第五章金属在各种环境中的腐蚀
金属的腐蚀与防护完整版PPT课件
对实验数据进行处理和分析，提取金属内部或表面的缺陷信息，评 估金属的腐蚀程度和剩余寿命。
06 金属防护工程实践案例 分享
石油化工行业金属设备防护案例
案例一
某石化公司炼油厂塔器设备腐蚀防护。采用高分子复合涂层技术进 行防护，有效延长了设备使用寿命。
案例二
某油田输油管道腐蚀防护。采用阴极保护技术，结合涂层保护，降 低了管道的腐蚀速率。
阴极保护法
01
将被保护金属与外加直流电源的负极相连，使其成为阴极而防
止金属腐蚀的方法。
阳极保护法
02
将被保护金属与外加直流电源的正极相连，使其处于阳极电位
下成为钝态或致钝而防止金属腐蚀的方法。
牺牲阳极保护法
03
在被保护金属上连接电位更负的金属或合金作为阳极，使其在
腐蚀介质中优先溶解，从而保护被连接金属的方法。
金属的腐蚀与防护完 整版PPT课件
目录
CONTENTS
• 金属腐蚀概述 • 金属腐蚀类型及特点 • 金属防护方法及原理 • 不同环境下金属腐蚀与防护策略 • 金属腐蚀实验方法与检测技术 • 金属防护工程实践案例分享
01 金属腐蚀概述
腐蚀定义与分类
腐蚀定义
金属与周围环境发生化学或电化学 反应，导致金属性能劣化的现象。
案例三
某变电站高压开关柜金 属外壳腐蚀防护。采用 阴极保护技术，结合涂 层保护，降低了金属外 壳的腐蚀速率。
交通运输领域金属部件防护案例
案例一
某地铁列车车体腐蚀防护。采用 不锈钢车体材料，结合电化学保 护技术，提高了车体的耐蚀性。
案例二
某汽车制造厂车身钢板腐蚀防护。 采用镀锌钢板材料，结合涂层保 护技术，延长了车身的使用寿命。
金属在各种环境中的腐蚀.ppt
4.1.2.2 腐蚀机理
• 大气腐蚀条件不同，锈层成分和结构是很复杂。
• Evans认为大气腐蚀的锈层处在潮湿条件下，锈
层起强氧化剂作用,在锈层内阳极反应发生在金
属/Fe3O4界面上：
•
Fe → Fe2+ +2e
(4-3)
• 阴极反应发生在Fe3O4/FeOOH界面上:
• 6FeOOH + 2e → 2 Fe3O4 + 2H2O
• 锈层参与了阴极过程。
(4-4)
• 锈层内发生Fe3+→Fe2+的还原反应，锈层参与了 阴极过程。
• 锈层干燥时，外部气体相对湿度下降时，锈层和 底部基体钢在大气中氧的作用下，锈层重新氧化 成Fe3+的氧化物；
• 在干湿交替的条件下，锈层加速钢腐蚀过程。
• 碳钢锈层结构一般分内外两层：
• 内层紧靠钢和锈的界面上，附着性好，结构较致 密，主要由致密的带少许Fe3O4晶粒和非晶 FeOOH构成；
方法是非常必要的。
4.1.1 大气腐蚀的分类
• 全球范围大气主要成分几乎不变的，其中的水分含量 将随地域、季节、时间等条件而变化。
• 参与大气腐蚀过程的是氧和水气，二氧化碳。根据金 属表面的潮湿程度的不同，把大气腐蚀分为三类:
1)干大气腐蚀 干大气腐蚀是在金属表面不存在液膜层 时的腐蚀。特点是在金属表面形成不可见的保护性氧 化膜(1~10nm)和某些金属失泽现象。
• 石油、煤等燃科的废气中含SO2最多，在城市和 工业区SO2的含量可达0.1~100mg/m3。
1)Air很纯, 很小, 随湿度增加仅有轻微增加。 2)污染空气，相对湿度<70%时，长期暴露， V 也
很小；有SO2存在，当相对湿度略>70%，腐蚀 速度急剧增加。 3)硫酸铵和煤烟粒子污染的空气加速金属腐蚀。
第五章金属在各种环境中的腐蚀
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2.4防止海水腐蚀的措施
• 1）研制和应用耐海水腐蚀的材料。 如：铁、镍、铜及其合金，耐海水钢。
• 2）阴极保护。 腐蚀最严重处采用护屏保护较合理，亦可采用简易可行的牺牲阳极法。
• 3）涂层。 除应用防锈油漆外，还可采用防止生物玷污的双防油漆，对于潮汐区和飞
溅区的某些固定的钢结构可以使用蒙乃尔合金包覆。
其寿命一般有几年。 *镍及其合金在碱液中的腐蚀
镍及其合金对于高温高浓度的碱耐蚀性很好，所以广泛用于制碱业。镍实际上 适合各种浓度和温度的碱液，其耐蚀性一般与合金含镍量成正比。 *两性金属在碱液中的腐蚀 铝、锌、锡等两性金属在碱溶液中不耐蚀。钛、钽、铌等在碱溶液中耐蚀性也 不好。在热碱中，钽的耐蚀性更差。
• （3）微生物引起的腐蚀。
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3.3防止土壤腐蚀的措施
• 1）采用涂料或包覆玻璃布防水。 • 2）采用电化学保护，多采用牺牲阳极法，阴极保护与涂料联合使用效果更好。 • 3）采用金属涂层或包覆金属，镀锌层等。
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第四节 金属在工业环境中的腐蚀
4.1金属在酸溶液中的腐蚀
• 氧化性酸与非氧化性酸对金属的腐蚀情况大不相同。 非氧化性酸的特点：腐蚀的阴极过程基本上是氢去极化过程，增加溶液酸度 相应地会增加阴极反应，并使金属腐蚀速度增加。
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第二节 金属在海水中的腐蚀
2.1 海水腐蚀特点 • 1. 盐类及导电率 • 2. 溶解氧 • 3.海水的电化学特点
2.2影响海水腐蚀的因素
• 盐类 • 海水中溶解氧 • 海洋生物和腐烂的有机物 • 海水的温度、流速 • PH值
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2.3海水中常用金属材料的耐蚀性
• 金属材料在海水中的耐蚀性差别很大，其中耐蚀性最好的是钛合金和Cr-Ni合金，而铸铁 和碳钢耐蚀性较差。不锈钢的均匀腐蚀速度虽然很小，但在海水中易产生点蚀。
金属在海水环境中的腐蚀
4.2.1.2 溶解氧 • 海水中溶解氧，是海水腐蚀的重要因素。 • 正常情况下海水表面层被空气饱和； • 氧的浓度随水温一般在(5~10)×10-6cm3/L 范围内变化。 • 由表4-4可见，盐的浓度和温度愈高，氧 的溶解度愈小。
表4-4 氧在海水中的溶解度
4.2.1.3 海水的电化学特点
4.2 金属在海水中的腐蚀
• 海洋占地球表面积70%，海水是自然界中数量最大且 具有腐蚀性的天然电解质。我国海岸线长达18000km， 海域广阔。 • 沿海地区的工厂常用海水作为冷却介质，冷却器的 铸铁管在海水作用下，一般只能使用3~4年； • 海水泵的铸铁叶轮只能使用3个月左右； • 碳钢冷却箱内壁腐蚀速度可达1mm/a以上。 • 海洋开发受到重视，海上运输工具、海上采油平台， 开采和水下输送及储存设备等金属构件受到海水和 海洋大气腐蚀的威胁愈来愈严重； • 研究海洋环境中金属的腐蚀及其防护有重要意义。
6)海洋生物 • 海洋生物在船舶或海上构筑物表面附着形 成缝隙，易诱发缝隙腐蚀。 • 微生物的生理作用会产生氨、CO2和H2S 等腐蚀物质，如硫酸盐还原菌作用产生 S2- ,会加速金属腐蚀。
4.2.3 海水中常用金材料的耐蚀性
• 金属材料在海水中的耐蚀性差别很大； • 钛合金和Ni-Cr合金耐蚀性最好； • 铸铁和碳钢耐蚀性较差。 • 不锈钢的均匀腐蚀速度很小； • 在海水中易产生点蚀。 • 常用金属材料耐海水腐蚀性能表4-6。
1)多数金属,除特别活泼金属镁及其合金外,海水中的腐蚀 过程都是氧去极化过程, 腐蚀速度由氧扩散过程控制。 2)大多数金属(铁、钢、锌等)，在海水中发生腐蚀时，阳 极过程的阻滞作用很小, 海水中Cl-离子浓度高,海水中用 增加阳极阻滞方法来减轻海水腐蚀的可能性不大, 添加 合金元素钼, 才能抑制Cl-对钝化膜的破坏作用，改进材 料在海水中的耐蚀性。 3)海水电导率很高, 电阻性阻滞很小, 对海水腐蚀,微观电池 的活性较大, 宏观电池活性也较大。在海水中, 异种金属 接触引起的电偶腐蚀有相当大的破坏作用。如舰船的青 铜螺旋桨可引起远达数十米处的钢船壳体的腐蚀。 4)海水中金属易发生局部腐蚀破坏。如点蚀，缝隙腐蚀， 湍流腐蚀和空泡4.2.1.1 盐类及导电率 • 海水为腐蚀性介质，特点是含多种盐类，盐分 中主要是NaCl，常把海水近似地看作质量分 数为3%或3.5%的NaCl溶液。 • 盐度是指1000g海水中溶解固体盐类物质的总 克数，一般海水的盐度在3.2％~3.75％之间， 通常取3.5％为海水的盐度平均值。 • 海水中氯离子的含量很高，占总盐量的 58.04%，使其具有较大腐蚀性。 • 海水平均电导率为4×10-2S/cm，远超过河水 和雨水的电导率。
自然环境中金属的腐蚀
自然环境中金属的腐蚀自然环境中，金属的腐蚀是一种常见的现象。
金属腐蚀指的是金属与周围环境发生化学反应，导致金属表面发生损坏。
金属腐蚀不仅会对金属材料本身造成损害，还会对环境和人类造成不良影响。
本文将介绍金属腐蚀的原理、影响因素以及防腐措施。
首先，金属的腐蚀是由于金属与氧气、水和其他化学物质之间的反应而引起的。
金属腐蚀的主要原理是电化学反应。
金属在电解质溶液中放电，被溶液中的阴离子氧化，并释放出电子。
在金属表面产生一个阳极区和一个阴极区，阳极区发生金属溶解，而阴极区则减少金属表面的反应。
金属腐蚀的速度在很大程度上取决于环境因素。
其中，氧气和水是金属腐蚀的主要因素。
水中的氧气与金属发生氧化反应，形成金属氧化物。
这种氧化反应是金属腐蚀的根本原因。
此外，温度、湿度、盐度、酸碱度等环境条件也会影响金属腐蚀的速度。
例如，高温和湿度会加速金属腐蚀的发生，而酸性环境也会增加金属腐蚀的程度。
金属腐蚀不仅会对金属材料本身造成损害，还会对环境和人类健康造成不良影响。
金属腐蚀会导致金属材料的强度降低，减少其使用寿命。
此外，金属腐蚀还会产生有害物质，如氧化物、盐和酸等，这些物质会对环境造成污染。
例如，铁腐蚀会生成铁锈，不仅对钢结构的稳定性造成威胁，还会对土壤和水体造成污染。
金属腐蚀还会导致环境中的金属离子增加，从而对生物体产生毒害。
为了延长金属材料的使用寿命，并减少金属腐蚀对环境和人类的危害，我们需要采取一系列的防腐措施。
其中，最常见的方法是涂层保护。
利用涂层可以将金属与周围环境隔离，降低金属表面与空气和水接触的机会，从而达到防止金属腐蚀的效果。
涂层材料通常有油漆、漆膜、聚合物薄膜等，其具有隔离作用，可以保护金属免受外界环境的侵蚀。
此外，金属腐蚀还可以通过电化学方法来防止。
例如，将金属与另一种更容易腐蚀的金属连接在一起，将使腐蚀发生在后者上，而保护前者。
这种方法被称为阴极保护。
此外，还可以通过阳极保护的方法，即在金属表面附着一个以金属为主的阳极，在金属腐蚀过程中发生氧化反应，将腐蚀反应集中在阳极上。
金属的腐蚀和防护措施
金属的腐蚀和防护措施金属腐蚀是指金属在特定环境条件下遭到化学或电化学反应而被破坏的过程。
这种腐蚀现象给金属材料的使用和维护带来了很大的挑战。
为了保护金属免受腐蚀的侵害，人们发展了各种防护措施。
本文将介绍金属腐蚀的原因、不同类型的腐蚀以及常见的防护措施。
原因篇金属的腐蚀主要由外界环境及金属材料本身的因素共同引起。
下面我们将分别介绍这两个方面的原因。
外界环境的原因：1. 湿度：湿度是金属腐蚀的重要因素之一。
在高湿度环境下，金属与水或水蒸气接触，易发生氧化反应，导致腐蚀。
2. 酸碱度：酸性或碱性环境中，金属容易遭受腐蚀。
酸性物质能够溶解金属表面的氧化膜，而碱性物质能够与金属表面形成氢氧化物。
这些化学反应都会导致金属的腐蚀。
3. 盐分：海洋气候下含有丰富盐分的空气或介质对金属的腐蚀极为严重。
盐分与金属反应形成盐水电解质，引发更强烈的电化学腐蚀。
4. 温度：高温环境下金属容易发生氧化反应，该反应速度更快。
金属材料本身的原因：1. 金属成分：不同金属对不同环境的耐腐蚀性能不尽相同。
例如，不锈钢具有较好的耐腐蚀性能，而铁则容易生锈。
2. 表面处理：金属表面的处理也直接影响着其腐蚀性。
光洁的金属表面可减少异质催化剂的形成，从而减缓金属的腐蚀。
3. 物理状态：金属的晶粒结构、形状和材料的分布状态等因素也会影响金属腐蚀的程度。
腐蚀类型篇金属的腐蚀主要分为以下几种类型：1. 干腐蚀：金属在干燥环境中由于氧气和湿气的共同作用而发生的氧化反应。
这种腐蚀通常发生在高温和低湿度的条件下，如高温氧化、高温氧杂质腐蚀等。
2. 湿腐蚀：金属在湿润环境中与水或水蒸气反应而引起的腐蚀。
湿腐蚀主要包括敲击腐蚀、腐蚀磨擦、水腐蚀等。
3. 电化学腐蚀：金属在电解质溶液中由于电化学反应而发生的腐蚀。
这种腐蚀是最常见和严重的一种腐蚀类型，如金属在海水中的腐蚀现象就属于电化学腐蚀。
4. 应力腐蚀：金属在受到应力的情况下发生的腐蚀。
外加应力会破坏金属表面的保护层，使金属更容易发生腐蚀。
影响腐蚀的结构因素
第五节影响腐蚀的结构因素一、力学因素（一）应力腐蚀破裂（SCC）：简称应力腐蚀在拉应力和腐蚀性介质联合作用下，以显著速率发生和扩展的一种开裂破坏1.应力腐蚀产生条件应力腐蚀是:应力与腐蚀介质综合作用的结果。
⑴应力的性质必须是拉应力,而压应力的存在不仅不会引起SCC,甚之可以使之延缓。
拉应力的来源：①工作应力；②制造加工过程的应力;譬如剪、冲、切削等冷加工;锻造、焊接、热处理;以及装配过程;都会产生残余应力。
残余应力造成的SCC事故,远高于工作应力所占的比例,其中尤以焊接应力为最。
※有效应力（指工作应力与残余应力之和）如果有效应力＜某一应力水平,就不会发生SCC。
如图.应力腐蚀特点：①应力值越大,到达破裂的时间越短。
②SCC往往是在结构尺寸变化不大,亦即均匀腐蚀甚微的情况下发生的。
③属脆性断裂（即使材料塑性很好）。
⑵环境因素产生SCC的另一重要条件是(包括腐蚀介质性质、浓度、温度)发生腐蚀时：材料与其对应的环境条件是特定的；即只有材料和环境，满足特定组合时，才能发生这类腐蚀破坏。
最早发现的这种特定组合为数不多,例如:“黄铜－氨溶液”、“奥氏体不锈钢－含Cl－溶液"、"碳钢－OH－溶液等；2. 应力腐蚀机理目前要提出一个统一的理论尚有困难。
解释SCC机理的学说很多,如电化学阳极溶解理论、氢脆理论、膜破裂理论以及应力吸附破裂理论等等。
下面仅对电化学阳极溶解理论作扼要介绍。
①认为合金中,存在一条阳极溶解的“活性途径”；腐蚀沿这些途径优先进行,阳极侵蚀处就形成狭小的裂纹或蚀坑。
②小阳极的裂纹内部与大阴极的金属表面构成腐蚀电池：大阴极→耗氧反应腐蚀产物→碱性金属氧化物；③裂纹中形成闭塞电池：④裂纹尺寸很小,内部的溶液不易与外部发生对流交换,溶液将不断浓缩,浓缩的电解质溶液水解而被酸化（生成HCI）：⑤促使裂纹尖端的阳极快速溶解；⑥在应力作用下,使裂纹不断扩展,直至破裂。
活性途径：主要是：晶粒边界，塑性变形引起的滑移带以及由于应变引起表面膜的局部破裂等处。
金属腐蚀学习课件 金属在各种环境中的腐蚀
3．暂时性防护层和缓蚀剂；暂时性防护涂层，包括 各种防锈油、防锈脂、可剥性塑料等。 4．控制环境；主要是控制密封金属容器或非金属容 器内的相对湿度和充以惰性氮气或抽去空气，以使 制件与外围介质隔离。从而避免锈蚀，并使非金属 件防霉、防老化。其方法有充氮封存法，吸氧剂法 和干燥空气封存法等 。
防锈
大气腐蚀的三种类型
(1)干的大气腐蚀 当空气十分干燥，金属表面上不存在水膜金属的腐
蚀属于常温氧化。 (2) 潮的大气腐蚀
当Rh<100%，在金属表面上存在肉眼不可见的薄液 膜，随水膜厚度增加,V-迅速增大。 (3) 湿的大气腐蚀
当Rh≈100%，金属表面上形成肉眼可见的水膜，随 水膜厚度增加， V-逐渐减小。
石油磺酸钡 氧化石油脂 苯甲酸丁酯 变压器油
2% 1% 1% 余量
轴承，工具机械 室内封存防锈
（热涂型）
01号气 相防锈 纸
尿素
30%
苯甲酸钠 20%
亚硝酸钠 30%
蒸馏水 160%
钢，铜及其合金，
镀锌层，镀隔层
法兰件，硅钢片， 9号气
铝等组合件组成 相防锈 的仪器，仪表的 纸
库存及长期封存。
苯并三氮唑 50% 乌各托品 33% 苯甲酸铵 17% 蒸馏水 300%
(1)各种金属耐大气腐蚀性能 普通碳钢在潮湿和污染大气中很容易生锈，须使
用油漆涂料之类的覆盖层进行保护。 含铜、磷、铬、镍的低合金钢有良好的耐大气腐
蚀性能。 当大气污染严重时，不含钼的奥氏体不锈钢也会
产生锈点。有色金属铝、铜、铅、锌有良好耐大气腐 蚀性能，但当存在污染物质时，腐蚀速度增大。
部分金属大气腐蚀速度（mm/y)
m/s
g/m2.n
0
高中化学知识点总结金属腐蚀
高中化学知识点总结金属腐蚀金属腐蚀是指金属在一定条件下与周围环境发生反应，导致其失去原有性能和功能的过程。
在生活和工业中，我们经常会遇到金属腐蚀问题。
本文将详细介绍金属腐蚀的原因、分类、预防和应对方法。
一、金属腐蚀的原因金属腐蚀的主要原因是金属与氧气、水或其他化学物质发生氧化还原反应。
下面是一些常见的金属腐蚀原因：1. 湿氧腐蚀：金属表面与湿气中的氧气反应，形成氧化物，如铁的腐蚀产生铁锈。
2. 酸性腐蚀：金属与酸反应产生氢气，同时也生成相应的金属盐。
3. 碱性腐蚀：金属表面与碱反应会产生氢气和金属盐。
4. 电化学腐蚀：金属与电解质溶液接触时，在阳极和阴极上会发生电化学反应，造成金属腐蚀。
二、金属腐蚀的分类金属腐蚀可以根据反应类型和腐蚀环境进行分类。
以下是几种常见的金属腐蚀类型：1. 干腐蚀：金属在无水的环境中被氧化，氧气作为氧化剂，常见的干腐蚀有热氧化和干铰化。
2. 氧化还原反应腐蚀：金属与氧化剂或还原剂反应而发生腐蚀，如金属锌与盐酸反应产生氢气。
3. 湿腐蚀：金属在水或湿气环境中被氧化，形成氢氧化物或氧化物。
4. 细菌腐蚀：金属在微生物作用下发生腐蚀，常见的细菌腐蚀有微生物腐蚀和硫酸盐腐蚀。
三、金属腐蚀的预防和应对方法为了防止和减缓金属腐蚀的发生，我们可以采取以下预防和应对措施：1. 选择适当的金属材料：根据使用环境的特点，选择合适的金属材料来抵御腐蚀作用。
2. 表面涂层保护：通过给金属表面加工涂层，如环氧树脂、油漆等，来提高金属的抗腐蚀性能。
3. 电镀和镀层：利用电镀等方法，在金属表面形成一层保护膜，减少金属与环境接触，防止腐蚀。
4. 电化学保护：如阴极保护和阳极保护，通过外部电源提供电流，使金属成为电池中的阴极或阳极，达到保护金属的目的。
5. 控制环境条件：合理调节环境湿度、酸碱度等参数，以减缓金属的腐蚀速度。
6. 定期维护和检查：对经常暴露在潮湿环境下的金属部件进行定期维护和检查，及时发现并处理腐蚀问题。
金属在海水环境中的腐蚀ppt课件
2)pH值 海水pH在7.2~8.6之间。pH值可因光合作用 而稍有变化；在深海处pH值略有降低, 不利于金 属表面生成保护性的盐膜。
3)溶解氧 海水中的溶解氧是海水腐蚀的重要因素。 大多数金属在海水中的腐蚀受氧去极化作用控制。
• 溶解氧含量随海水深度不同而变化. • 海水表面与大气接触含氧量高达12×10-6cm3/L。
等腐蚀物质，如硫酸盐还原菌作用产生 S2- ,会加速金属腐蚀。
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4.2.3 海水中常用金材料的耐蚀性
• 金属材料在海水中的耐蚀性差别很大； • 钛合金和Ni-Cr合金耐蚀性最好； • 铸铁和碳钢耐蚀性较差。 • 不锈钢的均匀腐蚀速度很小； • 在海水中易产生点蚀。 • 常用金属材料耐海水腐蚀性能表4-6。
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12
4.2.4 防止海水腐蚀的措施
1)研制、应用耐海水腐蚀的材料 如钛、镍、铜及其合金，耐海水钢(Mariner)。
2)阴极保护 腐蚀最严重处用护屏保护，或用牺牲 阳极法。
3)涂层 除防锈油漆外，还可用防止生物沾污的双 防油漆，对潮汐区和飞溅区某些固定的钢结构可 用蒙乃尔合金包覆。
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1)多数金属,除特别活泼金属镁及其合金外,海水中的腐蚀 过程都是氧去极化过程, 腐蚀速度由氧扩散过程控制。
2)大多数金属(铁、钢、锌等)，在海水中发生腐蚀时，阳 极过程的阻滞作用很小, 海水中Cl-离子浓度高,海水中用 增加阳极阻滞方法来减轻海水腐蚀的可能性不大, 添加 合金元素钼, 才能抑制Cl-对钝化膜的破坏作用，改进材 料在海水中的耐蚀性。
• 海水中盐类,溶解氧、海洋生物和腐烂的有 机物,海水的湿度、流速与pH值等都对海水 腐蚀有很大的影响。
1)盐类 NaCl为主, 海水中盐的浓度与钢的腐 蚀速度最大的盐浓度范围相近, 当溶盐浓度 超过一定值, 因氧溶解度降低, 金属腐蚀速 度下降, 见图4-8。
金属材料腐蚀的分类
金属材料腐蚀的分类
金属材料的腐蚀可以按照不同的分类方式进行划分，以下是常见的几种分类方式：
1. 电化学腐蚀分类：
- 酸性腐蚀：金属在酸性环境中的腐蚀。
- 碱性腐蚀：金属在碱性环境中的腐蚀。
- 电池腐蚀：由于金属表面产生微观电池，导致腐蚀。
- 微生物腐蚀：由微生物代谢产生的酸、碱或化学物质导致
的腐蚀。
2. 物理腐蚀分类：
- 氧化腐蚀：金属与氧发生化学反应导致腐蚀。
- 湿气腐蚀：金属与湿气中的水蒸气等产生的化学物质发生
反应导致腐蚀。
- 焊接腐蚀：焊接过程中产生的热应力和化学物质导致的腐蚀。
3. 腐蚀形式分类：
- 均匀腐蚀：金属表面均匀腐蚀，使金属材料的厚度逐渐减少。
- 局部腐蚀：金属表面仅部分区域发生腐蚀，如点蚀、缝蚀、孔蚀等。
- 应力腐蚀：金属在受到应力作用的同时，发生化学物质的
腐蚀。
- 磨蚀腐蚀：金属材料在摩擦或冲刷作用下发生的腐蚀。
这些分类方式只是根据不同的角度对金属材料腐蚀进行的分类，实际上金属腐蚀是一个复杂的过程，往往同时存在多种腐蚀形式。
金属在各种环境中的腐蚀
O² 大气 土壤
金属
I:土壤孔隙中氧的 对流迁移区； II:土壤孔隙中氧的 扩散迁移区； III：液膜或腐蚀产 物中氧的扩散迁移 区；
氧在土壤中向被腐蚀金属表面的输送过程 根据ToMamoB 引自<Teopu> P369
影响土壤腐蚀性的因素
主要因素有：含水量、含盐量、pH值、电阻率。 ➢ 土壤含水量既影响土壤导电性又影响含氧量。 ➢ 氧的含量对金属的土壤腐蚀有很大影响。 ➢ 土壤愈干燥，含盐量愈少，土壤电阻率愈大；土
上 端 距
2.4 3.1
离 3.7
（ 米 ）
4.3 4.9
5.5
6.1
飞溅区
美
国
潮汐区
耐 海
水
钢
Mariner
与
全浸区 碳
钢
的
试
验
海泥区
结
Mainer钢• 碳钢
果 （ 九
年
暴
露
）
6
5
4
3
2
海水腐蚀的特点
✓ 由于海水导电性好，腐蚀电池中的欧姆电阻很 小，因此异金属接触能造成阳极性金属发生显 著的电偶腐蚀破坏。
空气中杂技对抛光钢试样 大气腐蚀速度的影响
防锈
(1)各种金属耐大气腐蚀性能 普通碳钢在潮湿和污染大气中很容易生锈，须使
用油漆涂料之类的覆盖层进行保护。 含铜、磷、铬、镍的低合金钢有良好的耐大气腐
蚀性能。 当大气污染严重时，不含钼的奥氏体不锈钢也会
产生锈点。有色金属铝、铜、铅、锌有良好耐大气腐 蚀性能，但当存在污染物质时，腐蚀速度增大。
大气腐蚀的三种类型
(1)干的大气腐蚀 当空气十分干燥，金属表面上不存在水膜金属的腐
蚀属于常温氧化。 (2) 潮的大气腐蚀
金属在海洋环境中的腐蚀
金属在海洋环境中的腐蚀随着人类经济、科技的不断发展，海洋经济成为全球经济发展的重要组成部分。
然而，海洋环境中的腐蚀问题一直是海洋工程、海洋装备等领域的重大难题。
海洋环境中的腐蚀不仅会导致海洋工程设施的损坏和失效，还会对海洋生态环境造成严重影响。
因此，研究海洋环境中的腐蚀机理和防腐措施，对于保障海洋经济的可持续发展具有重要意义。
一、海洋环境中的腐蚀机理1.1 海水中的离子海水中含有大量的离子，其中氯离子是最主要的腐蚀因素。
氯离子具有很强的腐蚀性，会与金属表面的氧化物或氢氧化物反应，生成金属离子和水。
这些金属离子会进一步与氯离子结合形成金属氯化物，从而使金属表面发生腐蚀。
1.2 海水中的微生物海水中存在大量的微生物，它们会在金属表面形成一层生物膜。
这些生物膜会吸附海水中的离子和有机物质，形成微生物膜腐蚀环境。
微生物膜中的细菌和藻类可以产生酸、碱、氧化剂等化学物质，从而加速金属的腐蚀。
1.3 海水中的氧气海水中的氧气是金属腐蚀的另一个主要因素。
氧气会与金属表面的氧化物反应，形成金属氧化物。
这些金属氧化物会进一步与氧气反应，形成金属氧化物颗粒，从而使金属表面发生腐蚀。
二、海洋环境中的金属腐蚀类型2.1 统一腐蚀统一腐蚀是最常见的金属腐蚀类型之一。
它是指金属表面整体腐蚀，导致金属表面减薄和损坏。
统一腐蚀通常发生在金属表面暴露于海水中的情况下，尤其是在高温高湿的海洋环境中。
2.2 局部腐蚀局部腐蚀是指金属表面的某一部分发生腐蚀，而其他部分没有发生腐蚀。
局部腐蚀通常是由于金属表面存在缺陷或异物所致，如划痕、裂纹、气泡等。
2.3 应力腐蚀应力腐蚀是指金属在受到应力的情况下发生腐蚀。
应力腐蚀通常发生在金属受到拉伸或弯曲应力的情况下。
在海洋环境中，应力腐蚀通常是由于海水中的氯离子和微生物膜的存在所致。
三、海洋环境中的金属腐蚀防护措施3.1 表面处理表面处理是防止金属腐蚀的重要措施之一。
表面处理可以使金属表面形成一层保护膜，从而防止海水中的离子侵蚀。
腐蚀的理论及应用-部分章节总结
《腐蚀理论及应用》部分篇章总结根据腐蚀的基本过程易知，其主要是在金属与介质之间的界面上进行，故腐蚀介质对金属材料的腐蚀过程有重大的影响。
在石油化工生产中，由于各种介质的性质不同，金属在其中的腐蚀规律也不同。
以下简述金属在各种环境下的腐蚀。
（1）金属在干燥气体中的腐蚀：分析金属在干燥气体中的腐蚀，有实际意义的是高温（500～1000℃）下的腐蚀，包括金属的高温氧化、钢的脱碳、铸铁的肿胀和钢在高温高压下的氢腐蚀。
（2）金属在大气中的腐蚀：这是最古老的腐蚀问题，在很大程度上取决于大气的成分、湿度和温度。
表面的潮湿程度，通常是决定大气中腐蚀速度的主要因素，腐蚀率通常随湿度增加而增加，对于许多金属都存在一个临界湿度，在临界湿度以上，腐蚀速度迅速增大。
腐蚀程度最大的是潮湿的、受严重污染的工业大气，对于大多数工业结构合金来说，最能加速腐蚀工程的是二氧化硫、硫化氢、氯。
（3）金属在海水中的腐蚀：海水是唯一的含盐浓度相当高的电解质溶液也是天然腐蚀剂中腐蚀性最强的介质之一。
海水除含盐类外，还有含量小的其他组分，如臭氧、游离的碘和溴亦是强烈的阴极去极化剂和腐蚀促进剂。
由于海水对金属的腐蚀作用是有电化学的本质，故金属在海水腐蚀中的一个重要参数是电极电位，然而多数金属在海水中的开路电位不是一个常数，它随氧含量、水速、温度和金属的表面条件、冶金因素而改变。
而许多非铁金属如铝、钛等在静止或缓慢流动的海水中，腐蚀率是比较小的。
（4）金属在土壤中的腐蚀：多数土壤是无机的和有机的胶质混合颗粒的集合，有毛细管多孔性，土壤的空隙为空气和水气所充满，土壤中含有的盐类溶解在水中，使土壤具有离子导电性，成为一种电解质。
大多数金属在土壤中的腐蚀都属于氧去极化腐蚀，只有在少数情况下才发生氢去极化腐蚀。
土壤腐蚀常见的形式有：由于充气不均引起的腐蚀、由杂质电流引起的腐蚀和由微生物引起的腐蚀。
（5）金属在酸、碱中的腐蚀：酸类对金属的腐蚀情况包括非氧化性酸腐蚀（腐蚀的阴极过程纯粹为氢去极化过程）和氧化性酸腐蚀（腐蚀的阴极过程主要是氧化剂的还原过程）。
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2.锈蚀机理
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一般认为，锈层对于锈层下基体铁的离子化将起到强氧化剂的作用。
在锈层内阳极反应发生在金属/Fe2O3界面上：
可见：锈层处在潮湿条件下,锈层参与了阴极过程。
1.3 工业大气中金属腐蚀特点
• 工业大气中的SO2、NO2 、H2S、NH3等都增加大气的腐蚀作用，加快金属的腐蚀 速度。 • 多数研究认为，SO2的腐蚀作用机制是硫酸盐穴自催化过程。
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在污染的大气中，在低于临界湿度时，金属表面没有水膜，金属受到的是由于 化学作用引起的腐蚀，腐蚀速度很小。当高于临界湿度时，由于水膜的形成， 发生了电化学腐蚀，腐蚀速度急剧增加。
1.4
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影响大气腐蚀的因素及防蚀方法
主要讨论影响大气腐蚀的几个主要因素：湿度、大气成分等。
*湿度：是决定大气腐蚀类型和速度的一个重要因素。 每种金属都存在一个腐蚀速度开始急剧增加的湿度范围，人们把大气腐蚀 速度开始剧增时的大气相对湿度值称为临界湿度。对于铁、钢、铜、锌， 临界湿度约在70-80%之间。 *大气成分：大气的成分很复杂，尤其S02、H2S、NaCl。
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3.2土壤腐蚀的几种形式
• （1）充气不均匀引起的腐蚀. 氧的浓度差别引起的宏观电池腐蚀。
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（2）杂散电流引起的腐蚀. 由于绝缘不好产生的杂散电流引起宏观电池的腐蚀。
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（3）微生物引起的腐蚀。
3.3防止土壤腐蚀的措施
• • • 1）采用涂料或包覆玻璃布防水。 2）采用电化学保护，多采用牺牲阳极法，阴极保护与涂料联合使用效果更好。 3）采用金属涂层或包覆金属，镀锌层等。
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防止大气腐蚀的方法： *提高金属材料的耐蚀性，在碳钢中加入Cu、Cr、Ni及稀土元素可提高其耐 大气腐蚀。 *采用有机和无机涂层及金属镀层。 *采用气相缓蚀剂。 *降低大气湿度。（主要用于仓储金属制品的保护） *另外，合理设计构件，防止缝隙中存水，去除金属表面上的灰尘等都有利 于防蚀。尤其要开展环境保护，减少大气污染，这不仅有利于人民健康， 而且对延长金属材料在大气中的使用寿命也是相当重要的。
第四节 金属在工业环境中的腐蚀
4.1金属在酸溶液中的腐蚀
• 氧化性酸与非氧化性酸对金属的腐蚀情况大不相同。 非氧化性酸的特点：腐蚀的阴极过程基本上是氢去极化过程，增加溶液酸度 相应地会增加阴极反应，并使金属腐蚀速度增加。
氧化性酸的特点：阴极过程主要是氧化剂的还原过程引起金属腐蚀（如硝酸 根还原成亚硝酸根）。但是当氧化性酸浓度超过某一临界值时，促使钝化 型金属进入钝态，而抑制了腐蚀。因此酸溶液的腐蚀性一方面与酸的强弱， 即氢离子的浓度有关，同时也与酸的阴离子的氧化能力有关。 1）金属在无机酸溶液中的腐蚀 *金属在硫酸中的腐蚀： 高浓度H2SO4是一种强氧化剂，它能使具有钝化能力的金属进入钝态， 低浓度的H2SO4的则没有氧化能力，其腐蚀性很强。硫酸的腐蚀性最主要取 决于温度和浓度，氧化剂、流速等也能影响硫酸对各种材料的腐蚀性。
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第三节 金属在土壤中的腐蚀
3.1土壤腐蚀的特点
• 1） 土壤的特性 *土壤多相性。 土壤是由土粒、水、空气，有机物等多种组分构 成的复杂的多相体系。 *土壤导电性。 由于在土壤中的水分能以各种形式存在，土壤中 总是或多或少地存在一定的水分，因此土壤有导电性。土壤也是一种电解质。 *土壤的不均匀性。 土壤中的氧气，有的溶解在水中，有的存在 于土壤的缝隙中。土壤中氧浓度与土壤的湿度和结构都有密切关系，氧含量 在干燥砂土中最高，在潮湿的砂土中次之，而在潮湿密实的粘土中最少。这 种充气不均匀性正是造成氧浓差电池腐蚀的原因。 *土壤的酸碱性。 2）土壤腐蚀的电化学过程 大多数金属在土壤中的腐蚀都属于氧去极化腐蚀。金属在土壤中 的腐蚀与在电解液中的腐蚀本质是一样的。
大气腐蚀速度与金属表面水膜厚度的关系，如图所示。腐蚀速度与 水膜厚度的规律大致可划分四湿空气中的腐蚀。 大气腐蚀的特点：（1）主要参与是氧和水气，其次是二氧化碳及污染气体。 （2）是发生化学和电化学反应共同作用。
1.2 大气腐蚀机理
• 腐蚀规律符合电化学腐蚀的一般规律。 1.大气腐蚀的电化学过程 当金属表面形成连续的电解液薄层时，大气腐蚀的阴极过程主要是氧去极化。 阴极过程： 阳极过程：
第二节 金属在海水中的腐蚀
2.1 海水腐蚀特点 • 1. 盐类及导电率 • 2. 溶解氧 • 3.海水的电化学特点
2.2影响海水腐蚀的因素 • • • • • 盐类 海水中溶解氧 海洋生物和腐烂的有机物 海水的温度、流速 PH值
2.3海水中常用金属材料的耐蚀性
• • 金属材料在海水中的耐蚀性差别很大，其中耐蚀性最好的是钛合金和Cr-Ni合金，而铸铁 和碳钢耐蚀性较差。不锈钢的均匀腐蚀速度虽然很小，但在海水中易产生点蚀。 常用金属材料耐海水腐蚀性能见表：
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在薄的液膜条件下，大气腐蚀的阳极过程受到较大阻滞，因为氧更容易到达 金属表面，生成氧化膜或氧的吸附膜，使阳极处于钝态。阳极钝化及金属离 子化过程困难是造成阳极极化的主要原因。 当液膜增厚，相当于湿的大气腐蚀时，氧到达金属表面有一个扩散过程，因 此腐蚀过程受氧扩散过程控制。
可见：潮的大气腐蚀主要受阳极过程控制，而湿大气腐蚀主要受阴极过程控制。
2.4防止海水腐蚀的措施
• 1）研制和应用耐海水腐蚀的材料。 如：铁、镍、铜及其合金，耐海水钢。 2）阴极保护。 腐蚀最严重处采用护屏保护较合理，亦可采用简易可行的牺牲阳极法。 3）涂层。 除应用防锈油漆外，还可采用防止生物玷污的双防油漆，对于潮汐区和飞 溅区的某些固定的钢结构可以使用蒙乃尔合金包覆。
第五章 金属在各种环境中的腐蚀
第一节 金属在大气中的腐蚀
金属材料或构筑物在大气条件下发生化学或电化学反应引起材料的 破损称为大气腐蚀。
1.1 大气腐蚀的分类
主要参与大气腐蚀过程的是氧和水气，其次是二氧化碳。 根据金属表面的潮湿程度的不同，把大气腐蚀分为三类： 1）干大气腐蚀 特点：在金属表面不存在液膜层；在金属表面形成不可见的保 护性 氧化膜（1-10nm）和某些金属失泽现象。 2）潮大气腐蚀 特点：金属在相对湿度小于100%的大气中，表面存在肉眼看不见的薄 的液膜层（10nm-1um）。 3）湿大气腐蚀 特点：金属在相对湿度大于100%，如水分以雨、雾、水等形式直接溅 落在金属表面于上，表面存在肉眼可见的水膜（1um-1mm）。