工业腐蚀与预防措施

2018年10月21日
第六章 工业腐蚀与预防措施
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3．防止或减少缝隙腐蚀的措施：
(1) 设计要合理，尽量避免缝隙。设计时应避免积水处， 设计容器时要使液体能完全排净，要便于清理和去除污垢。 (2) 焊接比铆接或螺钉连接好。对焊优于搭焊。 (3) 螺钉接合结构中可采用低硫橡胶垫片，不吸水的垫 片(聚四氟乙烯)。 (4) 如果缝隙难以避免时，则采用阴极保护，如在海水 中采用锌或镁的牺牲阳极法。
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2．腐蚀机理 由于缝隙中积液流动不畅，逐渐使缝内外构成浓差电池和 阴极还原反应。阳极、阴极反应可分别表示为：
上述反应使氧逐渐消耗，由于积液流动不畅，氧很难补充， 且腐蚀产物对缝隙起了进一步阻塞作用，但缝内阳极溶解借助 缝外阴极反应仍可进行。生成过多的Me+使缝内外电平衡破坏， 促进溶液内Cl-离子等迁入缝内形成金属盐。盐水解生成游离 酸加快了金属的溶解速度。Me+ 的增多，由于自催化作用使 上述过程更加活跃，造成腐蚀更加严重。
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第二节 工业腐蚀的典型类型
一、全面腐蚀 全面腐蚀是指金属结构的整个表面或大面积的程度相 同的腐蚀，也称作均匀腐蚀。在全面腐蚀中，金属以一定 的速度被腐蚀介质所溶解，金属结构逐渐变薄。而局部腐 蚀是指金属结构特定区域或部位上的腐蚀。 全面腐蚀的速度，以金属结构单位时间内，单位面积 的质量损失表示，如 mg· dm-2 ． D-1 ， g· m-2 ． H-1 ；也可用金 属每年腐蚀的深度，即金属构件每年变薄的程度来表示， 如mm· a-1。
第一节 工业腐蚀及其危害
一、工业腐蚀概述
金属腐蚀是金属与周围介质发生化学、电化学或物理作用 成为金属化合物而受破坏的一种现象。 1、工业腐蚀定义：是指材料在周围介质作用下产生的破坏。 2、 原因：可以是化学的、物理的、生物的、机械的等等。 材料的腐蚀类似于物质的风化，只是速度要快得多。
工业腐蚀主要是由于原材料中含有的以及过程中生成的腐 蚀性成分造成的。大气中的杂质、水中的微量氯和溶解氧也会 产生腐蚀作用。可以毫不夸大地说，现代工业过程是在腐蚀的 环境和气氛中进行的。
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二、缝隙腐蚀
是局部腐蚀的一种形式，它可能发生于溶液停滞的缝 隙之中或屏蔽的表面内。这样的缝隙可以在金属与金属或 金属与非金属的接合处形成，例如，在与铆钉、螺栓、垫 片、阀座、松动的表面沉积物以及海生物相接烛之处形成。
缝隙腐蚀示意图
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渗碳是指一氧化碳、烃类等含碳物质在高温下与 钢接触分解成游离碳，并渗入钢内形成碳化物的过 程。 脱碳是指钢中渗碳体在高温下与气体介质如水蒸 气、氢、氧等，发生化学反应引起渗碳体脱碳的过 程。渗碳和脱碳均能使钢表面硬度和疲劳极限下降。 氢腐蚀：氢介质与金属中的碳反应使金属脱碳的 过程。
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二、腐蚀机理 1. 化学腐蚀 化学腐蚀是指周围介质对金属发生化学作用而造成的 破坏。工业中常见的化学腐蚀有金属氧化、高温硫化、渗 碳、脱碳、氢腐蚀等。 金属氧化：金属在干燥或高温气体中可与氧反应造成 腐蚀。氧化过程可表示为 2Me+O2≒2MeO 式中 Me表示金属。 高温硫化：是指含硫介质如硫蒸气、二氧化硫、硫化 氢等，在高温下与金属作用生成硫化物的腐蚀过程。特别 是在有水蒸气存在的条件下，二氧化硫与水反应生成亚硫 酸，硫化氢则成为氢硫酸，高温硫化腐蚀状况会加重。
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2．电化学腐蚀
金属材料与电解质溶液接触时，由于不同组分或组成 的金属材料之间形成原电池，其阴、阳两极之间发生的氧 化还原反应使某一组分或组成的金属材料溶解，造成材料 失效。这一过程称为电化学腐蚀。 两种不同金属在溶液中直接接触，因其电极电位不同 而构成腐蚀电池，使电极电位较负的金属发生溶解腐蚀， 则称之为电偶腐蚀，或接触腐蚀（Mg和Fe在盐酸中）。工 程上不乏不同金属材料间的接触，电偶腐蚀这类电化学腐 蚀屡屡发生。
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1．缝隙腐蚀产生的条件 金属表面上由于存在异物或结构上的原因会造成 缝隙，此缝隙的宽度一般在0.025mm～0.1mm范围内。 几乎所有的金属、所有的腐蚀性介质都有可能引起 金属的缝隙腐蚀，其中以依赖钝化而耐蚀的金属材料 和以含C1－的溶液最易发生此类腐蚀。
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3、腐蚀的形式 ： 1）按照腐蚀的环境或起因：有大气腐蚀、土壤腐蚀、海 洋腐蚀、生物腐蚀、水腐蚀、非水溶液腐蚀等。 2）按照腐蚀的结果或表现形式，有点腐蚀、缝隙腐蚀、 晶间腐蚀、应力腐蚀裂纹、腐蚀疲劳、磨损腐蚀等等。 腐蚀无处不在，种类繁多。为了制定防腐对策，需要对装 置选材、装置设计、原材料及冷却水中的杂质以及运转条件等 进行详尽研究，加大力度、综合治理，从而防止或减缓腐蚀性 破坏。
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金属材料的耐腐蚀性，依其腐蚀速度分为四个等级， 列于下表。
当发生全面腐蚀时，村料由于腐蚀而逐渐变薄，甚至 材料腐蚀失效。不锈钢在强酸和强碱中可能呈现全面腐蚀。 全面腐蚀所引起的失效问题并不怎么令人担心，因为，这 种腐蚀通常可以通过简单的浸泡试验或查阅腐蚀方面的文 献资料而预测它。
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电化学腐蚀是最常见的腐蚀，金属腐蚀中的绝大 部分均属于电化学腐蚀。如在自然条件下（如海水、 土壤、地下水、潮湿大气、酸雨等）对金属的腐蚀通 常是电化学腐蚀。 金属材料与电解质溶液接触时，由于不同组分或组 成的金属材料之间形成原电池，其阴、阳两极之间发 生的氧化还原反应使某一组分或组成的金属材料溶解， 造成材料失效。