海洋腐蚀与防护

第一章

1、什么叫做腐蚀？

腐蚀是金属与环境间的物理化学相互作用，其结果使金属的性能发生变化，并常可导致金属、环境或由它们作为组成部分的技术体系的功能受到损伤。

2、腐蚀的各种保护法及分类？

腐蚀依据环境介质可分为：

⑴自然环境腐蚀⑵工业环境腐蚀

依据受腐蚀材料的类型划分：

⑴金属腐蚀⑵非金属材料腐蚀

根据腐蚀的形态可分为：

⑴均匀（全面）腐蚀

⑵局部腐蚀：蚀、缝隙腐蚀、晶间腐蚀、应力腐蚀破坏、腐蚀疲劳、氢腐蚀破坏、选择腐蚀、磨损腐蚀、脱层腐蚀

根据腐蚀的作用原理可分为：

⑴电化学腐蚀（介质不同分类：大气腐蚀、土壤腐蚀、电解质溶液腐蚀）

⑵化学腐蚀（介质不同分类：气体腐蚀、非电解质溶液腐蚀）

另一种分类：

1)干腐蚀：在干气体（通常是在高温）或非水溶液中的腐蚀（化学腐蚀）

2)湿腐蚀：在水溶液中的腐蚀（典型电化学腐蚀）

依据腐蚀的形态可分为：

⑴普遍性腐蚀⑵局部腐蚀⑶应力腐蚀开裂（断裂）海洋防腐的各种措施：

（1）应针对具体使用工矿和环境条件合理选用相对耐腐蚀的结构材料。

（2）根据防腐蚀设计的要求可选择有机涂层、无机涂层、化学转化膜等非金属涂层，电镀、化学镀、热浸镀、喷镀、扩散镀等金属镀层以及离子注入和金属、非金属衬里等涂镀层和表面改性技术。

（3）通过干燥除湿、脱气、脱盐等措施除去环境介质中的腐蚀组分，或者向环境介质中添加有机、无机类缓蚀剂等环境（介质）处理。

（4）可根据环境介质和工矿要求采用外加电流阴极保护技术、牺牲阳极的阴极保护技术或电化学阳极保护技术等电化学保护。

（5）防腐蚀结构设计、防腐蚀强度设计、防腐蚀法选择、耐蚀材料选择以及符合防腐蚀要求的制造工艺确定等防腐蚀设计。

3、金属腐蚀速度评定？（重点）

式中：VL-深度腐蚀速度，mm/a；

V¯-质量损失表示的速度，g/m²·h；

ρ-金属的密度，g/cm³。

按深度表示腐蚀速度的单位还有mm/y(或mm/a)、英寸/年(ipy)、密尔/年(mpy)。

根据金属的密度ρ(g.cm³)，由以重量变化表示的腐蚀速率可以换算成年浸蚀深度：

mm/a×2.74×ρ(g.cm³)=gmd gmd×0.365/ρ(g/cm³)=mm/a

电流密度

若电流强度为I ，通过时间为t ，则通过的电量Q 为It ，阳极所溶解的金属量△m

应为

w w A A Q I t m F n F n ⨯∆=⨯=⨯ I t

N

F ⨯=⨯

式中：Aw 一金属原子质量；

n 一价数，由腐蚀反应释放的电子个数；

F 一法拉第常数，即F=96500A.s/mol 电子，或26.81A.h/mol ；

Q=I ×t ，即电量＝电流强度×时间，A.s ； N=A/n 一金属相对原子质量。

如果金属是铁(Fe )，则n=2，A=55.85g ，ρ=7.8g.cm ³。

腐蚀速度V 失与腐蚀电流密度i corr 间的关系

（g/m ²·h ）

w w 3600.corr

I A A

m V i S t

S n F n F

⨯⨯∆==⨯⨯⨯⨯失＝

可见腐蚀速度与腐蚀电流成正比

所有金属(钢)的电流、质量损失和侵蚀速率之间的换算

第二章

1、电化学反应

（化学反应式） 式中：“Red ”代表还原剂（电子授予者）； “Ok ”代表氧化剂（电子接受者）； “n ”是参与反应的的电子（e-）数。

式中的氧化剂和还原剂通常被称为氧化还原对，其反应称之为氧化还原反应。

当电流沿一个向或相反向通过电极表面时，便产生某种电化学反应，该反应被称之为电极反应。

在阳极发生的电极反应为阳极反应，恒为氧化反应，反之，阴极反应恒为还原反应。在无氧时析氢，有氧时还原氧气生成氢氧根

按照电化学定义规定，电极电位较低的电极称为负极；电极电位较高的电极称为正极。

Red

k O ne +⇔

发生氧化反应的电极称为阳极（阳极金属溶解）；发生还原反应的电极称为阴极。

靠外接电源供给电流的电化学电池被称之为电解电池，本身能产生电流的电化学电池被称之为原电池。 2、原电池

所谓原电池是自身能产生电流的电化学电池，即将化学能转变成电能的装置称为原电池，它利用氧化还原反应产生电流。 3、自由能与腐蚀电池

式中：ΔG 一电化学反应系统自由能值，J/mol ；

Q 一1克离子的腐蚀产物金属离子所携带的电荷的电量； E 一驱动电压，v ； n 一参加反应的电子数； F 一法拉第常数，96500 C/mol 。

在标准条件下，电池反应的标准自由能ΔG0与电池的标准电位差E0直接相关。 用代数法通过电极电位得到电池的电动势

在丹尼尔腐蚀电池中，铜（得到电子）的标准电位为0.337伏；锌（失去电子）的腐蚀电位为-0.763伏；

G=Q E=-n F E ∆⨯⨯⨯cathode anode

E E E =-=0.337--0.763=1.11v

cathode anode E E E =-（）

腐蚀电池的定义：只能导致金属材料破坏而不能对外界作功的短路原电池。

过程：

（1）阳极过程：金属溶解，以离子形式进入溶液，并把等量电子留在金属上；（2）电子转移过程：电子通过电路从阳极转移到阴极；

（3）阴极过程：溶液中的氧化剂接受从阳极流过来的电子后本身被还原。

★腐蚀电池的种类和特点：

种类：(1)宏观腐蚀电池

大电池（宏观腐蚀电池）：指阳极区和阳极区的尺寸较大，区分明显，肉眼可辩。大电池的腐蚀形态是局部腐蚀，腐蚀破坏主要集中在阳极区。

①以金属接触腐蚀

②浓差电池

③温差腐蚀电池

⑵微观腐蚀电池

微电池（微观腐蚀电池）：指阳极区和阴极区尺寸小，肉眼不可分辨。

如果微电池的阴、阳极位置不断变化，腐蚀形态是全面腐蚀；如果阴、阳极位置固定不变，腐蚀形态是局部腐蚀。

①金属化学成分不均匀引起的微电池

②金属组织的不均匀引起的微电池

③金属表面的物理状态不均匀引起的微电池

④金属表面膜不完整引起的微电池