金属腐蚀学2013-2

1、金属腐蚀学金属腐蚀学- -2 2曾为民E-mail:电话验十七楼实验十七楼511室室v6.1 金属在自然水中的腐蚀金属在自然水中的腐蚀v 分为淡水腐蚀和海水腐蚀，主要是含盐量和成分不同。v6.1.1 淡水腐蚀v 淡水：含盐量低于0.3%的天然水. 金属的腐蚀速率受水质、环境因素影响比较大。CH6 金属在自然环境中的腐蚀金属在自然环境中的腐蚀CH6 金属在自然环境中的腐蚀金属在自然环境中的腐蚀v 腐蚀历程：v 阳极反应：Fe = Fe 2+ 十十2ev 阴极吸氧反应：阴极吸氧反应：O2十十2H2O 十十4e = 4OHv Fe 2+ 十十2OH = Fe（OH ）2v

2、影响因素：影响因素：pH、溶解氧、含盐量、温度、溶解氧、含盐量、温度、溶液流速等都对吸氧腐蚀有影响。溶液流速等都对吸氧腐蚀有影响。v6.1.2 海水腐蚀v 海水是自然界中数量最大且具有很大腐蚀性的天然电解质，我国沿海地区的工厂常用海水作冷却介质，与海水接触的机器设备及管道必然遭受严重的海水腐蚀。近年来由于海洋开发，使沿岸海水的污染增加，腐蚀问题更为突出。CH6 金属在自然环境中的腐蚀金属在自然环境中的腐蚀v6.1.2.1 海水腐蚀特点:v海水作为腐蚀性介质，其特性首先在于它的含盐量相当高，这就便海水成为一种导电性极强的电解质镕液。海水中含量最多的盐类是氯化物，又以氯化钠为主，大致含有33.5%

3、NaCl。因而海水对于大多数金属结构材料都具有较强的腐蚀性。v在正常的情况下，海水的表层被空气所饱和 。CH6 金属在自然环境中的腐蚀金属在自然环境中的腐蚀v海水一般是中性溶液(PH值约为7.28.6)，且溶有大量氧，所以大多数金属在海水中腐蚀时，阴极过程是氧的去极化作用，只有负电性很强的金属（如镁及其合金）才可能发生氢的去极化作用。出于多数金属在海水中阳极很难钝化，所以增加充气只能加速阴极过程，而引起腐蚀的加剧。实际生产中，海水腐蚀的最大破坏处正是在结构上充气较多的区域。 v由于海水中有大量的氯离子,可导致局部腐蚀。 CH6 金属在自然环境中的腐蚀金属在自然环境中的腐蚀v由于海水具有良好的导

4、电性，当异种金属在海水中接触时，很容易发生电偶腐蚀，应避免大面积的阴极件同小面积的阳极性金属相接触，和尽量避免在海水中使电位差别大的金属相联接。v海洋生物腐蚀；v6.1.2.2海水腐蚀防护v选材;v电化学保护:阴极保护;v涂镀层保护：有机、金属涂镀层；CH6 金属在自然环境中的腐蚀金属在自然环境中的腐蚀CH6 金属在自然环境中的腐蚀金属在自然环境中的腐蚀v6.2 土壤腐蚀v6.2.1 土壤腐蚀特点:v 埋设在地下的金属设备和油、气、水管以及电线等在土壤作用下常发生腐蚀，以致造成漏泄等事故，而这些设备腐蚀损坏后往往又很难检查，给生产带来根大的损失和危害。v 土壤是由含有多种无机物和有机物的土粒、

5、水、空气所组成的极其复杂的不均匀多相体系。在土粒间存在大量细微的孔隙，孔隙中充满空气和水，盐类溶解在水中，土壤就成为电解质。土壤中的气相和液相可作有限的运动。土壤的导电性与土壤的含水量、含盐量有关，土壤愈潮湿，含盐量愈多，其电阻就愈小，腐蚀性往往也愈严重。v 金属在土壤中的腐蚀与在电解质中的腐蚀本质是一样的，但由于土壤作为腐蚀性介质所具有的特性，使土壤腐蚀的电化学过程具有它自另的特征。v金属在土壤中腐蚀时阴极过程主要是氧的去极化作用(在强酸性土城中，也发生氢去极化过程)，氧离子化的阴极反应和在普通的电解质中相同，也是生成氢氧很离子，但到达阴极的过程则更复杂，进行得更慢。空气中的氧是通过土壤的微

6、孔输送，再通过金属表面土的静止液层面到达阴极的，因此，土壤的结构和湿度对氧的流动有很大影响。土壤越疏松，氧的渗透和流动就越容易，金属的腐蚀也就超产重。v在不同的土壤中，氧的渗透率有显著变化，相差可达几万倍，这是在水溶液及大气中的腐蚀所不具备的特点。 CH6 金属在自然环境中的腐蚀金属在自然环境中的腐蚀v在土壤腐蚀中，常见因充气不匀引起的腐蚀现象，由于土壤具有多相性、不均一性等特点，尤其是在不同的土壤中，氧的渗透有显著变化(其变化幅度可达35个数量级)，所以和不同区域土壤相接触的金属各部分的腐蚀电位就会相差很远，极易形成因充气不匀引起的供氧差异腐蚀电池。这种腐蚀电池在土壤腐蚀中往往起着很大的作用

7、，造成地下金属设备和管线严重的局部腐蚀。CH6 金属在自然环境中的腐蚀金属在自然环境中的腐蚀v此外，还常见由杂散电流引起的地下金属设备和管线的腐蚀现象。杂散电流是指由于某种原因离开了原设计要求所定的导体而在原来不应有电流的导体内流动的这部分电流。当直流电源设备漏电的情况下，漏到地下的电流常常引起附近地下金属设备和管线的腐蚀。杂散电流在地下管道的某一表面区域离开金属(电子导体相)而进入土壤(离子导体相)时，金属管道的这一表面区域就是宏观腐蚀电池的阳极区，发生金属的阳极镕解。像这种由直流杂散电流引起的腐蚀破坏特点是破坏区域集中、破坏速度较大。CH6 金属在自然环境中的腐蚀金属在自然环境中的腐蚀v6

8、.2.3 土壤腐蚀防护:v涂镀层保护：有机、金属涂镀层；v电化学保护:阴极保护;v降低杂散电流:排流法、绝缘法v控制土壤环境：降低含水量、含盐量、杀菌处理；CH6 金属在自然环境中的腐蚀金属在自然环境中的腐蚀 6.3 大气腐蚀大气腐蚀 金属在大气自然环境下金属在大气自然环境下(通常是指在常温的潮湿空气中通常是指在常温的潮湿空气中)发发生的腐蚀称为大气腐蚀。由于大多数金属设备、机器、管道等生的腐蚀称为大气腐蚀。由于大多数金属设备、机器、管道等外表面暴露在大气中，大气蚀而损失的金属约占总腐蚀量的一外表面暴露在大气中，大气蚀而损失的金属约占总腐蚀量的一半以上，所以大气腐蚀半以上，所以大气腐蚀(尤其是

9、化工机械的入气腐蚀尤其是化工机械的入气腐蚀)相当普遍相当普遍而且严重。而且严重。6.3.1 大气腐蚀特点大气腐蚀特点:大气腐蚀实际上是在金属表面上的薄层大气腐蚀实际上是在金属表面上的薄层电解液膜中进行的电化学腐蚀。受液膜层的厚度影响较大。金电解液膜中进行的电化学腐蚀。受液膜层的厚度影响较大。金属表面上的薄层液膜主要由大气中的水汽形成。大气湿度和成属表面上的薄层液膜主要由大气中的水汽形成。大气湿度和成分是决定腐蚀程度的两个主要因素。分是决定腐蚀程度的两个主要因素。 大气腐蚀过程既遵循电化学腐蚀的一般规律，又有它自身大气腐蚀过程既遵循电化学腐蚀的一般规律，又有它自身的特点。大气中的氧通过薄层液膜扩

10、散到达金属表面比通过浸的特点。大气中的氧通过薄层液膜扩散到达金属表面比通过浸没的液层要容易得多，所以大气腐蚀时，阴极过程主要发生氧没的液层要容易得多，所以大气腐蚀时，阴极过程主要发生氧的去极化作用。的去极化作用。 CH6 金属在自然环境中的腐蚀金属在自然环境中的腐蚀CH6 金属在自然环境中的腐蚀金属在自然环境中的腐蚀v6.3.2 大气腐蚀防护:v 选材：耐候钢(加入Cu、Ni、Cr、Al等合金元素）v 涂镀层保护：有机、金属涂镀层；v 控制环境：除湿除尘、氮气保护；6.4 高温气体腐蚀高温气体腐蚀 高温腐蚀是高温下金属与气体间的化学反应过程。在这个高温腐蚀是高温下金属与气体间的化学反应过程。在

11、这个过程中，总是金属原子失去电子，化合价升高，使金属转变为化过程中，总是金属原子失去电子，化合价升高，使金属转变为化合物，使金属受到损失，所以氧化又称化学腐蚀或气体腐蚀。腐合物，使金属受到损失，所以氧化又称化学腐蚀或气体腐蚀。腐蚀的产物取决于金属和气体的种类，通常多是金属的氧化物，所蚀的产物取决于金属和气体的种类，通常多是金属的氧化物，所以又称高温氧化。以又称高温氧化。 工业技术的发展导致金属材料的高温工作环境日趋复杂化。工业技术的发展导致金属材料的高温工作环境日趋复杂化。例如，炼制高硫原油，金属构件将产生高温硫腐蚀；煤和有机燃例如，炼制高硫原油，金属构件将产生高温硫腐蚀；煤和有机燃料的燃烧将

12、产生料的燃烧将产生COCO2 2、COCO和和H H2 2O(O(气气) )使金属材料发生碳化；燃气涡使金属材料发生碳化；燃气涡轮高温部件上会生成轮高温部件上会生成NaNa2 2SOSO4 4熔盐导致热腐蚀。熔盐导致热腐蚀。 CH6 自然环境中金属的腐蚀自然环境中金属的腐蚀6.4.1 高温氧化高温氧化 高温氧化使金属或合金表面生成一层薄膜。多数情高温氧化使金属或合金表面生成一层薄膜。多数情况下，这层薄膜可以抑制进一步氧化。在燃气轮机中，况下，这层薄膜可以抑制进一步氧化。在燃气轮机中，氧化是在高速和高压气流及交变温度条件下进行的。这氧化是在高速和高压气流及交变温度条件下进行的。这种条件下氧化皮容

13、易被破坏，氧化反应大大加速。氧化种条件下氧化皮容易被破坏，氧化反应大大加速。氧化和热应力的叠加作用促使产生热疲劳裂纹。和热应力的叠加作用促使产生热疲劳裂纹。 当金属温度超过当金属温度超过9501000或者使用的燃料及或者使用的燃料及进入的空气都比较进入的空气都比较“干净干净”时，高温氧化是航空燃气轮时，高温氧化是航空燃气轮机热部件失效的主要形式。机热部件失效的主要形式。6.4.1.1、氧化热力学、氧化热力学1）金属在氧气中的氧化：）金属在氧气中的氧化： xxCH6 金属在自然环境中的腐蚀金属在自然环境中的腐蚀 这个反应得以进行的条件是氧的压力大于金属金属氧化物平衡所要求的压力。这里金属金属氧化

14、物平衡时氧的压力PO2为： PO2 1/2 exp (GMO0RT) 除了贵金属以外，大多数金属氧化物的平衡压力在所有温度下都是很小的，因此在实践中所遇到的许多气体环境中，热力学条件对于氧化物的生成都是有利的。所以金属的高温氧化很容易进行。CH6 金属在自然环境中的腐金属在自然环境中的腐蚀蚀6.4.2氧化动力学 1）氧化动力学规律A、直线规律：氧化增重与时间成直线关系： g Kt 十 C金属氧化的直线规律，可解释为氧化膜没有保护作用，氧化过程被化学反应的速度所控制。B、抛物线规律： g 2 Kt 十 C即氧化速度与膜的厚度成反比。金属的氧化受氧化膜中固相扩散所控制，其氧化速度随时间延长而减小。

15、很多金属和合金的氧化都是这种规律。实际中，其指数可大于或小于2， 即 g n Kt 十 CCH6 金属在自然环境中的腐金属在自然环境中的腐蚀蚀C、对数规律：氧化膜增长与时间成对数规律： g ln ( Kt ) 在这种情况下，氧化开始时具有较高的速度，但它很快就低下来。当t很大时，速度趋于零。遵守这种规律的氧化，不能持续无限长的时间。当氧化膜到一定厚度时，氧化膜中的扩散就可能成为控制因素，这时氧化规律就由对数规律转变为抛物线规律。所以对数规律一般是在较低温度下，或氧化起始阶段所呈现的规律。CH6 金属在自然环境中的腐金属在自然环境中的腐蚀蚀CH6 金属在自然环境中的腐金属在自然环境中的腐蚀蚀 2

16、）氧化破坏方式）氧化破坏方式 A、表面生成氧化皮。、表面生成氧化皮。 B、氧化皮剥落。、氧化皮剥落。 C、不均匀氧化或内氧化。、不均匀氧化或内氧化。 D、氧化物蒸发和升华。、氧化物蒸发和升华。3 3）高温氧化的防护：合金化（如高温氧化的防护：合金化（如Al、Cr、Si）(20120427)6.4.3 高温硫化 金属的高温硫化是金属材料与含硫气体金属的高温硫化是金属材料与含硫气体( (如如S S2 2、S0S02 2、H H2 2S S等等) )反应形成硫化物的过程。常用金属材料的硫化速度比其氧化速反应形成硫化物的过程。常用金属材料的硫化速度比其氧化速度要高几个数量级，只有难熔金属度要高几个数量

17、级，只有难熔金属W W、MoMo、NbNb具有优良的耐硫化具有优良的耐硫化性能。性能。 CH6 金属在自然环境中的腐金属在自然环境中的腐蚀蚀硫化物具有如下特性：1、硫化物的热力学稳定性低于氧化物，即硫化物的生成自由能较氧化物为正；2、除难熔金属的硫化物外，常用金属的硫化物中的缺陷浓度比相应金属的氧化物高，则硫化物中的扩散系数和硫化抛物线速度常数必然高。3、常用金属硫化物的熔点比氧化物低得多，许多金属(如Fe、Co、Ni等)可与其硫化物形成低熔点共晶，导致金属材料发生灾难性的硫化腐蚀。4、硫化物膜在生长中存在很大的应力，使硫化膜易发生破裂和剥落，使含硫气体同金属基体接触，加速硫化。CH6 金属在

18、自然环境中的腐金属在自然环境中的腐蚀蚀6.4.4 金属的热腐蚀 热腐蚀是指金属材料在高温工作时，基体金属与沉积在热腐蚀是指金属材料在高温工作时，基体金属与沉积在表面的熔盐表面的熔盐( (主要为主要为NaNa2 2SOSO4 4) )及周围气体发生的综合作用而产生及周围气体发生的综合作用而产生的腐蚀现象。金属发生热腐蚀的特征如图所示。腐蚀产物的外的腐蚀现象。金属发生热腐蚀的特征如图所示。腐蚀产物的外层为疏松的氧化物和熔盐；次内层为氧化膜；氧化膜下为硫化层为疏松的氧化物和熔盐；次内层为氧化膜；氧化膜下为硫化物。物。 CH6 金属在自然环境中的腐金属在自然环境中的腐蚀蚀6.45 金属的碳化 金属材料

19、处于含碳的气体环境中，氧活度低而碳活度较金属材料处于含碳的气体环境中，氧活度低而碳活度较高，就会发生碳化。金属碳化的基本原理与金属的氧化过程高，就会发生碳化。金属碳化的基本原理与金属的氧化过程相同。了解有关碳化物的稳定性、相同。了解有关碳化物的稳定性、MCMC和和MOCMOC的相稳定图的相稳定图是解释金属碳化的重要基础。在是解释金属碳化的重要基础。在12001200根据根据CrCOCrCO体系的体系的相稳定图，铬的三种碳化物分别是相稳定图，铬的三种碳化物分别是Cr23C6Cr23C6、Cr7C3Cr7C3和和Cr3C2Cr3C2。可以看到，铬的碳化发生在氧活度足够低的条件下。可以看到，铬的碳化

20、发生在氧活度足够低的条件下。 CH6 金属在自然环境中的腐金属在自然环境中的腐蚀蚀金属碳氢化合物的反应 金属在碳氢化合物金属在碳氢化合物氢的混合气体中易发生碳化。例氢的混合气体中易发生碳化。例如，在甲烷如，在甲烷氢混合气体中存在反应：氢混合气体中存在反应： CHCH4 4 = C = C十十2H 2H 2 2气体中碳的活度可由混合气体的成分及总压力来确定。金气体中碳的活度可由混合气体的成分及总压力来确定。金属在甲烷属在甲烷氢混合气氛中的碳化步骤：氢混合气氛中的碳化步骤：(1)(1)含碳物质在金属含碳物质在金属表面的混合气体中扩散；表面的混合气体中扩散；(2)(2)反应分子在金属表面发生物理反应

21、分子在金属表面发生物理吸附或化学吸附，形成碳原子；吸附或化学吸附，形成碳原子；(3)(3)碳由金属表面向内部扩碳由金属表面向内部扩散形成碳化物；散形成碳化物；(4)(4)气体反应产物的解吸及离开金属表面。气体反应产物的解吸及离开金属表面。 CH6 金属在自然环境中的腐金属在自然环境中的腐蚀蚀v7.1 金属耐蚀合金化原理v工业上广泛应用的金属结构材料大多数都是合金，为了更好地掌握并改进合金的耐蚀性，有必要了解纯金属的耐蚀特性。v7.1.1 纯金属的耐蚀特性v纯金属的耐蚀能力主要体现在以下三个方面。CH7 金属结构材料的耐蚀性金属结构材料的耐蚀性v 1金属的热力学稳定性v 各种纯金属的热力学稳定性

22、，大体上可按它们的标准电位值来判断。标准电极电位较正者，其热力学稳定性较高；标准电极电位越负，在热力学上越不稳定，也就容易被腐蚀。v 因此，以-0.414V、0、+0.805V为界限，可将纯金属按其标准电位值划分为热力学稳定性不同，因而耐蚀程度也不同的四类。其中，热力学上较为稳定的金属有金、铂、铱、钯、银、铑、铜等。v 根据电位-pH图可将金属分为四类：v 1）标准电极电位v-0.414v时:不稳定,析氢、耗氧v 2） -0.414v v 0v：不够稳定,析氢、耗氧v 3） 0v v +0.805v：较稳定,耗氧v 4) +0.805v v :稳定7.1 金属耐蚀合金化原理金属耐蚀合金化原理7

23、.1 金属耐蚀合金化原理金属耐蚀合金化原理v2金属的钝化v 有不少热力学不稳定的金属在适当的条件下能发生钝化而获得耐蚀能力，如锆、钛、铌、铝、铬、钼、镁、镍、钴、铁。它们在氧化性介质中容易钝化，而在Cl-、Br-、F-等离子的作用下，钝态容易受到破坏。v易钝化的金属，往往作为合金元素加入钢中，使合金钝化而获得耐蚀性。v3腐蚀产物膜的保护v 在热力学不稳定的金属中，除了因钝化而耐蚀者外，还将因在腐蚀过程初期或一定阶段生成致密的保护性能良好的腐蚀产物膜而耐腐蚀。例如，铅在硫酸溶液中，铁在磷酸镕液中,钼在盐酸溶液中，镁在氢氟酸或烧碱中，锌在大气中均因生成保护性腐蚀产物膜而耐蚀，这类化学转化膜通常称为

24、机械钝态膜。工业用耐蚀金属材料，主要是铜、镍、铝、镁、钛、锆等，而应用比较广泛的是铁合金、铜合金、镍合金、钛合金、铝合金、镁合金等。纯金属应用并不多。 7.1 金属耐蚀合金化原理金属耐蚀合金化原理v7.1.2 金属耐蚀合金化的途径v1、提高金属的热力学稳定性 这种方法就是向本来不耐蚀的纯金属或合金中加入热力学稳定性高的合金元素，制成合金。 v2、减弱合金的阴极活性v 这种方法适用于阴极控制的腐蚀过程。v (1)减小金属或合金中的活性阴极面积。7.1 金属耐蚀合金化原理金属耐蚀合金化原理v (2)加入析氢超电压高的合金元素。v 3减弱合金的阳极活性v 是金属耐蚀合金化措施中最有效、应用最广泛的方

25、法。v (1)减小阳极相的面积。v (2)加入易钝化的合金元素。v (3)加入阴极合金元素促进阳极钝化。v 4使合金表面生成电阻大的腐蚀产物膜v 加入某些元素促使合金表面生成致密的腐蚀产物膜，阻滞腐蚀过程的进行。7.1 金属耐蚀合金化原理金属耐蚀合金化原理v7.1.3 单相合金的n8定律v 最早塔曼(Tammann)在研究合金的耐蚀性时，发现其耐蚀能力与固溶体的成分之间存在一种特殊关系。在给定介质中一种耐蚀的组元和另一种不耐蚀的组元组成的合金，耐蚀组元的原子数与合金总原子数之比为18、28、38，48 n 8(n 1，2，7)时，合金的耐蚀性将出现突然地阶梯式的升高，合金的电位亦相应的随之升高

26、。这一规律称为n8定律。7.1 金属耐蚀合金化原理金属耐蚀合金化原理v 7.1.4 主要合金元素对耐蚀性的影响v1铬(Cr):v 在不含卤素离子的氧化性介质中，铬是很容易钝化的金属。铬是不锈钢基本的合金元素。v铬是热力学不稳定但容易钝化的金属，并具有过钝化倾向。7.1 金属耐蚀合金化原理金属耐蚀合金化原理v2镍(Ni)v 镍属于热力学不够稳定的金属，但却比铬、铁稳定。镍也是能钝化的金属，其钝化倾向比铁大些，但不如铬。主要是使合金的热力学稳定性有所增高。当然，镍作为不锈钢的合金元素的另一个更重要的作用，则是利用它来形成奥氏体组织，以取得优良的机械性能。 但是，在奥氏体不锈钢中，镍含量增加，会增加

27、不锈钢的晶间腐蚀倾向。 7.1 金属耐蚀合金化原理金属耐蚀合金化原理v3. 钼(Mo) 钼是铬不锈钢、铬镍不锈钢、钛基合金和镍基合金等不锈合金中重要的耐蚀元素。钼的加入，能够促进这些合金的钝化。 钼的耐蚀特点是使合金耐还原性介质的腐蚀和抗氯离子等引起的孔蚀。v4硅(Si)v 硅是主要的耐蚀合金元素之一，在不锈钢、低合金钢、铸铁、镍基合金中都有所应用，它在相应的合金中分别具有耐氯化物腐蚀破裂、耐孔蚀、耐浓热硝酸、抗氧化、耐海水腐蚀等作用。7.1 金属耐蚀合金化原理金属耐蚀合金化原理v5铜(Cu) 铜是低合金钢、不锈钢、镍基合金、铸铁中常用的耐蚀合金元素之一。主要是提高合金的热力学稳定性。7.1

28、金属耐蚀合金化原理金属耐蚀合金化原理v不同金属材料获得耐蚀的能力有三种情况:由于钝化而耐蚀；由于表面生成了不溶性的腐蚀产物膜而耐蚀；由于材料本身的热力学稳定性而耐蚀。现分别介绍如下。v7.2.1、依靠钝化获得耐蚀能力的金属 属于这一类的金属主要有不锈钢、铝及铝合金、钛及钛合金，以及硅铸铁等。其耐蚀性是钝化后的属性，因此在能够促进钝化的环境中都是耐蚀的；在不具备钝化的条件或会引起钝化膜破坏的环境中就不稳定或不够稳定。7.2 常用结构材料的耐蚀性常用结构材料的耐蚀性v 118-8不锈钢： 18-8不锈钢的耐蚀性特点主要体现在氧化性介质中所以18-8不锈钢在空气、水、中性溶液和各种氧化性介质中十分稳

29、定。v 18-8不锈钢在酸性溶液中的耐蚀性则视氧化性酸或非氧化性酸，以及氧化性强弱而异。7.2 常用结构材料的耐蚀性常用结构材料的耐蚀性v 2. 铝与铝合金 铝的标准电位很低，为-1.67v，说明化学性很活泼，属于热力学不稳定金属。但铝的钝化倾向很大，不仅空气中的氧，而且溶解在水中的氧，及水本身都是铝的良好的钝化剂。v当铝表面生成致密的Al2O3膜后可使铝的电位升高到-0.5v左右。此外， Al2O3膜具有两性特征，即既能溶于强酸(非氧化性酸)，又能溶于碱中。 7.2 常用结构材料的耐蚀性常用结构材料的耐蚀性v 3.钛与钛合金 钛也是热力学不稳急全属，其标准电极电位为-1.21v，但它的钝化能

30、力比铝、硅都更强，即使在含微量的氧或氧化剂的介质中，仅仅依靠H+还原的阴极反应就能促使钛阳极极化致钝，并且在很多介质中的钝态区电位范围很宽。 正因为钛具有如此强的钝化特性，所以在各种氧化性介质，包括各种大气和土壤中都非常耐蚀，在沸水和过热蒸汽中也耐蚀。钛在铬酸(沸腾)、浓硝酸与浓硫酸的混酸(6:4,35)，甚至高温高浓度的硝酸(除发烟硝酸外)中也能保持钝态稳定性，而不发生过钝化，这一特性明显优于18-8不锈钢。 溶液中有Cl-离子存在时，由于钛的钝化强度高于Cl-还原作用，当膜被破坏后能迅速自动修补而维持钝态，所以钛在中性和弱酸性氯化物溶液中仍有良好的耐蚀性。7.2 常用结构材料的耐蚀性常用结

31、构材料的耐蚀性v 7.2.2、可钝化或腐蚀产物稳定的金属v 1碳钢与铸铁v 碳钢和铸铁部是多相合金，主要的组织组分有：铁素体、渗碳体和石墨，由于这三种组分在电解质溶液中具有不同的电位，其中Fe的标准电极电位最低，为-0.44v，是热力学不稳定的元素，所以在多数电解质溶液中将成为微电池的阳极而被腐蚀。但铁又是可钝化金属，在有足够的钝化条件下也能获得稳定的钝态。此外，在某些环境中金属表面可能生成稳定的腐蚀产物。由于碳钢和铸铁的这些特性，决定了在不同环境中具有不同的耐蚀性。v 碳钢和铸铁在强氧化性介质中，可以钝化而具有耐蚀性。如在85100的硫酸内能保持比较稳定的钝态，所以与浓硫酸接触的生产设备常采

32、用碳钢或铸铁制作。但碳钢或铸铁很少用于硝酸生产设备。7.2 常用结构材料的耐蚀性常用结构材料的耐蚀性v2铅与铅合金: 铅的标淮平衡电位(-0.13v)低于氢，在酸中可以产生析氢反应,但在某些酸中能生成稳定的腐蚀产物。铅不具备钝化能力，所以铅的耐蚀特性主要体现出它的腐蚀产物在相应介质中的溶解度。 铅是有名的耐硫酸材料，它对稀硫酸特别耐蚀。在浓度低干80的热硫酸(85以下)和96以下的冷硫酸以及硫酸盐溶液中具有极高的耐蚀能力， 就是共腐蚀产物PbSO4在这些溶液中的溶解度极小，有很强的保护性 。7.2 常用结构材料的耐蚀性常用结构材料的耐蚀性v7.2.3、依靠自身热力学稳定而耐蚀的金属v贵金属如A

33、u、Pt、Ag等的电极电位很正，故具有很高的热力学稳定性，由于价昂很少用来制造化工设备。在常用金属结构材料中，铜与铜合金的标准电极电位为0.35V，属于半贵金属，铜在一般条件下不会钝化，所以它的耐蚀特点主要取决于自身的热力学稳定性。v黄铜常发生两种特殊形式的生腐蚀破坏，一是选择性溶解，即黄铜脱锌；另一种是应力腐蚀破裂，黄铜在氨、铵盐、水或水蒸汽等介质中都具有应力腐蚀破裂倾向。7.2 常用结构材料的耐蚀性常用结构材料的耐蚀性7.3 结构材料选择原则结构材料选择原则 结构材料是化工机器设备的基础，正确、合理的选择材料是保证正常发挥机器设备功能的重要环节。总的原则与处理其他工程问题一样，也是技术上可

34、行和经济上合理。 7.3.1、根据工艺条件分析对设备材料的要求 1.介质特性与温度、压力; 2.工艺条件对材料的限制; 3.设备的功能与结构; 4运转及开停车的条件.v 7.3.2 掌握材料的基本耐蚀特性v 7.3.3 材料选择的基本要点 v1耐蚀性 v2力学物理性能v3加工成型工艺性能v4材料价格与来源7.3 结构材料选择原则结构材料选择原则7.4 非金属结构材料的耐蚀特性非金属结构材料的耐蚀特性v材料:是人类社会所能接受地、经济地制造有用器件（或物品）的物质。v材料可分为无机材料、有机材料、复合材料。v无机材料又可分为金属材料和无机非金属材料。v有机材料：主要是指有机高分子材料，有塑料、橡

35、胶、木材等。v复合材料：是指由两种或两种以上不同物质经一定方法得到的一种新的多相固体材料。如玻璃纤维、钢筋混凝土等。v非金属材料有良好的耐蚀性和某些特殊性能，并且原料来源丰富，价格比较低廉，所以近年来在化工生产中用得越来越多。v主要问题是非金属材料的物理机械性能比较差，施工技术亦不够成熟。 7.4 非金属结构材料的耐蚀特性非金属结构材料的耐蚀特性7.4.1. 高分子材料的腐蚀特性和影响因素高分子材料的腐蚀特性和影响因素v 总则：由于绝大部分非金属材料总则：由于绝大部分非金属材料是非导电体是非导电体，所以一般不，所以一般不存在电化学腐蚀，主要是存在电化学腐蚀，主要是物理腐蚀和化学腐蚀或老化物理腐

36、蚀和化学腐蚀或老化。v 非金属腐蚀破坏的非金属腐蚀破坏的主要特征主要特征是材料物理、机械性能的是材料物理、机械性能的变化和外型的破坏，材料可以是变化和外型的破坏，材料可以是失重失重、但在大多数情、但在大多数情况下则是况下则是增重增重。非金属材料也会产生。非金属材料也会产生应力腐蚀破裂。应力腐蚀破裂。7.4 非金属结构材料的耐蚀特性非金属结构材料的耐蚀特性v 高分子材料由于化学物质或同时有光、热、应力等因素共同作用下，引起质变而丧失使用性能的过程称为高分子材料的腐蚀,也叫化学老化。高分子材料的腐蚀破坏与金属腐蚀的特征有显著的差别，腐蚀机理亦不一样。团此了解高分子材料腐蚀的一般规律，对于正确选材是

37、非常必要的。7.4 非金属结构材料的耐蚀特性非金属结构材料的耐蚀特性v 高分子材料腐蚀破坏的特征:v 高分子材料的腐蚀与金属有本质区别。高分子材料一般不导电，也不以离子形式溶解，因此高分子材料的腐蚀不能用电化学规律解释。高分子材料的破坏，更多的情况是介质(气体、蒸气、液体等)向材料内部渗透扩散引起的。v 高分子材料的腐蚀破坏形式主要有四种：v7.4.1.1 渗透、溶胀和溶解:v1）渗透：渗透是外来物质（介质）透过塑料表面的大分子间隙，渗入塑料层，这样久而久之，就会使塑料管道或塑料部件溶胀，扩大其大分子间隙，失去强度而呈现腐蚀现象。渗透实质上是浓差扩散过程。7.4 非金属结构材料的耐蚀特性非金属

38、结构材料的耐蚀特性v2）溶胀和溶解:v溶剂分子渗入材料内部破坏了大分子链间的结合力,发生溶剂化作用，材料的体积和重量都增大。体型高聚物由于溶胀、软化，使强度显著降低,但通常只溶胀不溶解；线型高聚物由于进一步溶胀,会向溶液中扩散进而溶解。7.4 非金属结构材料的耐蚀特性非金属结构材料的耐蚀特性v7.4.2 化学腐蚀（氧化、水解）v 当高分子材料含有易与环境介质作用的官能团时,就会发生化学反应，如氧化、水解、取代、卤化、交联等。使大分子的主价键发生断裂。尤其在温度高于150200时，容易引起高聚物的裂解。由于氧和水具有很大的渗透能力和反应活性，因此氧化和水解是高分子材料腐蚀最常见的两种反应。v7.

39、4.3 老化v 塑料、橡胶及其它高分子化合物在光、热、氧、水等其它因素作用下性能逐渐变坏的过程称为老化。它是高分子化合物最主要的化学腐蚀形式。 7.4 非金属结构材料的耐蚀特性非金属结构材料的耐蚀特性v光：在光对高分子材料的老化过程中，不同的材料对光线有不同的敏感波长，在敏感波长内的光对高分子材料有强烈的破坏作用。例如，橡胶吸收光(特别是紫外光)后，橡胶分子链端形成活性基，并与氧起氧化反应，同时引起橡胶的异构化，促进橡胶的断裂和交联，从而使橡胶丧失弹性和产生龟裂。对塑料而言，聚氯乙烯的敏感波长为3100，聚乙烯为3000。 热：热不仅使高分子材料发生裂解，而且促进高分子材料的氧化过程。例如，橡

40、胶在一般情况下，温度每升高10，氧化速度约增加一倍；当温度达到120以上时，氧化速度就相当快了。因此，在常温下，橡胶制品可用几年，而在100200使用时，一般的橡胶则只使用几个月甚至几天就失去了弹性和强度。7.4 非金属结构材料的耐蚀特性非金属结构材料的耐蚀特性v氧：空气中的氧和臭氧对高分子的老化影响很大。氧和臭氧可与橡胶、塑料起氧化反应，引起橡胶分子发生交联反应，使橡胶失去弹性；并使塑料中的增塑剂被氧化成可挥发的氧化物从而使塑料变脆。v水:引起溶胀、水解、变形、龟裂等。v7.4.4 应力腐蚀v 在应力与某些活性介质共同作用下，介质更容易渗入材料内部，使耐蚀性能急剧下降。不少高分子材料还会出现

41、裂纹，并不断发展直至脆性断裂。7.5 无机非金属材料的腐蚀行为无机非金属材料的腐蚀行为v无机非金属材料主要包括陶瓷、玻璃、水泥和耐火材料四种，其化学组成大多属于硅酸盐类。除硅酸盐类无机非金属材料以外，氧化物、非氧化物和其他盐类的非硅酸盐类无机非金属材料发展异常迅猛，这部分材料又称为新型无机非金属材料，人们习惯上将其划分为结构陶瓷和功能陶瓷。v无机非金属材料因主要是以离子键、共价键或离子共价混合键为主，具有比金属键和纯有机共价键更高的键能，从而赋予材料本身具有高熔点、高强度、高硬度、耐腐蚀、耐磨损以及抗氧化等基本属性。v各种硅酸盐材料和各种天然石料是无机非金属材料中最常用的。硅酸盐材料主要由二氧

42、化硅、氧化铝、氧化钠、氧化钾、氧化镁、氧化钙等成份组成。硅酸盐材料由于其组成和结构而具有高于有机材料的良好耐腐蚀性能。v玻璃结构的现行理论主要有两种：无规则的网络模型理论和聚合物型理论。无规则的网络模型理论认为，玻璃是缺乏对称性及周期性的三维网络，其中结构单元不像同成分的晶体结构那样，作长期性的重复排列。v玻璃与水接触时，可以发生溶解和化学反应。化学反应包括水解及在酸、碱、盐水溶液中的腐蚀。 v玻璃的耐碱性较差，这是因为碱能溶解玻璃中的二氧化硅，从而使玻璃受到彻底的腐蚀破坏。碱的浓度越高，玻璃的腐蚀越严重，如果是熔融碱，其腐蚀就更严重了。 v当玻璃长期与水接触或受潮时，玻璃中的硅酸钠可与水份和

43、空气中的二氧化碳作用生成氢氧化钠，氢氧化钠又会与玻璃中的二氧化硅发生作用，结果使玻璃发生腐蚀，玻璃表面将出现白斑，透明度降低。 8 工业介质中的腐蚀与防护v 8.1 酸、碱、盐介质中的腐蚀酸、碱、盐介质中的腐蚀v 在石油、化工、化纤、湿法冶金以及其它许多工业部门的生产过程中，都离不开酸、碱、盐。由于它们对金属材料腐蚀性极强，如果在设计、选材、操作中稍不合理，都会导致金属设备的严重损坏。v 811 酸溶液中的腐蚀酸溶液中的腐蚀v 在酸溶液环境中，对介质腐蚀性的主要影响因素是pH、氧化还原性、以及阴离子的种类，还有酸的浓度、温度、气相封闭状态等影响因素。v 从热力学来看，金属在酸溶液中的腐蚀在很大

44、程度上依赖于氢离子浓度。溶液的氧化还原性也影响金属的腐蚀。由氧化剂还原所产生的阴极去极化反应会促进腐蚀，但在另一些情况下，由于发生钝化而抑制了腐蚀。例如，硝酸。v 8111 无机酸无机酸：大多数严重的腐蚀都涉及到无机酸及其衍生物，无机酸中以硫酸、硝酸、盐酸三种用量最广，腐蚀破坏和损失也处于重要地位。v (1)硫酸硫酸：高浓度的硫酸是一种强氧化剂，它能使不少金属进入钝态，因而腐蚀速度很低。低浓度的硫酸则没有氧化能力，仅有强酸性的作用，其腐蚀性很大。v 作为耐硫酸用的材料，广泛被采用的金属是铅和铅合金以及碳钢。碳钢在室温下可用于制造浓度为70l00的浓硫酸的储罐与运输管线。而浓度小于70的硫酸可以

45、用铅制的设备储运。 8 工业介质中的腐蚀与防护v(2)盐酸盐酸：盐酸是对材料腐蚀性最强的强酸之一，多数常用金属和合金对它都难以应付。盐酸中如果同时存在空气或其它氧化剂，腐蚀环境条件就变得更为恶劣。含有一定量三氯化铁(或氯化铜)的热浓盐酸已成为工业金属及许多非金属材料至今难以填补的选材空白。v耐盐酸腐蚀的金属材料仅限于钽、锆等具有极强的钝化膜的特殊金属，钛的钝态仅在极低浓度范围的沸腾盐酸水溶液中才能保持，v钛钯合金在氢离子阴极还原反应下就能钝化，因而耐盐酸腐蚀性能大幅度提高。 8 工业介质中的腐蚀与防护v (3)硝酸硝酸：硝酸是一种氧化性的强酸；在全部浓度范围内均显示氧化性。因此，耐硝酸的材料仅

46、限于钝态金属，而一些热力学性质比较稳定的金属(铜、镍、银等)几乎都不耐硝酸腐蚀。 v不锈钢在硝酸中有较好的耐蚀性，成为硝酸中常用的金属材料。但在浓度超过70的热硝酸中，不锈钢钝化膜中的铬以Cr6+离子溶解，产生过钝化腐蚀。 v钛对一切浓度及温度高于沸点的硝酸有突出的耐蚀性，是制造加热硝酸溶液设备的优良材料。 8 工业介质中的腐蚀与防护v(4)磷酸磷酸：磷酸在腐蚀性能方面与硫酸相类似，但腐蚀性比硫酸小，比较容易处理。对于纯磷酸，奥氏体不锈钢具有很好的耐蚀性。但工业用磷酸往往由于制取方法不同而含有不同的杂质，就需要使用高铬镍的合金做耐蚀材料。316不锈钢是用得较多的材料，在85浓度以下和93的磷酸

47、中腐蚀轻微。 8 工业介质中的腐蚀与防护v8112 有机酸：有机酸：工业材料常遇到的有机酸有甲酸及乙酸，除此之外还有乳酸、柠檬酸等。v (1)甲酸甲酸：是有机酸中最强的酸之一，腐蚀性也最大。普通钢材在所有浓度的甲酸中腐蚀都很快，所以一般不能用于制作甲酸处理的设备。铝同样不适用于甲酸。铜是甲酸介质中用得比较广泛的金属材料。 v (2)乙酸乙酸(醋酸醋酸)：乙酸是一种非氧化性有机酸，它的腐蚀性在常温下并不大，但随温度上升，腐蚀性急剧上升。 8 工业介质中的腐蚀与防护v812 碱溶液中的腐蚀碱溶液中的腐蚀v碱溶液一般比酸对金属的腐蚀性小，主要有两方面原因：一是在碱溶液中，金属表面易生成难溶的氢氧化物

48、或氧化物，对金属有保护作用，使腐蚀减缓；二是在碱溶液中，氧电极电位与氢电极电位要比在酸介质中的电位负，腐蚀速度当然也相应会小一些。 8 工业介质中的腐蚀与防护v813 金属在盐类水溶液中的腐蚀金属在盐类水溶液中的腐蚀v水溶液中的盐类对金属腐蚀过程的影响是比较复杂的，一般认为影响腐蚀的原因有：v (1)某些盐类水解后使溶液PH发生变化；v (2)有些盐类具有某种程度的氧化还原性；v (3)某些盐类的阴阳离子对腐蚀过程有特殊作用；v (4)盐溶于水使溶液导电度增大； 8 工业介质中的腐蚀与防护v82 工业水腐蚀工业水腐蚀v工业水按其用途可分为冷却水、锅炉用水及其它工业用水。工业水的水源不一，有地下

49、水、地表水(河水、湖水)、海水等。 v工业水对金属设备的腐蚀是个普遍现象，不仅会造成资源、能源、材料的浪费，而且常常威胁着大型企业的正常安全生产，影响产品质量，甚至危及人身安全，所以工业水的腐蚀与防护问题引起了普遍重视。8 工业介质中的腐蚀与防护v冷却水腐蚀冷却水腐蚀 v淡水和海水都可作为冷却水，冷却水系统普遍存在腐蚀、结垢和微生物滋长等一系列问题，并且三者互相影响，即腐蚀产物可加剧结垢，结垢又可促成了垢下腐蚀，微生物又往往助长腐蚀与促进污垢的发展。因此，必须综合考虑上述因素。8 工业介质中的腐蚀与防护v8.3 原油蒸馏过程中的防腐蚀原油蒸馏过程中的防腐蚀v原油中引起设备和管线腐蚀的主要物质是

50、无机盐类、各种硫化物和有机酸等。这些杂质化合物中，有的本身已是腐蚀性物质如脂肪酸、环烷酸等；有的则是在蒸馏加热过程中分解或水解出腐蚀性物质如氯化镁、氯化钙等易水解的无机盐类和各种硫化物；还有像氯化钠这样的无机盐在蒸馏温度范围内一般不水解，但也会在高温部位结垢，产生垢下腐蚀。 8 工业介质中的腐蚀与防护v831 各种杂质在不同环境下的腐蚀特性和腐各种杂质在不同环境下的腐蚀特性和腐蚀部位蚀部位v 1无机盐类的腐蚀：原油的水分中都含有盐类，主要成分是氯化钠、氯化镁和氯化钙。v在蒸馏过程中，原油中的盐类受热水解，生成具有强烈腐蚀性的HCl, HCl与H2S在蒸馏过程中随原油的轻馏分和水分一起挥发和冷凝

51、，在塔顶部及冷凝系统内形成低温HClH2SH2O型腐蚀介质，对初馏塔、常压塔顶部的塔体、塔板、馏出线、冷凝冷却器等有相变的部位产生严重腐蚀。8 工业介质中的腐蚀与防护v 2硫化物的腐蚀v 原油中的硫化物主要是硫醇、硫醚、硫化氢、多硫化物以及元素硫等。这些硫化物中，参与腐蚀反应的主要是H2S、元素硫和硫醇等活性硫及易分解为H2S的硫化物。v 硫化物对设备、管线的腐蚀与温度、水分和介质流速等关系很大。温度小于120且有水存在时，形成HClH2SH2O型腐蚀介质，但在无水情况下，温度虽高至240，对设备仍无腐蚀。当温度大于240时，硫化物开始分解，生成H2S，形成高温SH2SRSH型腐蚀介质，随着温

52、度升高，腐蚀加重。当温度大于350时，H2S开始分解为H2和活性很高的S，S与Fe反应生成FeS，在设备表面形成FeS膜，对设备腐蚀起一定保护作用。但如有HCl或环烷酸存在时，保护膜被破坏，又强化了硫化物的腐蚀。当温度达到425时，高温硫对设备腐蚀最快。8 工业介质中的腐蚀与防护v根据硫化物的这种特性，分馏塔的高温部位如常压塔和减压塔的进料段及进料以下塔体、常压炉出口附近的炉管和转油线、减压炉管和减压炉转油线、减压塔底部管线等部位都会产生较严重的腐蚀。特别是减压部分，由于温度高，设备腐蚀最为严重。8 工业介质中的腐蚀与防护v 3环烷酸腐蚀v 环烷酸(RCOOH，R为环烷基)是石油中一些有机酸的

53、总称。主要是指饱和环状结构的酸及其同系物。环烷酸腐蚀生成带有锐边的蚀坑或蚀槽，是它与其他腐蚀相区别的一个重要标志， v 环烷酸的腐蚀性能与分子量有关，低分子环烷酸腐蚀性最强。腐蚀环境特别是温度、环烷酸气相流速对腐蚀性有很大影响。温度在220以下时，环烷酸基本不腐蚀。随着温度的升高，腐蚀逐渐增加，到270280时腐蚀性最强。温度再提高，环烷酸部分气化但未冷凝，而液相中环烷酸浓度减低，故腐蚀性又下降。到350左右时，环烷酸气化增加，气相流速增加，腐蚀又加剧。直至425左右时，原油中环烷酸已基本全部气化，对设备的高温部位不产生腐蚀。v 常压塔柴油馏分侧线和减压塔润滑油馏分侧线以及侧线上的弯头等出现环

54、烷酸凝液处，腐蚀较严重。 8 工业介质中的腐蚀与防护v4、HClH2SH2O的腐蚀与防护的腐蚀与防护v腐蚀部位及形态：主要为常压塔顶部五层塔盘，塔体，部分挥发线及常压塔顶冷凝冷却系统(此部位腐蚀最严重)；减压塔部分挥发线和冷凝冷却系统。一般气相部位腐蚀较轻微，液相部位腐蚀严重。v5、H2SH2O的腐蚀与防护的腐蚀与防护v腐蚀部位及形态：炼油厂所产液化石油气，若脱硫不好，则在液化石油气的碳钢球形储罐及相应的容器中产生低温H2SH2O的腐蚀。其腐蚀形态为均匀腐蚀，内壁氢鼓泡及焊缝处的硫化物应力腐蚀开裂。 8 工业介质中的腐蚀与防护v6、 HCN H2SH2O的腐蚀与形态：催化原料油中硫化物在加热和

55、催化裂解中分解产生硫化氢。v (1)一般腐蚀，存在于解吸塔顶部及底部，稳定塔顶部及中部等部位。腐蚀呈均匀点蚀和坑蚀直至穿孔。v(2)氢鼓泡或鼓泡开裂，存在于解吸塔顶部、解吸塔后冷器壳体、沉降罐等部位。v(3)硫化物应力开裂，存在于解吸塔顶奥氏体不锈钢焊缝及其热影响区。 8 工业介质中的腐蚀与防护v7、CO2H2SH2O的腐蚀：的腐蚀：v腐蚀部位发生在脱硫装置再生塔的冷凝冷却系统(管线、冷凝冷却器及回流罐)的酸性气部位。 v8、 RNH2(乙醇胺乙醇胺)CO2H2SH2O的的腐蚀腐蚀v腐蚀部位及形态： 腐蚀部位发生在脱硫装置干气脱硫或液化石油气脱硫的再生塔底部，再生塔底重沸器及富液 ( 吸收了C

56、O2、H2S的乙醇胺溶液 ) 管线系统。 8 工业介质中的腐蚀与防护v 9、SH2SRSH的腐蚀的腐蚀v腐蚀部位及形态：高温硫腐蚀部位为焦化装置、减压装置、催化裂化装置的加热炉、分馏塔底部及相应的管线、换热器等设备。腐蚀程度以焦化分馏塔底部系统最严重，减压塔底系统次之，催化分馏塔底系统又次之。腐蚀机理为化学腐蚀。腐蚀形态为均匀减薄。8 工业介质中的腐蚀与防护v10、高温、高温H2的腐蚀：的腐蚀：v腐蚀部位及形态：腐蚀部位发生于加氢精制、加氢裂化及催化重整装置中高温高压临氢设备及管线中，腐蚀形态为表面脱碳及内部脱碳(氢腐蚀)。 8 工业介质中的腐蚀与防护v832、防腐蚀措施、防腐蚀措施v抑制原油

57、蒸馏装置中设备和管线腐蚀的主要办法有两个：(1)对低温的塔顶以及塔顶油气馏出线上的冷凝冷却系统采取化学防腐措施，即脱盐、脱水、注碱、注中和剂、缓蚀剂和水等；(2)对温度大于250的塔体及塔底出口系统的设备和管线等高温部位的防腐措施，主要是选用合适的耐蚀材料。8 工业介质中的腐蚀与防护 8.5 电化学保护电化学保护v 8.5.1 电化学保护慨述v 所谓电化学保护，是指通过改变金属的电位，使其极化到金属电位pH图中的免蚀区或钝化区，从而降低金属腐蚀速度的一种方法。v 以常用的结构金属铁的电化学保护为例。在铁的电位pH值图上，铁的状态可以划分为腐蚀区、免蚀区、钝化区、超钝化区四个区域，分别对应着热力

58、学稳定态、腐蚀态、钝化态和超钝化态四种状态。当铁的电位处于腐蚀区和超钝化区时，铁将发生腐蚀；处于免蚀区时，铁保持热力学稳定状态，不会发生腐蚀；而当铁处于钝化区时，铁的腐蚀虽然仍然存在，但腐蚀速度受到很大抑制，腐蚀不明显。因此，对铁而言，电化学保护有两种形式：首先可以通过阳极极化，使金属电位从腐蚀区或超钝化区负移至免蚀区或钝化区，此即所谓阴极保护法；其次可以通过阳极极化，使处于腐蚀区的金属电位正移至钝化区，此即所谓阳极保护法；v阳极保护只是对于那些在氧化性的介质中可能发生钝化的金属，才有良好的效果，因此它的应用受到较大的限制。但是阴极保护就不受这种限制，所以应用得非常广泛852 阴极保护的一般愿

59、理 阴极保护的作用原理，通过对被保护结构物施加阴极电流使其阳极腐蚀溶解速度降至最低。如果由外加电源向金属输送阴极电流，则称为外加电流阴极保护法；如果朗极电流由其他一种电位更负的金属来提供，则称为牺牲阳极阴极保护法。金属电化学府蚀的根本原因是金属表面电化学性质的不均一性。当金属与腐蚀介质接触时，表面上存在许多微阴极和微阳极，其中微阴极电位较正，而微阳极电位较负，它们组成了电位差达50100mV的腐蚀微电他，使微阳极区发生腐蚀。当对金属进行阴极保护时，阴极电流集中到微电池中电位较高的阴极上，使得微阴极的电位负移，于是原来腐蚀微电池中微阴极和微阳极的电位差变小，甚至变成等电位的，微阳极的溶解过程也就

60、减缓或停止了。这是金属阴极保护的一般原理。 对金属结构物实施阴极保护必须具备以下条件。1、腐蚀介质必须导电，并且有足以建立完整阴极保护电回路的体积量。一般情况下，土壤、海泥、江河海水、酸碱盐溶液中都适宜进行阴极保护。气体介质、有机溶液中则不宜采用阴极保护。气液界面、干湿交替部位的阴极保护效果也不佳。在强酸的浓溶液中，因保护电流消耗太大，也不适宜进行阴极保护。目前，阴极保护方法主要应用于三类介质，一是淡水或海水等自然界的中性水或水溶液，主要防止船舶、码头和港口设备在其中的腐蚀；二是碱、盐溶液等化工介质，防止储槽、蒸发罐、熬碱锅等在其中的腐蚀；三是湿土壤和海泥等介质，防止管线、电缆等在其中的腐蚀。