钢铁的常见腐蚀

1、钢铁的常见腐蚀 红热的铁丝与水接触，表面形成蓝黑色的保护 层，这属于化学腐蚀还是电化学腐蚀 金属腐蚀的现象十分复杂，根据金属腐蚀的机理 不同，通常可分为化学腐蚀和电化学腐蚀两大 类1 化学腐蚀金属材料与干燥气体或非电解质直接发生化学反应而引起的破坏称化学腐蚀钢铁材料在高温 气体环境中发生的腐蚀，通常属化学腐蚀，在生 产实际中常遇到以下类型的化学腐蚀a.钢铁的咼温氧化钢铁材料在空气中加热时，铁与空气中的 02 发生化学反应，在 570C以下反应如下：3Fe + 202 Fe304生成的 Fe304 是一层蓝黑色或棕褐色的致密薄 膜，阻止了 02 与 Fe 的继续反应，起了保护膜的作 用.在 57

2、0Ct22_k 生成以 FeO 为主要成分的氧化皮渣，反应如下:2Fe + 02 2FeO生成的 FeO 是一种既疏松又极易龟裂的物质，在 高温下 02 可以继续与 Fe 反应，而使腐蚀向深层发展不仅空气中的氧气会造成钢铁的高温氧化,高温 环境中的 CO2 水蒸气也会造成钢铁的高温氧化，反应如下：Fe + CO2 FeO + CO;Fe + H20 FeO + H2温度对钢铁高温氧化影响极大，温度升高，腐蚀 速率显著增加，因此,钢铁材料在高温氧化性介 质(O2,C02,H20 等)中加热时,会造成严重的氧化 腐蚀b.钢的脱碳钢中含碳量的多少与钢的性能密切相关钢在高 温氧化性介质中加热时，表面的

3、 C 或 Fe3C 极易与 介质中 O2,C02，水蒸气,H2 等发生反应：Fe3C(C) + 1/2O2 3Fe + CO; Fe3C(C) + C02 3Fe +2CO;Fe3C(C) + H20 3Fe + CO + H2; Fe3C(C) + 2H2 3Fe+ CH4上述反应使钢铁工件表面含碳量降底，这种现象 称为钢的脱碳.钢铁工件表面脱碳后硬度和强 度显著下降，直接影响零件的使用寿命，情况严 重时,零件报废,给生产造成很大的损失C.氢脆含氢化合物在钢材表面发生化学反应，例如：酸洗反应:FeO + 2HCI = FeCI2 + H20Fe + 2HCI = FeCI2 + 2H硫化氢反

4、应：Fe + H2S = FeS + 2H 高温水蒸气氧化:Fe + H20 = FeO + 2H 这些反应中产生的氢，初期以原子态存在，原子 氢体积小，极易沿晶界向钢材的内部扩散，使钢 的晶格变形，产生强大的应力，降低了韧性，引起 钢材的脆性这种破坏过程称为”氢脆合成氨，合成甲醇，石油加氢等含氢化合物参与的工艺中 钢铁设备都存在着氢脆的危害，特别对高强度钢 铁构件的危害更应引起注意d.高温硫化钢铁材料在高温下与含硫介质（硫，硫化氢等）作 用，生成硫化物而损坏的过程称 高温硫化，反 应如下：Fe + S = FeS ; Fe + H2S = FeS + H2高温硫化反应一般在钢铁材料表面的晶界

5、发生，逐步沿晶界向内部扩展，高温硫化后的构件，机 械强度显著下降，以至整个构件报废在采油，炼 油及高温化工生产中，常会发生高温硫化腐蚀，应该引起注意e.铸铁的肿胀腐蚀性气体沿铸铁的晶界，石墨夹杂物和细微裂 缝渗入到铸铁内部并发生化学作用，由于所生成 的化合物体积较大，因此,不仅引起铸铁构件机 械强度大大降低，而且构件的尺寸也显著增大，这种破坏过程称为”铸铁的肿胀.实践证明，加 热的最高温度超过铸铁的相变温度时，肿胀现象 会大大加强.阳极反应:Fe - 2e = Fe2+阴极反应:2H+ + 2e = H2水膜中 H+在阴极得电子后放出 H2，H20 不断电 离，OH-浓度升高并向整个水膜扩散，

6、使 Fe2+与 0H 相互结合形成 Fe(0H)2 沉淀.Fe(0H)2 还可继 续氧化成Fe(OH)3:4Fe(OH)2 + 2H20 + O2 = 4Fe(OH)3Fe(OH)3 可脱水形成 nFe203-rmH20,nFe203-rmH20 是铁锈的主要成分由于这种腐蚀有 H2 析出，故 称为析氢腐蚀.水溶液中通常溶有 O2，它比 H离子更容易得到 电子，在阴极上进行反应阴极反应：02 + 2H20 + 4e = 40H-阳极反应:Fe - 2e = Fe2+阴极产生的 0H 及阳极产生的 Fe2+向溶液中扩 散,生成 Fe(0H)2,进一步氧化生成 Fe(0H)3,并 转化为铁锈.这种

7、腐蚀称为吸氧腐蚀.在较强酸性介质中，由于 H+浓度大,钢铁以析氢 腐蚀为主；在弱酸性或中性介质中，发生的腐蚀 是吸氧腐蚀.影响金属电化学腐蚀的因素很多，首先是金属的 性质,金属越活泼，其标准电极电势越低，就越易 腐蚀.有些金属，例如 AI,Cr 等,虽然电极电势很 低，但可生成一层氧化物薄膜，紧密地覆盖在金 属表面上，阻止了腐蚀继续进行.如果氧化膜被 破坏,则很快被腐蚀.其次,金属所含的杂质如果 比金属活泼，则形成的微电池，以金属为阴极便 不易被腐蚀.如果杂质比金属不活泼，则金属成 为微电池的阳极而被腐蚀.b. 土壤腐蚀土壤是一类具有毛细管的多孔性物质，空隙中充 满了空气和水，土壤中含有的盐类

8、溶解在水中，成为电解质溶液，因此，埋设在土壤中的油，气, 水管道及金属设备，具备了形成电化学腐蚀的条 件而发生腐蚀损坏，以致管道穿孔，漏水,漏油, 漏气，电讯发生故障，造成严重危害而且这些管 线埋设在地下，检修十分困难，给国民经济造成 严重损失土壤腐蚀是一种情况比较复杂的腐蚀过程土壤中各部分含氧量不同，不同区域土壤的不均匀性 金属零件或管材在土壤中埋没的深度不同，土壤 的温度，酸度，含盐量，透气性，温度等情况的差 异，均影响腐蚀电池的工作特性，甚至土壤中的 微生物对金属腐蚀也有影响因此，埋设在地下 的设备及管道必须采取严格的防腐蚀措施，以尽 量减少损失C.海水腐蚀海水是含盐浓度极高的天然电解质

9、溶液，金属结 构部件在海水中的腐蚀情况，除一般电化学腐蚀 外，还有其特殊性(1) 氯离子是具有极强腐蚀活性的离子，以致使 碳钢，铸铁，合金钢等材料的表面钝化失去作用，甚至对高镍铬不锈钢的表面钝化状态，也会造成 严重腐蚀破坏(2) 海浪的冲击作用，对构件表面电解质溶液起 了搅拌和更新作用，同时海浪的冲涮使已锈蚀的锈层脱落,加速了腐蚀的进度（3）金属结构部件表面海生生物的生长（如船舷 的水下部分）能严重破坏原物体的保护层（如油 漆）使构件受到腐蚀破坏，同时海生生物的代谢 产物 （含有硫化物）使金属构件的腐蚀环境进一 步恶化,导致了腐蚀作用的加剧.由于一般电化学腐蚀因素及上述情况的综合影 响,浸人海

10、水中的金属结构部件最严重的腐蚀区 域分布在较水线略高的水的毛细管上升区域，在 这个区域多种加速腐蚀因素同时作用着，造成了 十分严重的腐蚀后果不仅是浸人海水中的金属结构部件受到严重的 腐蚀,在沿海地区安置的金属结构部件受大气中 的潮湿盐雾的影响，也会受到十分严重的腐蚀 钛,锆,铌,钽是一类很好的耐海水腐蚀材料，但价格昂贵，使用受到一定的限制.d.常见的局部腐蚀材料及设备是一个协作运作的整体，某一区域的 局部破坏将导致整个设备的运行故障，甚至造成 整个设备的报废，特别是飞机，海轮,海上钻井平 台机械等，由于局部破坏会造成不堪设想的后果 因此,局部腐蚀是最危险的一类腐蚀，务必引起 工程技术人员的密切

11、关注常见的局部腐蚀有以 下几种：电偶腐蚀异种金属在同一电解质中接触，由 于金属各自的电势不等构成腐蚀电池，使电势较 低的金属首先被腐蚀破坏的过程，称接触腐蚀或 双金属腐蚀例如,某一铁制容器以镀锡保护，表 层的锡被擦伤后造成 Sn-Fe 原电池的破坏，其中 （Fe2+/Fe3+）较低，铁为阳极，受到损坏，以致穿 孔，使整个设备损坏因此，在这种条件下表面一 旦损坏必须立即采取措施（修补涂层）以防造成 严重后果 小孔腐蚀 在金属表面的局部区域，出现向深 处发展的腐蚀小孔，其余地区不腐蚀或腐蚀很轻 微，这种腐蚀形态称为小孔腐蚀，简称孔蚀或点 蚀.在空气中能发生钝化的金属（合金），如不锈 钢，铝和铝合金

12、等在含氯离子的介质中，经常发生孔蚀.碳钢在含氯离子的水中亦会出现孔蚀的 情况（3）缝隙腐蚀金属部件在介质中，由于金属与金 属或金属与非金属之间形成特别小的缝隙（宽度在 0.0250.1 mm 之间），使缝隙内介质处于滞流 状态，引起缝内金属的腐蚀，称为缝隙腐蚀 开始时，吸氧腐蚀在缝隙内外均进行因滞流,缝 内消耗的氧难以得到补充，缝内，外构成了宏观 氧浓差电池，缝内缺氧为阳极，缝外富氧为阴极 随着蚀坑的深化，扩展,腐蚀力口速进行(4) 选择性腐蚀合金在腐蚀过程中，腐蚀介质不 是按合金的比例侵蚀，而是发生了其中某成分(一般为电势较低的成分)的选择性溶解，使合金 的组织和性能恶化，这种腐蚀称为选择性

13、腐蚀 如黄铜(30%Zn 和 70%Ci 组成)的脱锌腐蚀等.(5) 应力腐蚀当金属中存在内应力或在固定外应力的作用下，都能促使腐蚀过程的进行.这种 由于内，外应力的作用引起的腐蚀称应力腐蚀例如长期处于拉应力作用下的紧固钢丝绳索，就 比较容易受到腐蚀机械零件的机械加工也能产 生较大的内应力，这些应力集中区域极易发生腐 蚀损坏.应力的存在使晶格发生畸变，原子处于 不稳定状态，能量升高，电极电势下降，在腐蚀电 池中成为阳极而首先受到破坏因此，在金属材 料和设备的加工和使用中，要及时采取措施，消 除应力，防止产生应力腐蚀而引起的破坏若金属材料在固定方向拉应力的连续作用下，应 力腐蚀的结果造成材料的开

14、裂，称应力腐蚀开裂这是一种破坏性十分严重的腐蚀后果，必须引起 注意合成纤维特点：吸水性好吗，弹性好吗，耐磨耐 化学腐蚀吗，透气性好吗纤维分为天然纤维和化学纤维，化学纤维又分为 人造纤维和合成纤维。天然纤维是自然界生长着的纤维材料如棉、麻， 人造纤维是不能直接纺织的纤维素（木材等）， 如醋酸纤维，合成纤维则是以煤、石油、天然气 等制造的，如涤纶等。合成纤维除了强力高，吸湿性差，耐热差的通性 以外，也各有特点。锦纶和尼纶耐磨好，涤纶弹 性好，维纶和棉接近，但比棉耐磨，腈纶和羊毛 相近但耐光性好，氯纶保暖性好。各种纤维各有优缺点，天然纤维吸水性好，穿着 舒适，印花色容易，但除棉以外相对产量不高， 价

15、格贵；人造纤维吸水性好，穿着舒适，印染也 容易但是润湿时强力低，不经洗不耐穿；合成纤 维强力高，耐磨好，耐化学腐蚀但不易染色，吸水性差穿着闷气不舒服。蒸馏水（绝对纯的水）绝不会腐蚀铁钉吗？不会，腐蚀金属的是水中的 Cl-和 02纯水中如果只含有溶解 02 作为原电池腐蚀金 属是非常慢的需要阴离子作为导电离子进行反应 （而且不能是 0H-，参考化学平衡）因此，加入少量 Cl-可加快金属腐蚀煮沸的、不含 Cl-和 02 的纯水，并且不暴露在 空气中是不会腐蚀金属的含酚废水有腐蚀性吗 易结垢吗?有，有机溶剂对有机物好象都有腐蚀吧（相似相 容原理是这么说的）.更何况是酚呢.记得酚的化 学式是,一个苯环

16、（C6）上接一个羟基（-0H）吧,苯 是有机物，而且能致癌，前年东北的苯污染你该 知道吧（那里被污染的地方的地下水都不能喝）, 哈哈,是不是有点毛骨悚然！至于结不结不垢，我记得上化学实验刻的时候，好象酚水瓶壁上有一层垢，其实酚在水中溶解度 不大的.有关城市燃气（天然气）管网建设的相关信息， 不知道哪儿能查到？比如设计时间、设计寿命、 防腐蚀技术等等燃气公司各部门查找：你要求的资料比较多不可 能从一个部门查到的，我针对你需要的资料给你 分出不同的部门，这只是我们的公司现在的情 况。我去过很多燃气公司，也了解了很多燃气公 司基本也都是这个流程。1、设计时间、防腐技术和设计寿命要在燃气公 司设计单位查找设计图纸。2、管网竣工资料可在燃气公司档案部门查，竣 工的资料是施工单位做的，做完交给燃气公司相 关部门存档备案，当然防腐技术这些有可能施工 的不同于设计的情况，这个可以按照竣工资料为 准。3、有无泄漏事故，在燃气公司管网运行部门查 找。4、管网建设信息在设计部门查规划图纸，或者 在管网运行部门查。城市事业燃气办也可查的一些竣工信息和事故 信息，但是他们只针对城市建设的中压管网， 如 小区内管网和城市工业商业用户和民用户管到