腐蚀基础知识介绍

应力腐蚀开裂是先在金属的腐蚀敏感部位形成微小凹坑， 产生细长的裂缝，且裂缝扩展很快，能在短时间内发生严重的 破坏。应力腐蚀开裂在石油、化工腐蚀失效类型中所占比例最 高，可达50%.
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四、金属腐蚀形态
应力腐蚀：
应力腐蚀过程一般可分为三个阶段。第一阶段为孕育期，在 这一阶段内，因腐蚀过程局部化和拉应力作用的结果，使裂纹 生核；第二阶段为腐蚀裂纹发展时期，当裂纹生核后，在腐蚀 介质和金属中拉应力的共同作用下，裂纹扩展；第三阶段中， 由于拉应力的局部集中，裂纹急剧生长导致零件的破坏.
的蒸气被大气中水分解出有效的缓蚀基团，吸附在金属表面使
腐蚀减缓，一般用于金属零部件的保护、贮藏和运输。
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五、腐蚀控制途径
阴极保护：
金属电化学腐蚀过程中，微型电池的阴极是接受电子产生 还原反应的电极，阳极是失去电子发生氧化反应的电极，只有 阳极才发生腐蚀。阴极保护法就是将需要保护的金属作为腐蚀 电池的阴极（原电池的正极）或作为电解池的阴极而不受腐蚀。
象。受这种腐蚀的设备或零件，从外表看仍是完好光亮，但由
于晶粒之间的结合力被破坏，材料几乎丧失了强度，轻轻敲击
便成为粉末.
一般认为，通过提高材料的纯度，去除碳、氮、磷和硅等
有害微量元素或加入少量稳定化元素（钛、铌），以控制晶界
上析出的碳化物及采用适当的热处理制度和适当的加工工艺，
可防止晶间腐蚀的产生.
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五、腐蚀控制途径
加入缓蚀剂：
在可能引起金属腐蚀的介质中加入少量缓蚀剂就能大大减 缓金属腐蚀过程。缓蚀剂可分为无机缓蚀剂、有机缓蚀剂和气 相缓蚀剂三类。
有机缓蚀剂属于吸附型缓蚀剂，它们吸附在金属表面形成几 个分子厚的不可见膜，一般同时阻滞阳极和阴极反应。
气相缓蚀剂多是挥发性强的物质，也属于吸附型缓蚀剂。它
金属的表面状态对腐蚀的影响显著。通常在金属表面具有钝 化膜或防氧化覆盖层，腐蚀过程与这一保护层的化学成分、 组织结构状态及孔隙率等因素密切相关。一旦保护层受到机 械损伤或化学侵蚀后，金属的腐蚀将大大加速。
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三、金属腐蚀过程及特点
金属腐蚀特点：
腐蚀由表及里。腐蚀造成的破坏一般先从金属表面开始，伴 随着腐蚀过程的进一步发展，腐蚀破坏扩展到金属材料内部， 是金属的组成和性质发生改变。
阴极保护广泛用于土壤和海水中的金属结构、装置等，如 管道、电缆、海船、港湾码头设施、钻井平台、水库闸门、油 气井等。
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五、腐蚀控制途径
阳极保护：
一些可以钝化的金属，当从外部通入电流，电位随电流上 升，达到致钝电位后，腐蚀电流急速下降，后随电位上升，腐 蚀电流不变，直到过钝区为止。利用这个原理，以要保护的设 备为阳极导入电流，使电位保持在钝化区的中段，腐蚀率可保 持很低值。在保持钝性的电位区间，决定金属的阳极溶解电流 密度大小的是钝化膜的溶解速度，所以，金属的钝态不是热力 学稳定状态，而是一种远离平衡的耗散结构状态。
珠光体，其氢脆敏感Hale Waihona Puke Baidu较小。
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五、腐蚀控制途径
正确选材和设计： 根据金属材料的腐蚀数据，选择对特定环境腐蚀率
低、价格便宜、性能好的材料，是常用的、简便的控 制腐蚀的方法，可以使设备获得经济、合理的使用寿 命。由于设备的结构常常对腐蚀产生影响，所以正确 的设计也很重要。另外，选材者也需要具备一定的腐 蚀及防腐蚀知识，才能更完善地解决选材问题。
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四、金属腐蚀形态
电偶腐蚀：
电偶腐蚀的主要防止措施有：①选择在工作环境下电极电位 尽量接近（最好不超过50毫伏）的金属作为相接触的电偶对； ②减小较正电极电位金属的面积，尽量使电极电位较负的金属 表面积增大；③尽量使相接触的金属电绝缘,并使介质电阻增大； ④充分利用防护层,或设法外加保护电位。选择防护方法时应考 虑面积律的影响，以及腐蚀产物的影响等。
金属的表面状态对腐蚀的影响显著。通常在金属表面具有钝 化膜或防氧化覆盖层，腐蚀过程与这一保护层的化学成分、 组织结构状态及孔隙率等因素密切相关。一旦保护层受到机 械损伤或化学侵蚀后，金属的腐蚀将大大加速。
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四、金属腐蚀形态
点蚀：
由于金属材料中存在缺陷、杂质和溶质等的不均一性，当介质 中含有某些活性阴离子（如Cl－）时，这些活性阴离子首先被 吸附在金属表面某些点上，从而使金属表面钝化膜发生破坏。 在金属表面缺陷处易漏出机体金属，使其呈活化状态，而钝化 膜处仍为钝态，这样就形成了活性—钝性腐蚀电池，由于阳极 面积比阴极面积小得多，阳极电流密度很大，所以腐蚀往深处 发展，金属表面很快就被腐蚀成小孔，这种现象被称为点蚀.
影响腐蚀疲劳的因素主要有应力交变速度、介质温度、介 质成分、材料尺寸、加工和热处理等。增加载荷循环速度、降 低介质的PH值或升高温度，都会使腐蚀疲劳强度下降。
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四、金属腐蚀形态
晶间腐蚀 ：
晶间腐蚀是金属材料在特定的腐蚀介质中，沿着材料的晶粒
间界受到腐蚀，使晶粒之间丧失结合力的一种局部腐蚀破坏现
金属腐蚀和控制原理
普光分公司天然气净化厂 二〇一〇年三月
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目录
一．金属腐蚀的定义 二．金属腐蚀的分类 三．金属腐蚀过程及特点 四．金属的腐蚀形态 五．腐蚀控制途径
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一、金属腐蚀的定义
金属腐蚀是指金属在周围介质（最常见的是液体和 气体）作用下，由于化学变化、电化学变化或物理 溶解而产生的破坏。
一般来说，介质中氯化物浓度的增加，会缩短应力腐蚀开裂 所需的时间。不同氯化物的腐蚀作用按Mg2+、Fe3+、Ca2+、 Na1+、Li1+等离子的顺序递减的。
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四、金属腐蚀形态
腐蚀疲劳：
腐蚀疲劳是在腐蚀介质与循环应力的联合作用下产生的。疲 劳破坏的应力值低于屈服点，在一定的临界循环应力值（疲劳 极限或称疲劳寿命）以上时，才会发生疲劳破坏。而腐蚀疲劳 却可能在很低的应力条件下就发生破断，因而它是很危险的.
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五、腐蚀控制途径
调整介质环境： 消除金属材料和设备在使用环境中引起腐蚀的各种
因素，腐蚀就会中止或减缓。如调整局部生产流程， 锅炉给水先除氧，可保护锅炉管少受腐蚀；先除去密 闭仓库进入空气的水分，可免贮存金属部件生锈；在 水中经常加入碱或酸以调节pH至最佳范围（通常接近 中性），可以防止冷却水对换热器和其他设备的结垢、 穿孔等。
使材料表面均匀化和调整介质的腐蚀活性是防止选择腐蚀的
基本方法。往合金或介质内加入某些组分作为缓蚀剂，例如往
黄铜中加入少量砷，也能防止选择性腐蚀。此外，防护层和阴
极保护等也是常用的防护方法。
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四、金属腐蚀形态
氢损伤：
指金属中由于含有氢或金属中的某些成分与氢反应，从而使
金属材料的力学性能发生改变的现象，又称氢致开裂或氢脆。
点蚀腐蚀速率很快，严重时可造成设备穿孔，危险性很大。 点蚀会使晶间腐蚀、应力腐蚀和腐蚀疲劳等加剧，在很多情况 下点蚀是这些类型腐蚀的起源.
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四、金属腐蚀形态
缝隙腐蚀：
金属与金属或金属与非金属表面之间构成狭窄的缝隙，缝隙 内有关物质的移动受到了阻滞，形成浓差电池，产生局部腐蚀， 称为缝隙腐蚀。
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二、金属腐蚀的分类
按照腐蚀破坏的形貌特征分：
全面腐蚀：指腐蚀分布在整个金属表面上，可以是均匀的， 也可以是不均匀的。这类腐蚀危险性相对较小，在设计时增 加腐蚀裕量就能够使设备达到应用的使用寿命。如碳钢在强 酸、强碱中的腐蚀。
局部腐蚀：指腐蚀主要集中在金属表面某一区域。局部腐蚀 有很多类型，如电偶腐蚀、点蚀、缝隙腐蚀、晶间腐蚀、选 择性腐蚀、应力腐蚀破裂、腐蚀疲劳以及磨损腐蚀等。腐蚀 的发生没有先兆，是造成设备失效的主要原因。
属都具有自发地与周围介质发生作用又转化为氧化
物状态（化合物）的倾向，即恢复到自然存在状态，
这个过程也就是腐蚀过程，是一种自发倾向。
腐蚀过程

金属
矿物（化合物）
冶金过程
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二、金属腐蚀的分类
按照腐蚀机理分：
电化学腐蚀：金属表面与离子到点的电解质发生电化学反应 而产生的破坏。特点是反应至少包含两个相对独立且在金属 表面不同区域可同时进行的过程。其中阳极反应是金属离子 从金属转移到介质中和放出电子的过程，即氧化过程；相对 应的阴极反应便是介质中的氧化剂组分吸收来自阳极的电子 的还原过程。腐蚀过程伴有电流产生。如金属在各种电解质 溶液中发生的腐蚀。
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二、金属腐蚀的分类
按照腐蚀机理分：
化学腐蚀：金属表面与周围介质直接发生纯化学作用而引起 的破坏。特点是氧化剂与金属表面的原子相互作用而形成腐 蚀产物，电子的传递是金属与氧化剂之间直接进行的，没有 电流产生，如金属在高温时氧化引起的腐蚀。
物理腐蚀：金属由于单纯的物理作用所引起的破坏。许多金 属在高温熔盐、熔碱及液态金属中可以发生此类腐蚀，如盛 放熔融锌的钢容器，铁被液态锌所溶解而腐蚀。
金属要发生腐蚀必须有外部介质的作用，且这种作 用是发生在金属与介质的相界上。因此，金属腐蚀 是包括材料和环境介质两者在内的一个具有反应作 用的体系。
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一、金属腐蚀的定义
从热力学观点看，绝大多数金属在自然界中是以化
合物状态（稳定状态）存在，需耗费大力的能量从
矿物中提炼纯金属，即冶金过程。因此，大多数金
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四、金属腐蚀形态
电偶腐蚀：
电偶腐蚀是指两种或两种以上具有不同电位的金属接触时形 成的腐蚀，又称为不同金属的接触腐蚀。耐腐蚀性较差的金属 （电位较低）接触后成为阳极，腐蚀加速；而耐腐蚀性较高的 金属（电位较高）则变成阴极受到保护，腐蚀减轻或停止。
影响电偶腐蚀速度的因素主要有：①所形成的电偶间的电极 电位差;②腐蚀介质的电导；③金属表面的极化和由于阴、阳极 反应生成表面膜或腐蚀产物的影响；④电偶间的空间布置（几 何因素）。
氢的来源有：在冶炼、酸洗、焊接或电镀等工艺过程中钢所
吸收的氢；使用过程中由环境中吸收的氢。含氢介质有H2、H2S 等气体，或在水溶液中腐蚀时阴极过程所释放的氢。
影响钢氢脆的因素是一定浓度的氢，一定的拉伸应力和敏感
的显微组织。马氏体组织伴随有较大的相变应力，这种组织对
氢脆特别敏感，其次为贝氏体、屈氏体。一般索氏体，铁素体+
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四、金属腐蚀形态
选择性腐蚀：
在金属腐蚀过程中，在表面上某些特定部位有选择地溶解现
象。金属固溶体的组分之一，优先地由于腐蚀而转入溶液，而
金属表面则逐渐地富集了另一组成，称为组分的选择性腐蚀。
选择性腐蚀源起于金属表面上组分的差异，与介质反应活性
较大的组分将被优先氧化或溶解，而较稳定的组分则残留下来。
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四、金属腐蚀形态
点蚀：
在石油、化工的腐蚀失效类型统计中，点蚀约占20%～25%。 流动不畅的含活性阴离子的介质中容易形成活性阴离子的积聚 和浓缩的条件，促使点蚀的生成；粗糙的表面比光滑的表面更 容易发生点蚀 ；PH值降低、温度升高都会增加点蚀的倾向。氧 化性金属离子（如Fe3+、Cu2+、Hg2+等）能促进点蚀的产生。
缝隙腐蚀常发生在设备中法兰的连接处，垫圈、衬板、缠绕 与金属重叠处，给生产设备的正常运行造成严重障碍，甚至发 生破坏事故。介质中，氧气浓度增加，缝隙腐蚀量增加；PH值 减小，阳极溶解速度增加，缝隙腐蚀量也增加；活性阴离子的 浓度增加，缝隙腐蚀敏感性升高。
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四、金属腐蚀形态
应力腐蚀：
材料在特定的腐蚀介质中和在静拉伸应力（包括外加载荷、 热应力、冷加工、热加工、焊接等所引起的残余应力，以及裂 缝锈蚀产物的楔入应力等）下，所出现的低于强度极限的脆性 开裂现象，称为应力腐蚀开裂.
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四、金属腐蚀形态
磨损腐蚀：
由磨损和腐蚀联合作用而产生的材料破坏过程叫磨损腐蚀。 磨损腐蚀可发生在高速流动的流体管道及载有悬浮摩擦颗粒流 体的泵、管道等处。有的过流部件，如高压减压阀中的阀瓣 （头）和阀座、离心泵的叶轮、风机中的叶片等，在这些部位 腐蚀介质的相对流动速度很高，使钝化型耐蚀金属材料表面的 钝化膜，因受到过分的机械冲刷作用而不易恢复，腐蚀率会明 显加剧，如果腐蚀介质中存在着固相颗粒，会大大加剧磨损腐 蚀.
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三、金属腐蚀过程及特点
金属腐蚀过程： 腐蚀介质通过对流和扩散作业向界面迁移
在相界面上进行化学反应或电化学反应
腐蚀产物从相界迁移到介质或在金属表面形 成覆盖膜
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三、金属腐蚀过程及特点
金属腐蚀特点：
腐蚀由表及里。腐蚀造成的破坏一般先从金属表面开始，伴 随着腐蚀过程的进一步发展，腐蚀破坏扩展到金属材料内部， 是金属的组成和性质发生改变。