腐蚀及防护第6章

牺牲阳极材料
• 作为牺牲阳极材料，应该具备下列条件： • （1）阳极电位要负，即它与被保护金属之间 的有效电位差（驱动电位）要大；电位比铁负 而适合做牺牲阳极材料的有锌基（包括纯锌和 锌合金）、铝基及镁基三大类合金。 • （2）在使用过程中电位要稳定，阳极极化要 小，表面不产生高电阻的硬壳，溶解均匀。
钢在中性介质中常用的缓蚀剂有Na2CrO4
NaNO2 NaMoO4等
氧化膜型缓蚀作用原理图
加入K2CrO4对钢在1mol/L硫酸钠 溶液中的钝化曲线的影响。 1-0.01mol/L;2-没有缓蚀剂
2、沉淀型缓蚀剂：
这类缓蚀剂本身无氧化性，但它们
能与金属的腐蚀产物（如Fe2+、Fe3+）
生成沉定，能够有效地修被金属氧化膜
缓蚀剂按物理性质分类： 1、水溶性缓蚀剂： 它们可溶于水溶液中，通常作为酸、 盐水溶液及冷却水中的缓蚀剂。
2、油溶性缓蚀剂：
这类缓蚀剂可溶于矿物油中，作为
防锈油的主要添中剂，它们大多是有机
缓蚀剂。
3、气相缓蚀剂：
这是在常温下能挥发成气体的金
属缓蚀剂。若是固体，必须能升华，
若是液体，必须具有足够大的蒸气压。
• （6）设备和建筑物的位置要合理
•
（a）设备装置的布置尽量避免相互 之间可能产生的不利或有害影响，如贮 液设备、液体输送设备或排泄设备应与 电控设备留有一定的安全距离。
(b)电气控制等设备尽可能避开具有 腐蚀性的环境，如含有或可能泄漏氯气、 HCl、H S等腐蚀性气体。
2
•
• 6.3 •
这类缓蚀剂必须在有限的空间内使用，
如用密封包装袋。
6.1.3 缓蚀剂的应用
在油井、油罐、输油管道等化工、 炼油、钢铁等工业应用占80%以上。
6.2防腐蚀结构设计
• （1）构件形状力求简单、合理 • 简单的结构易于采取防腐蚀措施， 便于检查和排除故障，有利于维修、保
养和检查。
（2）防止积水或积尘
(5)防止液体的湍流腐蚀
• （1）管线的弯曲半径应尽量大。尽量避免直 角弯曲。 • （2）在高流速接头部分，不要采用T型分叉结 构，应采用曲线逐渐过渡结构。 • （3）管道系统中流动截面积不要突变，以避 免扰动流动状态。 • （4）减少气体或蒸气中的液滴，或除去液流 中的固体沉积物，可以大大减少液流和气流对 设备的磨损。
等。
2、阴极型缓蚀剂
增大阴极极化，抑制阳极过程的物质：As、
Sb、 Hg盐，在阴极上析出As、 Sb、 Hg ，增
加了金属的析氢弹过电位，从而提高合金耐蚀
性。
3、混合型缓蚀剂
即增大阳极极化，又增大阴极极化。
例：含 N及含S的有机化合物、琼脂、生物碱等。
缓蚀剂按形成保护膜特征分类有三：
1、氧化膜型缓蚀剂： 能使金属表面生成致密而附着力好 的氧化物膜,从而抑制金属的腐蚀.故又 称为钝化型缓蚀剂,或直接称为钝化剂.
Vo V Z 100% Vo
Vo—未加缓蚀剂时金属的腐蚀速度； V—加缓蚀剂时金属的腐蚀速度。 从上式可以看出： Z愈大，说明缓蚀剂效果 愈好。
6.1.2 缓蚀剂缓蚀机理
在电化学腐蚀过程中，缓蚀剂作用
机理有三种类型：
1、阳极型缓蚀剂：
增大阳极极化的物质：
例： H2O2重铬酸盐、亚硝酸钠、硅酸钠
电化学保护 电化学保护—通过施加外加电
动势，将被保护金属的电位移向免 蚀区或钝化区，以减小或防止金属
腐蚀的方法。
6.3.1阴极保护
阴极保护—将被保护金属作为阴极，进 行外加阴极极化以降低或防止金属腐蚀的方 法。
阴极保护可通过外加电流法和牺牲阳极
法来实现。
1、外加电流法 ——被保护金属设备作阴极；与辅Байду номын сангаас
• 设备或容器出口及底部设计，应力求将
其内部的液体排净，避免积液、沉积物
造成浓差腐蚀。在可能的条件下，贮液 容器内尽量设计成流线型。
• 为了使溶液中各部分浓度和充气情况趋 向均匀，在往容器加入浓液时，加入管 应尽量安装在容器中心。
（3）防止电偶腐蚀
• 在同一结构中应采用同种材料；在
必须采用不同材料时，应选用电偶序相
近的材料，不同金属接触时，应尽量避 免大阴极小阳极的危险连接。
部
（4）防止缝隙腐蚀 • 缝隙里的介质可引起缝隙腐蚀，为了防止缝隙 腐蚀，可采用以下措施： • （a）尽量采用焊接代替铆接。 • （b）改善铆接状况，在铆缝间填入一层不吸 潮的垫片。 • (c)容器底部的处理。容器底部不宜与多孔基 础相接触，如土壤等，要用支座与之隔离。
的破损处，起到缓蚀作用。例如中性水 溶液中常用的硅酸钠（水解产生SiO2胶 凝物）锌盐（与OH-产生Zn(OH)2沉淀膜)
3、吸附型缓蚀剂
这类缓蚀剂能吸附在金属/介质界面
上形成致密的吸附层，阻挡水分和侵蚀
性物质接近金属，起到缓蚀作用。这类
缓蚀剂大多含有O、N、S、P的极性基团 或不饱和键的有机化合物，如钢在酸中 常用硫脲、喹啉、炔醇等类的衍生物。
• （3）阳极的自溶量小，电流效率高。由 于阳本身的局部腐蚀，产生电流并不能 全部用于经。保护作用，有效电量在理 论发生电量中所占的百分数称为电流效 率，三种牺牲阳极材料电流效率为：镁 50-55%,铝80-85%,锌90-95% • （4）价格低，来源充分，无公害，加工 方便。
第六章 材料防护
对于金属材料要防止腐蚀主要从材
料环境、本质和界面三方面来考虑。
6.1 金属的缓蚀
6.1.1缓蚀剂
缓蚀剂——称腐蚀抑制剂或阻抑剂。 特点： ① 不改变金属构件性质和工艺 ② 用量少，在0.1%-1%之间。 ③ 方法简单，不需要任何设备。
缺点：防大气和自然介质等开放系统腐蚀 困难。采用缓蚀剂保护时，其保护效率由下 式给出；
助电极（不溶性阳极）作阳极，构
成一个回路。利用外加阴极电流进 行阴极极化的方法。(P161图6-4)
2、牺牲阳极法
——在被保护金属设备上联系一个电
位更负的金属或合金作阳极，依靠它
不断溶解所产生的阴极电流对金属进 行阴极极化的方法。
• 例如：钢闸门的保护，有的就应用这种方法。 它是一种比较更为活泼的金属，如锌等，连接 在钢闸门上。这样，当发生电化腐蚀时，被腐 蚀的是那种比铁更活泼的金属，而铁被保护了。 通常在轮船的尾部和在船壳的水线以下部分， 装上一定数量的锌块，来防止船壳等的腐蚀， 就是应用的这种方法。 目前，电化学保护发出 应用除海水或河道中钢铁设备的保护外，还应 用于防止电缆、石油管道、地下设备和化工设 备等的腐蚀。