讲义水工金属结构电化学腐蚀知识讲义

电化学腐蚀的几个问题1.腐蚀现象及其定义2.腐蚀的重要地位及意义3.腐蚀的分类4.电化学腐蚀的本质5.电化学腐蚀的几个概念6.电化学腐蚀发生的三个条件7.水工金属结构的防腐蚀保护措施8.金属在自然环境下的腐蚀金属腐蚀的定义金属腐蚀的定义关于腐蚀的定义，学术界存在很多的争议。早期的提法是：“金属和周围介质发生化学或电化学作用而导致的无谓消耗或破坏，称为金属的腐蚀。”这一定义的缺陷是没有包括非金属材料。事实上，非金属材料如混凝土、塑料、橡胶等，它们在介质的作用下也会发生腐蚀。另外，也有人认为生物作用和某些物理作用引起的破坏也属于腐蚀的范畴。目前腐蚀界多数人采用的定义是：“材料在环境作用下引起的破坏或性能下降称为腐蚀”。除此之外，国外还有人采用下面两个定义：“除了单纯机械破坏以外的材料的一切破坏”；“冶金的逆过程”。国际标准化组织为统一学术界的交流，对于腐蚀一词赋以新的定义，我国石油部标准SYJ30-87等效采用了ISO标准对腐蚀一词所下的定义，同时还包括了环境所受到的破坏，定义腐蚀为“金属与环境间的物理-化学的相互作用，造成金属性能的改变，导致金属、环境或由其构成的一部分技术体系功能的损坏。腐蚀与防护的意义金属腐蚀遍及国民经济的各个领域，从日常生活到工农业生产，凡是使用金属的地方都不同程度的存在着腐蚀，它带来了巨大的经济损失，造成了灾难性的事故，耗费了宝贵的资源与能源，污染了环境，危害甚大。每年由于腐蚀造成的经济损失约占国民经济生产总值的3.5%-4%左右。每年由于腐蚀造成钢铁损失约10%-30%。化学、农药制酸等工厂由于金属腐蚀造成设备的跑、冒、滴、漏，使许多有毒物质污染了环境，危害人们的生命安全。尤其近两年发生的石油、化工厂发生的爆炸。中石油吉林石化发生连续爆炸、油船泄漏等。腐蚀科学技术的发展确认腐蚀进行的电化学历程的基本规律。从金属腐蚀扩大到混凝土、陶瓷及高分子材料。防腐向医学、计算机、航空航天等尖端领域发展腐蚀工艺的研究、发展现代防护观念与防腐技术的发展防腐蚀的现代观点:

·腐蚀是不可避免的,但腐蚀是可以控制的。（腐蚀控制）工程构件的腐蚀问题，不要等到出现后才去解决，应在设计、建设（制造、施工、安装…..）阶段就着手解决，腐蚀问题要以“预防”为主。解决腐蚀问题不能“孤立”地进行，应作为“整体”问题，“过程”问题去解决。对于大型工程中的腐蚀问题，要用系统的观点，系统工程的方法去解决（大型工程系统防护）防腐蚀问题是个系统工程问题，它涉及到勘测、设计、制造、施工、运行、管理等各个环节的相互配合（防护系统工程）防腐蚀问题不是单纯的经济问题，而是关系到保护资源，节约能源、减少事故、保护环境等重大社会问题，因此要通过制订“国家政策”科技立法“来解决腐蚀的分类从腐蚀的形貌看：全面腐蚀和局部腐蚀全面腐蚀：均匀腐蚀，或整体腐蚀，是指与环境相接触的材料表面均匀因腐蚀而受到损耗。腐蚀的结果是金属表面以近似相同的速度变薄，重量减轻。但要注意的一点是：绝对均匀的腐蚀是不存在的，厚度的减薄并非处处相同。局部腐蚀：腐蚀的发生局限在结构的特定区域或部位上。局部腐蚀又可分为以下几类。局部竹腐蚀虫的类半型1.点蚀发生钟在金咸属表舞面极纹为局叹部的臣区域那内，术造成置洞穴库或坑棋点并峰向内变部扩辨展，疤甚至宰造成爬穿孔续。若塞坑口好直径侮小于先点穴震深度胞时，将称为秧点蚀核；若智坑口掠直径禽大于友坑的扬深度朗时，倚又称格坑蚀吸。实呆际上理，点明蚀和挨坑蚀罚没有接严格啄的界肯限。漂铝和善不锈割钢在逗含氯筛化物寄的水标溶液溪中发收生的刺腐蚀京就是枝点蚀食的典诞型例量子。点蚀帝形状证：点蚀罗的影着响因赠素：1.表面布结构印的不废均匀给性如夹仍杂等2.溶液控成份如氯炭离子暗溶液3.含氧瓣化性镰金属炎离子慌的氯农化物杏溶液画的影将响含氧累化性恐金属伟离子大的氯哑化物殊（Cu右Cl摘2及Fe财Cl狸3）溶榨液对寇金属评材料吐的点海蚀大相于含放有非决金属月离子拘的氯族化物勿如（Na皆Cl，Ca联Cl逝2）4.溶液时流速静止墓溶液临易点启蚀5.金属肆成分钝性钥金属弓耐点纲蚀性对低在点匆蚀发娃生的物初始予阶段昨，由粉于阳吩极溶律解下姐来的络金属门离子掌发生基水解锐而生店成H+砖,因此曲蚀孔岭中溶牛液的pH值下叛降，弹具有嫩强酸申性，秧这样偏又加辨速了纠金属凤的溶奥解，视从而裹造成丝式了蚀延孔的江扩大作与加啊深。忽随着骨腐蚀默的不搭断进扑行，臣在蚀盏孔上哑形成行了腐得蚀产自物，杂致使拾蚀孔懂内的锻物质吵迁移欣难以烂进行多。这据样一讽来，窝蚀孔屈内金贪属盐酸愈益该浓缩趋，因做水解绸而使pH值降异低，护同时韵为了汪维持稻电荷榜平衡粉，Cl能-不断疾通过厅腐蚀龄产物温向蚀拴孔内射迁移脏，导掘致了Cl抱-进一跃步富准集。密形成高了点柱蚀的铺自催冷化过倍程。2.缝隙锯腐蚀腐蚀断发生既在缝冷隙荒处或路邻近详缝隙尾的区锹域。很这些忌缝隙孩是由疼于同伙种或代异种庄金属柜相接珠触，件或是担金属迁与非僵金属状材料寨相接甩触而璃形成篇的。片缝隙声处受苗腐蚀志的程伯度远府大于孙金属超表面埋的其壁他区专域。族这种眠腐蚀您通常尚是由狐于缝割隙中渡氧的茄缺乏冻、缝葱隙中迈酸度帽的变凑化、兔缝隙尸中某培种离觉子的棚累积殃而造钻成的汗。缝宣隙腐摔蚀是舍一种业很普较遍的闲腐蚀仍现象乓。几拾乎所京有的度金属寻材料驴都可然能发绕生缝虑隙腐喝蚀。损法兰珍联接它面、续螺母浆紧压并面、滥焊接该气孔紧、锈曾层下吨以及蛇沉积润在金懒属表礼面的的淤泥溉、积防垢、授杂质刺都会状形成暑缝隙绒而引晴发缝庄隙腐焰蚀。浸蚀松区砂粒浸蚀会区3.浓差后腐蚀由于滥靠近洪电极精表面忽的腐史蚀剂奸的浓概度的乞差异切而导轻致电样极电泄位不革同所惨构成辆的腐旨蚀电荣池。祖差异绘充气历电池维就是狼腐蚀滴电池谅的一围种。记引起旱腐蚀掏的推提动力居是由睛于溶砍液（愁或土劲壤）与中某级一处防与另牺一处弹的氧巩含量仗不同换导致荣电极悉电位耽不同漂而构忧成的喂腐蚀涛电池芽。氧练浓度镰低的旱部位捕将构甲成阳肚极区础，腐含蚀将吃加速餐进行踪蝶。实决际上连，缝牺隙腐顾蚀与扫浓差疤电池光的腐婆蚀机侮理有嘴雷同窗之处厨，但项浓差漫腐蚀兴电池产有更坝明显仔的阴努极和储阴极封区。钢桩O2铁锈空气水线液体4.电偶没腐蚀当一大种不潜太活殖泼的被金属躁（阴爷极）剪和一料种比士较活随泼的咸金属钉（阳环极）惯在同念一种记环境啄中相缓接触弊时，臂组成鹅电偶复并引饭起电贩流的如流动静，从慌而造垂成电晌偶腐搭蚀。骆电偶想腐蚀洋也称雨双金柏属腐抹蚀或吧接触协腐蚀酒。(电解伸质溶窝液）Fe筐Cu也Fe班C页u当需守要用纽奉不同树金属遭彼此草接触扶并在规同一推导电讲性溶把液中锻使用禾时，拐作为核一般载性原比则，暴应尽桃量选乡丰择在虽电位枪序中培相靠述近的肤那些脏金属旱。特条别应善指出颤的是摘面积闪的影淡响在效电偶暴腐蚀般中极睁为重礼要。贡大阴摆极和皂小阳散极是遇最不滋利的士面积耻比例湾。铜志板上挂的钢跃铆钉拆比钢恐板上叔铜铆刚钉的饼腐蚀案要严侵重的器多。5.晶间艰腐蚀晶间追腐蚀在是在纤晶粒环或晶兆体本是身未他受到维明显终侵蚀荡的情芬况下管，发丛生在徒金属胜或合傲金电去晶界逼处的效一种距选择待性腐开蚀。洲晶间德腐蚀炊会导械致强钓度和妄延性蒙的剧代降，日因而断造成叹金属旋结构玻的损坚坏甚径至引亿发事滩故。知晶间介腐蚀西的原念因是狼在某买些条哈件下杰晶界请非常蕉活泼夏，如丧晶界例处有偶杂质起，或搁晶界响区某毙一合来金元璃素增哑多或写减少碧。锌溪含量厕在黄询铜的贱晶界窗处比味较高宇，或邻不锈封钢在队晶界锯处贫岛铬时朗，将侧引起座晶间滩腐蚀骑。6.应力饺腐蚀应力乓腐蚀帅是拉诵应力帆和特两定腐殖蚀介糊质共朝存时壁引起怎的佣腐蚀年破裂划。此当时应杨力可驳以是蒸外加槽应力豆，也剂可以损是金继属内抵部的央残余招应力龄。残乖余应殊力可提能扣产生朋于加芬工制耍造时数的形况变。层也可距能产主生于款升温资后冷兽却时靠降温异不均站匀，告还可劈燕能是挖因为淹内部骨结构弯改变住引起偷的体剂积变柱化造泰成的虹。铆谋合、耍螺栓番紧固败、压刷入配佩合、么冷缩想配合汉引起冈的应探力也时属于酬残余腐应力蚊。当续金属江表面殊的拉涂应力秩等于峡屈服堵应力善时，国肯定降会导徒致应议力腐利蚀破蒜裂。袍每种善合金巾体系茄有其跑特定冠的产园生应况力腐炒蚀破投裂的乖环境撤条件范。冷恢作黄抗铜在判氨中驰的破遣裂，孩钢在誓碱液信中的染碱脆喉破裂赌，就横是应翻力腐东蚀破浆裂的点实例漆。7.选择妻性腐乓蚀也称贴分金樱腐蚀足或脱石合金吊腐蚀依。这鉴种形伯式的苦腐蚀板是指低合金携中效某一旧组分搞由于愁腐蚀染作用对而被碎脱除拳。黄屑铜脱框锌是症选择断性腐仿蚀最烤典型改的例蹄子。胡黄铜拴脱锌肉有两枣种类商型，及一种惹是塞射型，码一种悉是普除通型揪。前侦者的保形状也像许街多被扛脱锌尿塞堵矿住的稳小孔丛，后旱者则傅是在杀未受另腐蚀干的黄咬铜核粱心外责面环很绕着碧连续侮的腐东蚀层煎。铸链铁有筹时也州会出酿现选刑择性胸腐蚀尿，铁豆被选客择性短浸出耕，剩匆下石卵墨网壮状体班，这傲种现息象也禁称之忍为石侨墨化锡。8.磨损液腐蚀磨损冠腐蚀他是金叛属受罢到液沟流或绣气流申（有郊无固留体悬复浮物追均包卷括在位内）仅的磨皆耗与专腐蚀芳共同债作用毕而产组生的够破坏现。包筋括高吨速流棚体冲垫刷引忙起的逐冲击项腐蚀画；金埋属间蚕彼此贴有滑笋移引波起的滔磨振眉腐蚀升；流洗体中做瞬时宏形成罚的气私穴在倦金属呀表面猾爆发肥时导岸致的输空泡岭腐蚀杰。9.氢腐替蚀由于饲化学尽或电枪化学袋反应犯（包俩括腐菌蚀反凤应）规所产处生的衫原子汗态氢塌扩散放到金钞属内衔部引具起的么各种神破坏覆，包岩括氢福鼓泡绝、氢气脆和旁氢蚀谊三种坊形态字。氢鼓六泡是竿由于难原子渔态氢虎扩散婆到金示属内熔部，稿并在浅金属姥内部型的微攀孔中勒形成骡分子杨氢。至由于怒氢分碌子不炸能扩割散，薯就会响在微振孔中会累积盾而形难成巨赤大的益内压纳，使叨金属棵鼓泡租，甚惜至破诊裂。氢脆母是由楼于原甘子氢叨进入南金属负内部邪后，脏使金灿属晶煮格产攻生高许度变海形，谎因而春降低卧了金王属的抚韧性敬和延罚性，泛导致花金属京脆化攻。氢蚀摄则是检由于减原子富氢进厚入金豪属内借部后达与金弱属中摆的组劝分或灾元素荒反应松，例估如氢例渗入迟碳钢阿并与吗碳钢教中的愿碳反牛应生愤成甲滚烷，忘使钢溉的韧耽性下厅降，逃而钢森中碳劣的脱制除，捉又导贸致强肉度的功下降它。金属液腐蚀拦的其岗他分汽类方垂法1.根据邪反应垫机理摩分：汪化学笼腐蚀教和电午化学名腐蚀化学伤腐蚀由是指骨金属上和非奸电解挥质直利接发前生纯熊化学吗作用弊而引颤起的乌金属香损耗翅，如斤金属磁的高穷温氧采化。电化牲学腐炕蚀是恨指金捕属和跑电解仓质发勾生电槐化学疲作用驾而引蛛起的浓金属草损耗辰。在谋电化纸学腐芝蚀过闪程中群，同慎时存堵在着端两个霞相对香独立惯的反疑应过跟程——阳极牛反应说和阴勾极反侵应，奖并有悟电流恋产生跪。电塌化学熄腐蚀楼是最争普遍乡丰的腐鹅蚀现清象。考在酸无、碱造、盐拘的水弟溶液租以及杜海水脱、河沾水、善湖水全、潮理湿的胳土壤绍中所彼发生跑的腐汗蚀均流属于弃这种毕类型欢。水工吴金属涉结构仗的腐体蚀也林属于乳电化辣学腐章蚀。2.按腐历蚀的驶环境咱分：丧大气优腐蚀罢，海跳水腐相蚀，雾土壤主腐蚀车，淡丛水腐萌蚀及涌化学咸介质温腐蚀至。电化亩学腐新蚀的硬本质以盐简水滴胡实验圾来说稳明电搜化学恒腐蚀掘的本袖质：驰将一夹滴含肉有少殃量铁疤羟指客示剂踢（酚巨酞氰翠化钾尾）并屑为空珍气所挂饱和宰的Na匆Cl溶液章，滴玻放在阿干净薯的铁慰板上饱，溶参液覆墨盖的精整个指区域军立即旺出现渣粉红黑色和晃蓝色弯的小就斑点浴。稍粥等片违刻，目液滴感中心仍变为绳蓝色挂，边垄缘为成粉红劣色，祝而两吊者之耽间有鞭一棕枯色圆贴环。（a）初样生分膛布刷（b）次棚生分句布在开旁始阶撕段，亿溶液谢中的亿氧含喂量是帜均匀州的，患而金酱属表呆面在阔制造盆过程倡中或武多或歌少有堡些划隐痕（素或纹元路）来，因提此阳搞极小烛点是爹沿纹分路出邪现的摊，而谎周围背的粉暖红斑任点是针阴极都区，童说明杀，这屯时的扣腐蚀蜂是由警于济金属捷表面占结构羽的不某均匀仗而引公起的痛。这掌种情渗况称流之为置初生骨分布隙。初生屈情况织持续厅不久泥，当各溶液罪中的温氧被术逐渐抢消耗量，需篇要从呆空气相中补阻充氧蒙时，映腐蚀溉介质犬（液辞滴）免出现宜了含吊氧量鼓不均攀匀的颈情况斤，液叹滴中握心部旅位由饺于块液层醋较厚餐，氧翅的扩善散路卷程较乓长，霉故供或氧较更慢。级反之耻，液旅滴边份缘层手较薄谊，氧塞扩散窄较快拐，造镇成边拍缘富消氧，叶这时另阴极支反应况在边热缘较互易进烧行，西即产暑生较允多的OH蜻-，使两边缘桌呈粉斤红色敢。而贼液滴按中心督阳极欣反惹应占察优，Fe贱2+及阴雷极产触物OH锹-，由贫于扩言散和协电迁阁移的长结果冤，在凯中间毅地带侦相遇轿，首塑先形托成Fe（OH）2，之贡后魂又被艳大气茧中的杰氧氧湾化为伐棕褐院色的裙铁锈Fe贿(O禽H)叠3，并搬称之鹊为腐宾蚀的饿二次暮产物肝，这仍一阶篮段的拌腐蚀悲主要筋是介藏质的征不均尿匀性课引起闹的。在该答体系毒中，它铁作殖为阳慌极被洒腐蚀挣生成民阳极岩反应拴：与指企示剂厦中的数作用兼生成龟蓝色驶沉淀塘物，而践阴极胀区的为反应洋为：pH升高谅，使球酚酞隙呈红愧色。电化盾学腐具蚀的适几个御概念1.电解恶质2.原电数池3.电极务电位4.腐蚀站微电秤池（1）阳遭极过误程（2）阴利极过百程（3）电杆流流残动电解饭质电解闯质就牙是在邻其溶肿液或肉溶融哪状态脆下能顾导电今的物历质，集如酸态、碱雷、盐银都是妨电解采质。位水工托金属艰结构看所接拾触的废水，岗无论备河、午海、塞湖水茅，还混是工验业污造水，比都是狼可以亏导电带的。原电战池借助灰于氧妨化还控原反俯应将宝化学耻能转直化为捧电能鸡的装甚置叫惠做原肚电池筐。KC坦l盐桥ZnSO42-CuSO42-（-）Zn||笋Zn鹅SO4||之Cu缎SO4||以Cu房诚(+饲)电极煮电位金属伪晶格卫是由拍按规脖则排汇列着经的金批属正侧离子令和其诞间流盼动着允的自立由电肚子组糕成，枣能斯士特理月论认辜为，火当金闪属浸赚入电廉解质袋溶液样中，泊金属吃表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