金属常见的腐蚀形态及防护措施课件

金属常见的腐蚀形态及防护措施

全面腐蚀——在整个金属表面上进行的腐蚀，又称均相腐蚀或均匀腐蚀。

局部腐蚀——金属表面局部区域的腐蚀破坏比其余表面大得多，从而形成坑洼、沟槽、分层、穿孔、破裂等破坏形态。

金属常见的腐蚀形态及防护措施全面腐蚀1不同特征全面腐蚀--阴极和阳极尺寸非常微小且紧密靠拢，很难分辨局部腐蚀--阴极和阳极截然分开，易于区分。通常阳极面积很小，阴极面积相对很大。金属局部腐蚀溶解速度比全面腐蚀溶解速度大得多。局部腐蚀危害性复杂性集中性突发性

不同特征全面腐蚀金属局部腐蚀溶解速度比全面腐蚀溶解速度大得多2电偶腐蚀点蚀(孔蚀)

缝隙腐蚀(丝状腐蚀)晶间腐蚀

选择性腐蚀应力腐蚀开裂

腐蚀疲劳磨损腐蚀

剥蚀氢损伤

局部腐蚀主要类型电偶腐蚀点蚀(孔蚀)

缝隙腐蚀(3发生局部腐蚀的条件(1)

金属方面或溶液方面存在较大的电化学不均一性，因而形成了可以明确区分的阳极区和阴极区。(2)阳极区和阴极区的电化学条件差异在腐蚀过程中一直保持下去，不会减弱，甚至还会不断强化，使某些局部区域的阳极溶解速度一直保持高于其余表面。这是局部腐蚀能够持续进行(发展)的条件。

发生局部腐蚀的条件(1)

金属方面或溶液方面存在较大的电4全面腐蚀与局部腐蚀的比较全面腐蚀与局部腐蚀的比较51电偶腐蚀

当两种不同电位的金属相互接触，并浸入电解液中可以发现，电位较负的金属的腐蚀速度加大，而电位较正的金属腐蚀速度减缓而受到保护，该现象被称为电偶腐蚀1电偶腐蚀当两种不同电位的金属相互接触，并浸入电6发生电偶腐蚀的几种情况异金属部件(包括导电的非金属材料，如石墨)组合。金属镀层。金属表面的导电性非金属膜。气流或液流带来的异金属沉积。发生电偶腐蚀的几种情况7异金属部件(包括导电的非金属材料，如石墨)组合异金属部件(包括导电的非金属材料，如石墨)组合8气流或液流带来的异金属沉积气流或液流带来的异金属沉积9金属常见的腐蚀形态及防护措施ppt课件10电偶腐蚀原理

当两种不同电位的金属相互接触，并浸入电解液中可以发现，电位较负的金属的腐蚀速度加大，而电位较正的金属腐蚀速度减缓而受到保护。电偶腐蚀原理当两种不同电位的金属相互接触，并浸入电解11（1）腐蚀电位差（2）环境因素（3）阴阳面积比例电偶腐蚀的影响因素

（1）腐蚀电位差电偶腐蚀的影响因素12（1）腐蚀电位差—表示电偶腐蚀的倾向两种金属在使用环境中的腐蚀电位相差愈大，阳极金属受到腐蚀破坏的可能性愈大。电偶序(galvanicseries)——将各种金属材料在某种环境中的腐蚀电位测量出来，并把它们从低到高排列注意：同一种电偶组合在不同环境条件中不仅腐蚀电位差的数值不一样，甚至可能发生极性反转。（1）腐蚀电位差注意：同一种电偶组合在不同环境条件中不仅腐蚀13金属常见的腐蚀形态及防护措施ppt课件14一些工业金属和合金在海水中的电偶序铂金石墨钛银Chlorimet3(62Ni,18Cr,18Mo)HastelloyC(62Ni,17Cr,15Mo)18-8Mo不锈钢(钝态)18-8不锈钢(钝态)11~30%Cr不锈钢(钝态)Inconel(80Ni,13Cr,7Fe)(钝态)镍(钝态)银焊药Monel(70Ni,32Cu)铜镍合金(60~90Cu,40~11Ni)青铜铜黄铜阴极性阳极性Chlorimet2(66Ni,32Mo,1Fe)HastelloyB(60Ni,30Mo,6Fe,1Mn)Inconel(活态)镍(活态)锡铅铅-锡焊药18-8钼不锈钢(活态)18-8不锈钢(活态)高镍铸铁13%Cr不锈钢铸铁钢或铁2024铝(4.5Cu,1.5Mg,0.6Mu)镉工业纯铝(1100)锌镁和镁合金一些工业金属和合金在海水中的电偶序铂阴极性阳极性Chlori15(2)环境因素--介质的组成

水中锡对于铁是阴极，而在多数有机酸中，锡对于铁是阳极，所以在食品工业中常使用镀锡铁(Fe-Sn)(2)环境因素16(2)环境因素--电解质电阻(2)环境因素--电解质电阻17(3)阴阳面积比例——大阳极，小阴极，电解质导电良好——大阳极，小阴极，电解质导电性能差——小阳极，大阴极(3)阴阳面积比例18避免材料相互接触(2)注意阳极部件的选择与设计(3)避免大阴极小阳极的组合(4)施工时在接触处采用绝缘措施(5)采用涂层保护(6)采用电化学方法(7)在封闭系统,添加缓蚀剂电偶腐蚀控制措施

避免材料相互接触电偶腐蚀控制措施19金属常见的腐蚀形态及防护措施ppt课件20金属常见的腐蚀形态及防护措施ppt课件21金属常见的腐蚀形态及防护措施ppt课件222.点蚀点蚀，又称孔蚀，是一种腐蚀集中于金属表面很小范围内，并深入到金属内部的腐蚀形态。2.点蚀点蚀，又称孔蚀，是一种腐蚀集中于金属表面很小范围内23点蚀的形态点蚀的形态24点蚀发生的条件点蚀发生的条件25点蚀发生的条件点蚀发生的条件26点蚀发生的条件点蚀发生的条件27点蚀的形成可分为成核和生长(发展)两个阶段。第一阶段：点蚀成核（发生）钝化膜破坏（成相膜和吸附理论）敏感形核位置孕育期点蚀机理点蚀的形成可分为成核和生长(发展)两个阶段。点蚀机理28金属常见的腐蚀形态及防护措施ppt课件29金属常见的腐蚀形态及防护措施ppt课件30金属常见的腐蚀形态及防护措施ppt课件31金属常见的腐蚀形态及防护措施ppt课件32第二阶段：点蚀的生长（发展）第二阶段：点蚀的生长（发展）33金属常见的腐蚀形态及防护措施ppt课件34金属常见的腐蚀形态及防护措施ppt课件35金属常见的腐蚀形态及防护措施ppt课件36金属常见的腐蚀形态及防护措施ppt课件37金属常见的腐蚀形态及防护措施ppt课件38金属常见的腐蚀形态及防护措施ppt课件39影响点蚀的因素

-------------------------（1）材料因素（2）环境因素影响点蚀的因素

----------------------40能够钝化的金属容易发生点蚀，故不锈钢比碳钢对点蚀的敏感性高。金属钝态愈稳定，抗孔蚀性能愈好。孔蚀最容易发生在钝态不稳定的金属表面。对不锈钢，Cr、Mo和N有利于提高抗点蚀能力。另外，S、P、C等元素不利于提高抗孔蚀能力。表面状态：表面光滑和清洁不易发生点腐蚀热处理状态：生成沉淀相，易发生点腐蚀

（1）材料因素能够钝化的金属容易发生点蚀，故不锈钢比碳钢对点蚀的敏感性高。41（2）环境因素活性离子能破坏钝化膜，引发点蚀。一般认为，金属发生点蚀需要Cl-浓度达到某个最低值(临界氯离子浓度)。这个临界浓度可以作为比较金属材料耐蚀性能的一个指标，临界浓度高，金属耐点蚀性能好。缓蚀性阴离子缓蚀性阴离子可以抑制点蚀的发生。OH->NO3->SO42->ClO4-（2）环境因素活性离子能破坏钝化膜，引发点蚀。42

pH值在较宽的pH值范围内，点蚀电位Eb与溶液pH值关系不大。当pH﹥10，随pH值升高，点蚀电位增大，即在碱性溶液中，金属点蚀倾向较小。温度

温度升高，金属的点蚀倾向增大。当温度低于某个温度，金属不会发生点蚀。这个温度称为临界点蚀温度(CPT)，CPT愈高，则金属耐点蚀性能愈好。溶液流速

介质处于流动状态，点蚀速率比介质静止时小

（2）环境因素pH值（2）环境因素43控制点蚀的措施（1）选择耐蚀合金近年来发展了很多含有高含量Cr、Mo及N以及低含量S和C杂质的奥氏体不锈钢双相钢和高纯铁素体不锈钢抗点蚀性能良好Ti和Ti合金具有最好的耐点蚀性能（2）改善介质条件降低Cl-含量降低介质温度增加介质流速控制点蚀的措施（1）选择耐蚀合金44控制点蚀的措施（3）电化学保护（4）缓蚀剂的应用在循环体系中可以添加缓蚀剂，如磷酸盐、铬酸盐等控制点蚀的措施（3）电化学保护454.5缝隙腐蚀

4.5缝隙腐蚀46缝隙种类机器和设备上的结构缝隙固体沉积(泥沙、腐蚀产物等)与金属基体形成的缝隙。金属表面的保护模(如瓷漆、清漆、磷化层、金属涂层)与金属基体之间形成的缝隙。缝隙种类47缝隙腐蚀特征

缝隙腐蚀特征48缝隙腐蚀机理

缝隙腐蚀机理49缝隙腐蚀机理

缝隙腐蚀机理50缝隙腐蚀机理

缝隙腐蚀机理51缝隙腐蚀机理

缝隙腐蚀机理52缝隙腐蚀机理

缝隙腐蚀机理53缝隙腐蚀机理

缝隙腐蚀机理54缝隙腐蚀机理

缝隙腐蚀机理55eeeeeeeeo2OH-OH-M+M+o2Na+Na+Na+Cl-M+o2OH-o2OH-M+o2OH-M+Cl-Na+eeeo2OH-OH-o2M(OH)2M+M+M+M+M+M+Cl-M+M+Cl-M+M+M+Cl-Cl-M+Cl-Cl-Na+o2Cl-o2o2OH-初期阶段后期阶段金属在海水中（中性氯化物溶液）缝隙腐蚀eeeeeeeeo2OH-OH-M+M+o2Na+Na+Na56影响因素

影响因素57影响因素影响因素58影响因素

影响因素59缝隙腐蚀控制措施

缝隙腐蚀控制措施60合理设计

合理设计61金属常见的腐蚀形态及防护措施ppt课件62

孔蚀和缝隙腐蚀的比较

孔蚀和缝隙腐蚀的比较63孔蚀和缝隙腐蚀的比较

孔蚀和缝隙腐蚀的比较643.晶间腐蚀

发生晶间腐蚀的电化学条件（1）内因——晶粒和晶界区的组织不同，电化学性质存在显著差异。（2）外因——晶粒和晶界的差异要在适当的环境下才能显露出来。3.晶间腐蚀发生晶间腐蚀的电化学条件65晶间腐蚀的特点

晶间腐蚀的特点66晶间腐蚀的原因

晶间腐蚀的原因67晶间腐蚀机理

贫铬区(Fe,Cr)23C61.贫Cr理论—晶界碳化物析出为什么Ni-Cr不锈钢敏化处理后出现严重的晶间腐蚀？敏化处理（427-816度保温缓冷）——晶界析出连续的M23C6的碳化物，使晶界产生严重的贫Cr区。晶间腐蚀机理贫铬区(Fe,Cr)23C61.贫Cr理论—68贫铬区(Fe,Cr)23C61.贫Cr理论—晶界碳化物析出贫铬区(Fe,Cr)23C61.贫Cr理论—晶界碳化物析出69贫铬区(Fe,Cr)23C61.贫Cr理论—晶界碳化物析出贫铬区(Fe,Cr)23C61.贫Cr理论—晶界碳化物析出701.贫Cr理论—晶界碳化物析出1.贫Cr理论—晶界碳化物析出712.阳极相理论—晶界σ相析出并溶解2.阳极相理论—晶界σ相析出并溶解723.吸附理论—杂原子在晶界吸附C和P对14Cr-4Ni钢在5mol/LHNO3+4g/LCr6+溶液中腐蚀速度的影响Si对14Cr-4Ni钢在5mol/LHNO3+4g/LCr6+溶液中腐蚀速度的影响3.吸附理论—杂原子在晶界吸附C和P对14Cr-4Ni钢在73

晶间腐蚀趋势源于第二相沉淀时产生的内应力。

具有巨大内应力的畸变区在腐蚀介质中显示为优先溶解的阳极行为。快冷和退火处理可以减少第二相的生成，从而抑制了晶间腐蚀4.应力论晶间腐蚀趋势源于第二相沉淀时产生的内应力。4.应力74影响因素影响因素75影响因素影响因素76影响因素影响因素77控制措施控制措施78控制措施控制措施79不锈钢焊缝腐蚀不锈钢焊缝腐蚀80不锈钢刀线腐蚀不锈钢刀线腐蚀81剥蚀——概念剥蚀又称层蚀，腐蚀沿平行于表面的平面（晶界）萌生，逐步发展，最终使金属剥落基体，呈现层状形貌。——原理金属具有层状晶粒结构，由于腐蚀体积膨胀效应，沿晶界产生压应力，随着应力增加，使片状晶粒膨胀鼓起，最终使表面剥落。剥蚀——概念82——产生剥蚀的条件（1）合金具有晶间腐蚀倾向（2）合金具有一定的层状结构（3）适当的腐蚀介质，如氨类、NO3-、H2O2等——剥蚀的控制方法（1）改用没有层蚀的合金（2）使用热处理方法，减小晶间腐蚀（3）采用表面保护措施（4）采用牺牲阳极的阴极保护方法4.9剥蚀——产生剥蚀的条件4.9剥蚀834.选择性腐蚀

4.选择性腐蚀84黄铜脱锌黄铜脱锌85表面断面(a)层状脱锌(b)带状脱锌(c)栓状脱锌铜栓腐蚀产物穿孔黄铜脱锌类型表面断86影响因素

影响因素87(根据抗拉强度下降算出)腐蚀深度mpy12010080604020020406080100120温度,0摄氏度(根据Fontana)温度对三种黄铜腐蚀的影响(在2NNaCl溶液中,经24天水线试验)红黄铜(15%Zn)海革黄铜(37%Zn)蒙茨黄铜(40%Zn)(根据抗拉强88机理解释

（1）锌的选择性溶解这种理论认为，黄铜表面的锌原子发生选择性溶解，留下空位，稍里面的锌原子通过扩散到发生腐蚀的位置，继续发生溶解，结果留下疏松多孔的铜层。机理解释（1）锌的选择性溶解89（2）溶解—沉积这种理论认为铜和锌以金属离子形式一起进入溶液，铜离子再发生还原以纯铜的形式沉积出来(称为回镀)。（2）溶解—沉积90防止脱锌的措施改善环境——脱氧或阴极保护选用对脱锌不敏感的黄铜——红黄铜（含Zn小于15%）在a黄铜中假如抑制脱锌元素——砷、锑、磷防止脱锌的措施改善环境91石墨化腐蚀

石墨化腐蚀92氢损伤——概念

金属材料中由于氢的存在或氢与金属相互作用,造成材料力学性能变坏的总称

——分类

(1)氢鼓泡

(2)氢脆

(3)脱碳

(4)氢蚀氢损伤——概念

金属材料中由于氢的存在或氢与金属相互作用,造93金属常见的腐蚀形态及防护措施ppt课件94氢鼓泡氢鼓泡95氢鼓泡机理氢鼓泡机理96氢鼓泡防止方法除去致氢的毒素选用无空穴的镇静钢采用氢不易渗透的奥氏体不锈钢或镍衬里或非金属衬里加入缓蚀剂氢鼓泡防止方法除去致氢的毒素97氢脆(一)可逆氢脆含氢金属在变形过程中的初期阶段，氢浓度较抵，且尚未形成裂纹前，去除载荷，静置一段时间后高速变形，材料的塑性可以的恢复，这种应力去除后脆性消失——可逆氢脆。*通常含氢金属在高速变形时并不显示脆性(二)不可逆氢脆含氢金属随着应力作用，氢向应力集中处富积，当氢浓度超出临界值时沉淀出氢化物；应力诱发氢化物相变。只在低应变速率下出现，并导致脆性断裂；一旦出现氢化物，即使卸载除氢，塑性也不能恢复——不可逆氢脆氢脆(一)可逆氢脆(二)不可逆氢脆98氢脆特点1.时间上属于延迟断裂;2.对氢含量敏感;3.对缺口敏感;4.室温下敏感;5.发生在低应变速率下6.裂纹扩展的不连续性7.裂纹源一般不在表面,裂纹较少有分支现象氢脆特点99氢脆机理仍不十分清楚1.氢分子积聚造成巨大内压;2.吸附氢后使表面能降低;3.影响原子键结合力,促进位错运动;4.生成脆性氢化物；5.高温下,氢还能造成脱碳氢脆机理仍不十分清楚100氢脆防护措施:1.在容易发生氢脆的环境下,避免使用高强钢,可用Ni、Cr合金钢2.焊接时采用低氢焊条，保持环境干燥3.酸洗液中加入缓蚀剂4.氢进入金属后，可进行低温烘烤驱氢，如钢一般在90-150度下脱氢氢脆防护措施:1016.应力腐蚀

6.应力腐蚀102应力腐蚀条件

应力腐蚀条件103(1)主要是合金发生SCC，纯金属极少发生(2)对环境的选择性形成了所谓“SCC的材料―环境组合”(3)只有拉应力才引起SCC，压应力反而会阻止或延缓SCC的发生。(4)裂缝方向宏观上和拉引力垂直，其形态有晶间型，穿晶型，混合型。(5)SCC有孕育期，因此SCC的破断时间tf可分为孕育期，发展期和快断期三部分。(6)发生SCC的合金表面往往存在钝化膜或其他保护膜，在大多数情况下合金发生SCC时均匀腐蚀速度很小，因此金属失重甚微。

应力腐蚀特征

(1)主要是合金发生SCC，纯金属极少发生应力腐蚀特征104金属或合金腐蚀介质碳钢和低合金钢奥氏体不锈钢铜和铜合金镍和镍合金蒙乃尔合金铝合金铅镁42%MgCl2溶液,HCNNaClO溶液,海水,H2S水溶液氯化物溶液,高温高压蒸馏水氨蒸气,汞盐溶液,含SO2大气NaOH水溶液,HF酸,氟硅酸溶液熔融NaCl,NaCl水溶液,海水,水蒸气,含SO2大气,Pb(AC)2溶液海洋大气,蒸馏水,KCl-K2CrO4溶液产生应力腐蚀破裂的材料-介质组合(局部腐蚀)金属或合金腐蚀介105SCC是典型的滞后性破坏SCC是典型的滞后性破坏106SCC是典型的滞后性破坏SCC是典型的滞后性破坏107SCC裂纹形态SCC裂纹形态108SCC裂纹形态SCC裂纹形态109SCC机理SCC机理分类：

——阳极溶解型机理

如：奥氏体不锈钢

——氢致开裂型机理

如：高强度钢在水介质中的开裂

——阳极溶解与氢致开裂的联合作用

如：铝合金的应力腐蚀SCC机理SCC机理分类：

——阳极溶解型机理

如：110阳极溶解机理阳极溶解机理111A.膜局部破裂导致裂纹形核A.膜局部破裂导致裂纹形核112A.膜局部破裂导致导致裂纹形核A.膜局部破裂导致导致裂纹形核113B.裂尖定向溶解导致裂纹扩展B.裂尖定向溶解导致裂纹扩展114C.裂纹拓展到断裂C.裂纹拓展到断裂115奥氏体不锈钢SCC机理奥氏体不锈钢SCC机理116奥氏体不锈钢SCC机理奥氏体不锈钢SCC机理117奥氏体不锈钢SCC机理奥氏体不锈钢SCC机理118奥氏体不锈钢SCC机理奥氏体不锈钢SCC机理119奥氏体不锈钢SCC机理奥氏体不锈钢SCC机理120奥氏体不锈钢SCC机理奥氏体不锈钢SCC机理121影响SCC的因素环境因素影响SCC的因素环境因素122影响SCC的因素环境因素电位—活化钝化过渡电位区—钝化过电位区影响SCC的因素环境因素电位123影响SCC的因素环境因素影响SCC的因素环境因素124影响SCC的因素影响SCC的因素125防止SCC的措施防止SCC的措施126防止SCC的措施防止SCC的措施127防止SCC的措施防止SCC的措施128腐蚀疲劳——定义腐蚀疲劳——定义129腐蚀疲劳特点腐蚀疲劳特点130腐蚀疲劳特点腐蚀疲劳特点131腐蚀疲劳机理腐蚀疲劳机理132腐蚀疲劳机理腐蚀疲劳机理133腐蚀疲劳机理腐蚀疲劳机理134腐蚀疲劳机理腐蚀疲劳机理1