孔口氧化为Fe(OH)3疏松沉淀→ 氯离子不断向孔内迁移→水解pH下降→ 环境不断恶化——由闭塞电池引起孔内酸化 从而加速腐蚀的作用，称“自催化酸化作用”
--
3 影响因素：材料，介质成分，流速和温度 （1）材料
--
2 机理
点蚀为什么要有诱导期？为什么仅在极其 局部的区域内发生？
点蚀核的形成及材料表面状况
金属表面
膜不完整
钝化金属（钝化膜）：溶解—修复
➢ 基底金属与邻近完好钝化膜之间构成局部电池
（基底金属为阳极，钝化膜为阴极）→点蚀核→孔 口介质pH增大→有沉淀生成→ 孔口沉积形成闭塞 电池→保护穴位→酸度增加，腐蚀速度增大（自 催化酸化作用）→蚀坑增大→诱导期结束（进入 高速溶解阶段）
介质温度升高，会使低温下不发生点蚀 的材料发生点蚀。
--
4 防止 （1）从材料角度出发
①选用耐点蚀合金（钼、高纯不锈钢） ②保护表面膜 ③增加壁厚延长蚀孔穿透时间 （2）从环境、工艺角度出发 尽量降低介质中氯离子、溴离子及氧化性金属 离子的含量。 （3）添加缓蚀剂 （4）控制流速（滞流或缺氧下易发生点蚀） （5）电化学保护—阴极保护
并尽量避免大阴极/小阳极的面积组合； （2）施工中可考虑在不同金属的连接处加以绝
缘。（法兰连接处用绝缘材料的垫片） （3）涂料涂覆在阴极性金属，减小阴极面积； （4）缓蚀剂，减缓介质的腐蚀性； （5）设计时要考虑到易于腐蚀的阳极部件在维
金属的常见腐蚀形态及其保护措施
01
02
03
定义
均匀腐蚀是指金属表面整 体均匀地发生腐蚀的的现 象。
原因
一般是由于金属材质或环 境因素导致。
影响
金属整体强度逐渐降低， 结构安全性下降。
局部腐蚀
定义
局部腐蚀是指金属表面局 部位置发生的腐蚀现象。
原因
一般是由于金属内部缺陷 、应力集中、外部冲击等 导致。
影响
局部腐蚀可能导致结构安 全性下降，甚至引发事故 。
触。
塑料涂层
02
将塑料涂层覆盖在金属表面，隔绝腐蚀介质与金属表面的接触
。
电镀
03
在金属表面电镀一层耐蚀性金属，如锌、铬等，提高金属的耐
蚀性。
缓蚀剂防护
添加缓蚀剂
在腐蚀介质中添加缓蚀剂，减缓金属的腐蚀速率。
浸泡处理
将金属浸泡在缓蚀剂中，形成保护膜，减缓金属的腐蚀速率。
气相缓蚀剂
使用气相缓蚀剂，在金属表面形成保护膜，减缓金属的腐蚀速率。
金属腐蚀通常包括腐蚀和氧化，其中腐蚀是金属与环境之间发生电化学反应导致 的破坏，而氧化是金属与环境之间发生化学反应导致的表面层形成氧化膜。
金属腐蚀的危害
金属腐蚀不仅导致材料性能的降低或破坏，还会缩短设备或 构件的使用寿命，增加维护和更换的频率，从而增加成本。
此外，金属腐蚀还会导致安全隐患，如设备或构件的突然失 效，给生产和生活带来不可预测的风险。
电偶腐蚀
定义
电偶腐蚀是指两种不同金属在电 解质溶液中由于电位差而引起的
腐蚀现象。
原因
不同金属在电解质溶液中形成原 电池反应。
影响
加速了较活泼金属的腐蚀速度。
缝隙腐蚀
定义
缝隙腐蚀是指金属表面存在缝 隙时，缝隙内外的金属表面发
材料腐蚀与防护-第三章-金属的电化学腐蚀
气体电极的平衡电位
• 氢电极：将铂浸入酸性溶液中，不断地向溶液内通入氢气 ，于是铂的表面上会吸附氢气。这些吸附的氢与溶液中的 氢离子之间就会发生H2---2H++2e及2H++2e---H2的反应。 反应中放出或吸收的电子均由金属铂收存或供给。当反应 达到动态平衡时，铂与溶液界面上形成稳定的双电层，并 有一个相应的稳定电位。
* Nernst方程的应用
①计算不同浓度下的电极电位数值; ②计算不同pH条件下的电极电位数值;
例1. [Cr2O72-] = [ Cr3+] =1.00 mol/dm3, 求[H] = 10.0 mol/dm3及[H+] =
1.00´10-3 mol/dm3时电对Cr2O72- / +Cr3+ 的电极电位。 解： Cr2O72- + 14 H+ + 6 e = 2 Cr3+ + 7 H2O (1) 当 (H+) = 10.0 mol/dm3 时, 代入Nernst方程： (2) 当 [H+] = 1.00´10-3 mol/dm3 时，代入Nernst方程： 由此可见H+浓度增大，电极电位减小。
（c）金属离子不能进入溶液，溶液中的金属离子也不能沉 积到金属表面。此时可能出现另一种双电层，依靠吸附溶 解在溶液中的气体而形成双电层。
如铂浸在溶有氧的中性溶液中，氧分子被吸附在铂表面，并离解 为原子，再得到铂表面的电子成为负电荷离子，O2—2O;2O+4e--2O2-
双电层的特点：
• （1）双电层分处不同的两相-金 属相（电子导体相）和电解质溶 液（离子导体相）中；
电极反应导致在金属和溶液的界面上形成双电层，双电层两 侧的电位差，即为电极电位，也称为绝对电极电位。
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工业上常用的去极化剂一般是固体。 而在电池中，电池反应的阳极是负极， 阴极是正极，去极化剂用的是二氧化锰， 粉末状态和石墨粉混合后臵于电池中。
去极剂对腐蚀的影响规律如下表：
Ee,D/D.ne≤Ee,Mⁿ⁺/M 去极剂不会腐蚀金属 非钝化体系 活态腐蚀，腐蚀速度随去极剂浓度增大而增 加 活态腐蚀，腐蚀速度随去极剂浓度增大而增 加
微生物腐蚀 铁细菌、硫氧化菌，硫酸盐还原菌，硝 化细菌和反硝化细菌等。
第三节
设备结构因素
“腐蚀是从绘图板开始的”
1、应力 2、表面状态与几何形状 3、异种合金组合 4、结构设计不合理 设备结构设计不合理，往往会使设备留 下许多腐蚀隐患，应当引起足够重视。
习题
1、材料发生腐蚀是，内因是什么？外因又是什么？关 系怎样？ 2、影响腐蚀的材料因素、环境因素以及结构因素各包 括哪些方面？ 3、在同一介质中，为什么不同材质的腐蚀情况不一样？ 4、怎样解释“腐蚀是从绘图板开始的”这句话？举例 说明。
3、温度 腐蚀过程中的阳极与阴极反应的速度均 随温度的上升而增加。 温度的升高还使得金属的钝性发生改变， 使钝化变得困难甚至不能钝化。 温度分布的不均匀，常对腐蚀反应有极 大影响。
4、流速 对于电化学腐蚀的阴极过程处于氧浓度 极化控制时，溶液流速的影响是重要的。 对于非钝化体系，流速增加，极限扩散 电流密度增加，腐蚀速度增加。 对于钝化体系，当u<u临时，其影响同 非钝化体系；当u≥u临时，进入钝化区， 腐蚀速度大大下降，且不随流速的变化 而变化，但当流速太大时，又会产生新 的腐蚀—“磨蚀”，使腐蚀速度再次增 大。
3 、 表面状态 金属表面的粗糙度影响水分及尘粒的吸附， 水与尘粒的吸附，促进金属的腐蚀。 金属表面越是均匀、光滑，耐腐蚀性越好。
4 、内应力 冷加工、焊接及配装均会使金属产生内 部应力，这些应力通常是拉（张）应力， 可以增加局部腐蚀（如应力腐蚀）的敏 感性。
5 、热处理 以消除内应力、使成分均匀化为目的的 热处理，能够提高耐腐蚀性，尤其是对 抑制局部腐蚀的发生更为有效。 不适当的热处理或焊接工艺，可使奥氏 体不锈钢在敏化温度区间停留或反复通 过敏化区，怎加对晶间腐蚀的敏感性。
Ee,D/D.ne>Ee,Mⁿ⁺/M
Ecorr<E临
钝化体系
Ecorr≥E临
ic(E临)<i临
活态腐蚀，腐蚀速度随去极剂浓度增大而增 加
Ecorr≥E临 处于钝态，去极剂浓度高于临界值，金属进 入钝态，腐蚀速度大幅度减小
2、溶液pH值 。 一般在酸性溶液的腐蚀速度随PH值的 增加而减小；中性溶液中，以氧去极化 反应为主，腐蚀速度不受pH值的影响； 在碱性溶液中，金属常有钝化的情况发 生，腐蚀速度下降；对于两性金属，在 强碱性溶液中，腐蚀速度再次增加。
5 、融解盐与阴、阳离子 ①、某些盐类水解后，使溶液的pH值发 生变化，进而对腐蚀过程产生影响。 ②、某些盐类的阴、阳离子对腐蚀过程 有特殊作用，如卤素离子。 ③、亚硝酸钠、重铬酸钾、铬酸钾等氧 化性盐类，开始时，随着这些盐浓度的 增加会促进腐蚀；但当超过某个临界浓 度时，则能使某些金属钝化，从而抑制 腐蚀。
6 、电偶效应 不同的金属和合金常常和腐蚀介质相互 接触，电偶效应总是使处于电偶电池为 阳极的金属材料的腐蚀速率增加。 特别要注意面积效应对阳极腐蚀率的影 响。
第二节 环境因素
1 、去极剂种类与浓度 去极剂的存在，对腐蚀是否有影响，跟 去极剂的平衡电极电位与金属平衡电极 电位的大小以及腐蚀体系有关。 去极剂就是去极化剂。电化学反应中， 电极的极化是不利于反应的。
在电解过程中，由于金属离子的浓 度愈来愈小，因此阴极愈来愈负，同样， 阳极电位愈来愈正。这个叫做极化作用。 为了保持阴极电位不致负到有干扰性的 还原反应产生或阳极电位不致正到有干 扰性的氧化反应产生所加的试剂，称为 去极化剂。它在阴极上优先被还原，或 者在阳极上优先被氧化，以稳定电极电 位。
由于计划作用在阴极和阳极都会发生， 因此去极化剂也是有两种。阴极去极化 剂和阳极去极化剂。
第三章 影响金属腐蚀的因素
1 材料因素（内因） 2 环境因素（外因） 3 设备结构因素
材料是通过环境的作用而发生腐蚀的。
第一节 材料因素
1 、 金属种类 腐蚀的阴极、阳极反应随着金属种类的 不同会有变化。 金属的平衡电位越正，其热力学稳定性 越高，腐蚀倾向越小。
2 、合金元素与杂质 把某种性能有改善作用的元素称为合金 元素，其余一些元素称为杂质。 塔曼定律：合金元素加入量存在一个临 界值，达到该值，合金的耐腐蚀性能才 急剧变化。 “不锈钢”—“锈”（盐酸、海水）有 些合金元素或杂质，随着条件的不同， 或加速腐蚀，或抑制腐蚀。