腐蚀速度
低合金钢腐蚀速度
低合金钢腐蚀速度
低合金钢的腐蚀速度取决于其使用环境和腐蚀介质。
在工业大气中，碳素钢的腐蚀速度为0.1毫米/年，而低合金钢的腐蚀速度为0.08~0.09毫米/年。
然而，在海洋环境中，低合金钢的腐蚀速率有所不同。
在浪花飞溅区，由于表面潮湿、供氧充分，且受到海水飞溅的作用，无海生物污损，低合金钢受海洋大气区和海水潮差区环境的影响最为显著，腐蚀速率达到0.5mm/a。
海水潮差区受海水涨落影响，高潮位时浸没与海水中，低潮位时类似于海洋大气区和浪花飞溅区的环境，受涨落潮的浪涌作用明显。
但由于海水中电解质溶液电阻远小于大气薄液中的电阻，从而容易导通较多的负电荷，使得潮差部分作为宏观电池的阴极，进而被保护，从而腐蚀速率小于海洋大气区和浪花飞溅区。
在海水全浸区，钢铁的腐蚀速度一般为0.1~0.2毫米/年。
但由于全浸在海水电解质溶液中，氧扩散受限制，所以腐蚀速率低于海洋大气区和浪花飞溅区。
但由于海水环境中海水流速、海水盐度、海水中微生物因素等影响，海水全浸区的腐蚀速率要高于海水潮差区。
以上内容仅供参考，如需了解低合金钢在不同环境下的具体腐蚀速度，建议查阅相关文献或咨询材料学专家。
第4章腐蚀动力学
第4章腐蚀动⼒学第四章电化学腐蚀动⼒学－1§4—1 电化学腐蚀速度与极化从热⼒学出发所建⽴起来的电位——pH图只能说明⾦属被腐蚀的趋势，但是在实际中需要解决的问题是腐蚀速度。
⼀. 腐蚀速度。
腐蚀速度的表⽰⽅法有三种。
1. 重量法：⽤腐蚀前后重量变化（只⽤均匀腐蚀，⾦属密度相同）增重法：V+ =(W1-W0)/S0t (g/m2h)失重法：V-=(W0-W1)/S0t (g/m2h)式中：W0——式样原始重量。
W1——腐蚀后的重量（g,mg）S0——经受腐蚀的表⾯积(m2) t——经受腐蚀的时间（⼩时）2. 腐蚀深度法（均匀腐蚀时，⾦属密度不同）可⽤此法表⽰。
D深=V±/d =(W1-W0)/S0td (mm/年) 式中d为⾦属密度⼒学（或电阻）性能变化法。
（适⽤于晶间腐蚀，氢腐蚀等）Kσ=（σbo-σbˊ）/σbo×100% K R =(R1-R0)/R0×100%σbo,R0——式样腐蚀前的强度和电阻σbˊ,R1——式样腐蚀后的强度和电阻3. ⽤阳极电流密度表⽰V¯=Icorr×N/F =3.73*10¯4 Icorr×N (g/m2h)F——法拉第常数96500KN——⾦属光当量=W/n =⾦属原⼦量/⾦属离⼦价数⼆. 极化上⼀章讨论了⾦属电化学腐蚀的热⼒学倾向，并未涉及腐蚀速度和影响腐蚀速度的因素等⼈们最为关⼼的问题。
电化学过程中的极化和去极化是影响腐蚀速度的最重要因素，研究极化和去极化规律对研究⾦属的腐蚀与保护是很重要的。
⾦属受腐蚀的趋势⼤⼩是由其电极电位决定的，将两块不同⾦属置于电解质中，两个电极电位之差就是腐蚀原动⼒。
但是这个电位差数值是不稳定的，当电极上有电流流过时，就会引起电极电位的变化。
这种由于有电流流动⽽造成电极电位变化的现象称为电极的极化。
电极的极化是影响腐蚀速度的重要因素之⼀。
（⼀）极化现象。
腐蚀速度还是腐蚀速率
腐蚀速度还是腐蚀速率？
速率，指的是速度大小，而速度包括速率和方向，即速度的大小和方向。
故速率是标量，速度是矢量。
运动的物体速度不会为零，既然是运动的就会有速度的大小，当然这也是在直线运动的范畴里的。
当曲线运动时，还要考虑线速度和角速度。
以下石油行业标准中皆为腐蚀速率来表示：
1、《SY 0007-1999 钢质管道及储罐腐蚀控制工程设计规范》：2术语（P2）2.0.2腐蚀速率（corrosion rate），单位时间内对金属的腐蚀量。
3基本规定（P5）
2、《SY/T 5329-94 碎屑岩油藏注水水质推荐指标及分析方法》：4油藏注水水质推荐指标，4.2推荐水质主要控制指标（见表1）。
P1
5 油藏注水水质分析方法（P7）
3、《GB/T 10123-88 金属腐蚀及防护术语定义》：2.13 腐蚀速率（corrosion rate）单位时间内金属腐蚀效应的数值。
4、《GB/T10124-88 金属材料实验室均匀腐蚀全浸试验方法》：8试验结果
5、《SY-T5273-2000 油田采出水用缓蚀剂性能评价方法》：。
腐蚀速率的测定
腐蚀速率的测定一、实验目的1.掌握用重量发测定金属腐蚀速度的原理和方法。
2.通过实验进一步了解金属腐蚀现象和原理，了解某些因素（如不同介质、介质浓度等）对金属腐蚀速度的影响。
二、实验原理金属收到均匀腐蚀时的腐蚀速度表示方法一般有两种：一种是用在单位时间内，单位面积上金属损失（或增加）的质量来表示，通常采用的单位是g/(m2h);另一种是用单位时间内金属腐蚀的深度来表示，通常采用单位的是mm/a。
目前测定腐蚀速度的方法有很多种，如重量法、容量法、极化曲线法（极化电阻法）等。
重量法是一种经典的方法，适用于实验室和现场挂片，是测定金属腐蚀速度最可靠的方法之一，可用于检测材料的耐腐蚀性能、评选腐蚀剂、改变工艺条件时检查防腐效果等。
重量法是根据腐蚀前后试件质量的变化来测定金属腐蚀速度的，分为失重法和增重法两种。
当金属表面上的腐蚀产物容易除净且不至于损坏金属本体时常用失重法；当腐蚀产物完全牢靠地附着在试件表面时，则采用增重法。
工业生产中测定金属腐蚀速度的方法，是把金属材料做成试验小件，放在腐蚀环境中（如化工设备、大气、海水、土壤或实验介质中），经过一定时间之后，取出并测量其质量及尺度的变化，计算其腐蚀速度。
本实验中，是把金属做成一定形状和大小的试件，经过表面预处理之后，放在腐蚀介质中，经过一段时间后取出，并测量其质量及尺度的变化，再计算其腐蚀速度。
三、实验仪器及药品1.实验仪器游标卡尺、毛刷、干燥器、分析天平、烧杯、量筒、温度计、玻璃棒、滤纸。
2.实验药品丙酮、去离子水、20%硫酸溶液、水样四、实验步骤1.每组自实验室领取两块长方形碳钢试样。
2.为了消除金属表面原始状态的差异，以获得均一的表面状态，试样需要打磨。
3.试样编号，用钢印将试样打上号码，以示区别。
4.测量试样尺寸：用游标卡尺准确测量试样尺寸，计算出试样面积，并将数据记录在表中。
5.试样表面除油：首先用毛刷，软布在流水中清除试样表面粘附的残屑，油污，然后用丙酮清洗脱脂用滤纸吸干，经出油后的试样避免再用手摸，用干净纸包好，放入干燥器中干燥24小时。
腐蚀速度的计算公式
腐蚀速度的计算公式：之巴公井开创作
创作时间：二零二一年六月三十日
(W1－W2)×87600
X＝───────── mm/a
A·T·D
X──试片腐蚀速率 mm/a
W1──试片试前称重 g
W2──试验后试片称重 g
87600──计算常数
A ──试片概况Байду номын сангаас cm2
T ──试验时间 h
D ──试片材质密度 g/cm3
(27.4r)
2.2×105
mg/(dm2·d)
×10-3
×10-3
1
103
μg/(dm2·d)
×10-6
4.63×10-6
10-3
1
注：非括号内数值指碳钢材质换算结果；r为金属重度(g/cm3)
创作时间：二零二一年六月三十日
几种罕见金属的重度
金属
重度（g/cm3）
金属
重度（g/cm3）
低 碳 钢
不 锈 钢
低合金钢
硅 铸 铁
海军黄铜
灰 铸 铁
黄 铜
铅
紫 铜
钛
铜
铝
腐蚀速度的换算
单元
克/(米2·小时)
第1章腐蚀概述 第4节腐蚀速度的表示方法
第一章 腐蚀概述
第一节 腐蚀的定义 第二节 腐蚀的特点 第三节 腐蚀的分类 第四节 腐蚀速度的表示方法
2017/9/3
材料防护与资源效益
第四节 腐蚀速度的表示方法
材料受到腐蚀后，其外形、厚度、质量、
机械性能、金相组织等都会发生变化。
这些性能的变化率都可用来表示腐蚀的程
度，即腐蚀速度。
示腐蚀速度，即将一定时间内耗损的质量，通过质量、
体积（厚度面积）、密度之间的关系，换算成单位时 间内的厚度损失。
t =(- 365 24) 10/[(100)2 ] =(- 8.76)/
式中 t--以腐蚀耗损的厚度表示的腐蚀速度，mm/a； --金属的密度，g/cm3。
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材料防护与资源效益通常用单源自时间内单位表面耗损的质量或厚度来表示腐蚀速度，也可用电流密度表示腐
蚀速度。
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材料防护与资源效益
1 用单位时间内单位表面耗损的质量表示均匀
腐蚀速度
对于均匀腐蚀的腐蚀速度，常用单位时间内单位 表面腐蚀耗损的质量来表示。
腐蚀耗损一般导致失重，但也可能增重。 失重是腐蚀前的质量与清除腐蚀产物后质量间的 差值；增重是腐蚀后带有腐蚀产物的质量与腐蚀前质 量间的差值。
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材料防护与资源效益
因为在电化学腐蚀过程中，被腐蚀的金属作
为阳极，发生氧化反应而不断被溶解，同时释放
出电子。
释放出的电子数量越多，亦即输出的电量越
多，意味着金属被溶解的量越多。
显然，金属电极上输出的电量与金属电极的
溶解量之间的定量关系符合法拉第定律
（Faraday’s law）：Q= nFm/M。
（2）对于局部腐蚀，以腐蚀耗损的厚度表 示腐蚀速度，是直接测量一定时间内局部腐蚀损 失的厚度，单位一般也是mm/a。
金属腐蚀速度的测定方法
金属腐蚀速度的测定方法金属腐蚀速度的测定方法金属腐蚀是金属材料在环境中与氧气、水或其他化学物质相互作用而发生的化学反应，导致金属表面被破坏、腐蚀甚至损坏。
为了准确评估金属材料的耐腐蚀性能，科学家和工程师们开发了多种方法来测定金属腐蚀速度。
1. 重量损失法：这是一种最常用且简单的测定金属腐蚀速度的方法。
它基于金属腐蚀后的质量减少来计算腐蚀速率。
实验时，金属试样在特定环境中暴露一段时间后，取出并清洗，然后测量其质量变化。
通过将质量损失除以暴露时间，可以得到金属的腐蚀速率。
2. 电化学测量法：这是一种基于电化学原理的测定金属腐蚀速度的方法。
它通过测量金属试样与电解质溶液之间的电流和电势差来评估腐蚀速率。
常用的电化学测量方法包括极化曲线法、极化电阻法和交流阻抗法等。
这些方法能够提供关于金属腐蚀机理和速率的详细信息。
3. 放射性示踪法：这是一种利用放射性示踪剂来测定金属腐蚀速度的方法。
放射性示踪剂被添加到金属试样或腐蚀介质中，通过测量示踪剂的衰变速率来推断金属腐蚀的速率。
这种方法可以在实际工业应用中提供准确的腐蚀速度测量结果。
4. 表面形貌分析法：这是一种通过观察和分析金属表面形貌变化来测定腐蚀速度的方法。
它可以使用光学显微镜、扫描电子显微镜或原子力显微镜等仪器来观察金属试样的表面形貌变化。
通过比较不同时间点的表面形貌，可以间接评估金属腐蚀速度。
这些方法各有优劣，可以根据实际需求和条件选择合适的方法来测定金属腐蚀速度。
同时，为了提高测量准确性，应注意控制实验条件，如温度、湿度和溶液浓度等。
此外，还可以结合多种方法进行综合评估，以获得更全面的腐蚀速度数据。
腐蚀速度的表示方法有哪些
腐蚀速度的表示方法有哪些?
腐蚀速度又称腐蚀率，通常表示的是单位时间的平均值。
有以下
表示方法。
(1)质量变化表示法用单位时间单位面积上质量的变化来表示腐
蚀速度。
常用的单位是毫克/(分米2·天)[mg/(dm²·d)],简写为mdd;有时也用克/(米²·时)[g/(m²·h)]或克/(米²·天)[g/(m²·d)]来表示。
(2)腐蚀深度表示法用单位时间内的腐蚀深度来表示腐蚀速度。
常用的单位是毫米/年(mm/a)。
在欧美常用的单位是密耳/年(mil/a,mpy),即毫英寸/年。
1mil(密耳)=10-3in(英寸);lin=0.0254m;1mpy=0.0254mm/a。
(3)机械强度表示法适用于表示某些特殊类型的腐蚀，即用前两种表示法都不能确切地反映其腐蚀速度的，如应力腐蚀开裂、气蚀等。
这类腐蚀往往伴随着机械强度的降低。
因此可测试腐蚀前后机械强度的变化，如用张力、压力、弯曲或冲击等极限值的降低率来表示。
(4)采用腐蚀电流密度表示腐蚀速度是电化学测试方法。
常用的单位是微安/厘米2(μA/cm²)。
1μA/cm²=0.0117mm/a。
上述四种方法中，现场一般采用(1)、(2)两种。
几种常用腐蚀速度的单位换算关系如下表。
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最大腐蚀速度计算公式为vmax =h/t。
(1)式中, vmax为最大腐蚀速度; h 为最大腐蚀孔深度; t 为埋藏年限。
采用深度计测量接地体上h ,精确到0101 mm。
为了测量试件上最大深度,至少要测量5 个最深的孔,每一腐蚀坑测量3 次,取其平均值,然后利用式(1) 计算接地体的vmax 。
接地体原始重量则根据接地体的体积和密度进行计算,原始重量与除锈后的称重之差即为接地体的腐蚀失重。
对于金属全面腐蚀的程度的判定包括腐蚀前后重量变化和厚度(深度) 变化表示的腐蚀率。
金属局部腐蚀表现为孔蚀,孔蚀在小孔部位反映出腐蚀深度的变化,其他部位基本没有变化,金属损失很小,而引起破坏事故的往往是最深的孔[14 ] ,所以用最大腐蚀速度判定局部腐蚀。
以腐蚀重量变化表示的腐蚀率是单位时间内被腐蚀物的单位面积上因腐蚀引起的重量变化,称为平均腐蚀率。
其计算公式为Ra =Δm/A t。
式中, Ra 为平均腐蚀率; A 为试件曝露面积;Δm 为质量损失。
以腐蚀深度表示的腐蚀率是在单位时间内被腐蚀金属的厚度变化,称为深度腐蚀率。
其计算公式为Rh =Δm/dA t。
式中, Rh 为深度腐蚀率; d 为材料密度。
采用孔蚀因素α评价接地体的腐蚀不均匀程度, α越大,腐蚀的不均匀性愈高。
其中α= vmax / Rh 。
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关键词：变电站；地网；电化腐蚀220kV水贝变电站系深圳供电局一个重要的枢纽变电站，担负着罗湖区、香港等地的供电任务。
该变电站自1980年建成投运以来已运行了20多年。
经检查发现，其地网主母线钢材已遭严重腐蚀，危及系统安全运行。
根据深圳供电局的工作安排，深圳市长科防雷技术有限公司于2004年10月20日~11月20日对该地网进行了历时1个月的开挖检查。
1 地网的自然情况该地网自然情况列于表1。
2 检查数量为了配合变电站接地网的改造工作，对变电站地网进行了全面检查。
由于地网面积内土壤的电阻率比较均匀，水平地网开挖了16处，为总长度的10%，垂直接地体检查的数量为垂直接地体总数的10%，引下线应为总引下线数量的10%，网格搭接处、电缆沟长度均为各自总量的10%，可基本反映地网的被腐蚀程度。
3 检查办法（1）直观法。
用肉眼观察其腐蚀情况，用卡尺测量其直径，计算腐蚀程度。
（2）称重法。
用电子称称其质量，检查腐蚀情况。
4 检查结果该地网在1993年第二次地网改造时选用了18的镀锌圆钢，现开挖检查时发现，地网圆钢被腐蚀比较严重，有的地方已损坏了1/3，损坏最严重的地方直径已不足10mm，无法满足短路电流热稳定的要求。
各种缺陷检查结果列于表2。
另外，还存在以下缺陷：设备接地接触不良有4处；设备未接地的有2处；引下线与接地网连接超过3m的有10处；水平地网埋深不足，小于0.6m的有10处，共100m。
综上所述，地网腐蚀最严重的地方是接地引下线与地面的交界处和拐弯的地方，其次是电缆沟内。
腐蚀的原因主要是电化学腐蚀，这与变电站地网的土壤结构和施工质量有关，与引下线通过的电流无关。
如按腐蚀程度排序，最严重的是电缆沟中的接地带腐蚀，其次是引下线腐蚀，再其次是地网内水平接地带腐蚀。
5 腐蚀原因分析5.1 电缆沟内接地带的腐蚀电缆沟内接地带腐蚀比较严重，从开挖的情况来看，电缆沟内的扁钢已从原来5mm的厚度降到3.75mm，腐蚀率为65%。
因为电缆沟内比较潮湿，潮气在扁钢表面形成了许多水珠或水膜，氧气在水珠和水膜中浓度不均匀，这样在水珠的边缘与中心之间形成了气浓差腐蚀电池，边缘部分为阴极，中心部分为阳极，造成接地扁钢的腐蚀。
相对湿度从90%增加到100%时，腐蚀量将增大20倍左右；如果相对湿度小于65%，则对接地体无太大的影响。
图1为扁钢被腐蚀的情况。
表1 地网的自然情况地网大小水平接地极网格情况垂直接地极电缆沟情况引下线长/m宽/m面积/m2规格/mm数量/m平均网格距离/m网格数/个规格/mm极数/个电缆沟内敷设长度/m水平地网跨接数目/个规格/mm数量/根2231373055118126605850L50×58010006022460表2 各种缺陷检查结果主接地网腐蚀引下线电缆沟垂直接地体腐蚀率最严重的情况腐蚀率最严重的情况腐蚀率最严重的情况腐蚀率最严重的情况100%占原钢直径的70%100%占原钢直径的68%100%占原钢直径的65%100%占原钢厚度的80%5.2 接地引下线的腐蚀原因地网的接地引下线普遍已被腐蚀，无论在大电流入地处还是无电流入地处，腐蚀的结果均一样。
运行10年之后的地网，圆钢已被腐蚀一半左右，见图2图1 电缆沟内接地带扁钢的腐蚀情况图2 已被腐蚀一半左右的圆钢（1）电化学腐蚀。
引下线一半是在地上，一半是在地下，地下土壤内含氧量较少，地上含氧量较大，因而形成离子移动，地下的水和氧反映成（OH）-1并向阳极移动，Fe2+和（O H）-1反应生成Fe（OH）2，并在Fe表面沉积为铁锈，造成腐蚀。
（2）宏电池腐蚀。
当引下线一半在地下一半在地上，处于2种物质的界面处会形成“宏电池”，导致地网腐蚀。
（3）接地引下线垂直部分的地下拐弯处被腐蚀的原因有2个，一个是电化学腐蚀，一个是拐弯处铁的应力损坏。
在铁弯曲的时候，尤其是硬性弯曲的时候，会导致铁表面撕裂，造成铁表面电化学过程不均匀，裂纹的尖端部分会成为腐蚀的活性点，裂纹愈大，腐蚀愈加严重。
5.3 水平地网腐蚀原因水平地网被腐蚀的结果如图3所示。
主要原因是接地体的截面积小，土壤里盐和碱的成分较高，加剧了接地体的腐蚀。
图3 运行10年的Φ18圆钢直径只剩12mm6 防腐蚀措施6.1 提高导体的截面积接地体截面积偏小是地网寿命降低的主要原因。
按照DL/T 621—1997《交流电气装置的接地》的规定，接地线的最小截面积为式中，S g为接地线的最小截面积，mm2；I g为入地的短路流，A；t e为短路等效持续时间，s；c为接地材料的热稳定系数。
水贝变电站入地短路电流为4000A，入地电流等效持续时间最长为3s，则计算结果列于表3。
表3 按各国标准计算接地体的最小截面参照的各国标准DL/T 621—1997IEEE 80—2000BS 7470—1991截面积/mm2134.7165.6170.5由表3可见，按我国公式计算的钢体截面积小于用其他国家公式计算的截面积。
按我国公式计算，水贝变电站地网的寿命为式中，N为使用寿命，年；为钢材截面直径,mm；为地网要求最小截面直径,mm；R 为1年的腐蚀率，%。
1983年用的14圆钢，现在的直径只剩下不到2mm，年腐蚀率为5%;1993年用18镀锌圆钢，最严重的地方只剩下12mm，年腐蚀率为3.7%。
可见水贝变电站的年腐蚀率普遍高于广东省其他地区。
广东地区普遍的土壤腐蚀率见表4。
表4 广东地区的土壤腐蚀率序号金属性质年腐蚀率R/%1普通钢材32铜13镀锌钢材2水贝变电站地网短路电流暂定为4000A，动作时间为3s，热稳定系数为70，按我国标准，最小截面积为选用直径为15mm的圆钢，运行寿命为30年的最小截面积为由公式代入数值为得出目前敷设的地网为22圆钢，按上述计算其运行寿命为6.2 改用铜材敷设如采用铜材敷设，电流暂定为4000A,动作时间为3s，热稳定系数为210，最小截面积为铜敷设的年腐蚀率为1%，运行寿命为30年时的截面积为即如果地网运行30年，短路电流不变，可选用截面积为116mm2、直径为13mm的圆铜。
6.3 使用铜和用钢的造价比每吨铜按市价18000元，每吨镀锌圆钢按6000元计算，建1座220kV普通型变电站地网的造价列于表5。
由表5可见，铜和钢的造价比为1.2倍，铜比钢略高，但铜地网可运行30年，而钢地网寿命只有9年，如果按运行30年考虑，仅材料一项，用铜比用钢可节约28万元。
表5 220kV变电站地网用铜和用钢的投资比较材料直径规格/mm数量/t单价/元·t-1总价/元地网寿命/年铜Φ1310.411800018738030钢Φ2226600015600096.4 改善施工工艺的措施（1）改善电缆沟内的施工工艺。