金属腐蚀与防护
第一章绪论
腐蚀：由于材料与其介质相互作用(化学与电化学)而导致的变质和破坏。
腐蚀控制的方法：
1）、改换材料 2）、表面涂漆/覆盖层
3）、改变腐蚀介质和环境 4）、合理的结构设计
5）、电化学保护
均匀腐蚀速率的评定方法：
失重法和增重法；深度法；
容量法(析氢腐蚀)；电流密度；
机械性能(晶间腐蚀)；电阻性.
第二章电化学腐蚀热力学
热力学第零定律状态函数(温度)
热力学第一定律(能量守恒定律) 状态函数(内能)
热力学第二定律状态函数(熵)
热力学第三定律绝对零度不可能达到
2.1、腐蚀的倾向性的热力学原理
腐蚀反应自发性及倾向性的判据：
?G：反应自发进行
<
?G：反应达到平衡
=
?G：反应不能自发进行
>
注：ΔG的负值的绝对值越大，该腐蚀的自发倾向性越大.
热力学上不稳定金属，也有许多在适当条件下能发生钝化而变得耐蚀.
2.2、腐蚀电池
2.2.1、电化学腐蚀现象与腐蚀电池
电化学腐蚀：即金属材料与电解质接触时，由于腐蚀电池作用而引起金属材料腐蚀破坏.
腐蚀电池(或腐蚀原电池)：即只能导致金属材料破坏而不能对外做工的短路原电
池.
注：1)、通过直接接触也能形成原电池而不一定要有导线的连接；
2)、一块金属不与其他金属接触，在电解质溶液中也会产生腐蚀电池.
丹尼尔电池：(只要有电势差存在)
a)、电极反应具有热力学上的可逆性；
b)、电极反应在无限接近电化学平衡条件下进行；
c)、电池中进行的其它过程也必须是可逆的.
电极电势略高者为阴极
电极电势略低者为阳极
电化学不均匀性微观阴、阳极微观、亚微观腐蚀电池均匀腐蚀
2.2.2、金属腐蚀的电化学历程
腐蚀电池：
四个部分：阴极、阳极、电解质溶液、连接两极的电子导体(即电路)
三个环节：阴极过程、阳极过程、电荷转移过程(即电子流动)
1)、阳极过程氧化反应
++
-
M n
M
→ne
金属变为金属离子进入电解液，电子通过电路向阴极转移.
2)、阴极过程还原反应
[]-
-?
D
D
ne
+ne
→
电解液中能接受电子的物质捕获电子生成新物质.
(即去极化剂)
3)、金属的腐蚀将集中出现在阳极区，阴极区不发生可察觉的金属损失，只起到了传递电荷的作用
金属电化学腐蚀能够持续进行的条件是溶液中存在可使金属氧化的去极化剂，而且这些去极化剂的阳极还原反应的电极电位比金属阴极氧化反应的电位高2.2.3、电化学腐蚀的次生过程
难溶性产物称二次产物或次生物质由于扩散作用形成，且形成于一次产物相遇的地方
阳极——[]+n M(金属阳离子浓度)
(形成致密对金属起保护作用) 阴极——pH高
2.3、腐蚀电池类型
宏观腐蚀电池、微观腐蚀电池、超微观腐蚀电池
2.3.1、宏观腐蚀电池
特点：a)、阴、阳极用肉眼可看到；
b)、阴、阳极区能长时间保持稳定；
c)、产生明显的局部腐蚀
1)、异金属(电偶)腐蚀电池——保护电位低的阴极区域
2)浓差电池由于同一金属的不同部位所接触的介质浓度不同所致
a、氧浓差电池——与富氧溶液接触的金属表面电位高而成为阳极区
eg：水线腐蚀——靠近水线的下部区域极易腐蚀
b、盐浓差电池——稀溶液中的金属电位低成为阴极区
c、温差电池——不同材料在不同温度下电位不同
eg：碳钢——高温阳极低温阴极
铜——高温阴极低温阳极
2.3.2、微观腐蚀电池
特点：a)、电极尺寸与晶粒尺寸相近(0.1mm-0.1μm)；
b)、阴、阳极区能长时间保持稳定；
c)、引起微观局部腐蚀(如孔蚀、晶间腐蚀)
原因：a)、化学成分的不均匀性；
b)、金属组织结构的不均匀性；
多项合金不同相的电位不同
c)、金属物理状态的不均匀性——应变、内应力不均匀；
d)、金属表面膜(涂层)的不完整性.
由于以上原因而形成的微观电池并不是金属发生电化学腐蚀的充分条件，还应在溶液中具有去极化剂才可发生
2.3.3、超微观腐蚀电池
特点：a)、电极用肉眼和普通显微镜难以分辨(100-1000nm)；
b)、阴、阳极区随时间不断变化；
c)、引起均匀腐蚀
2.4、电极电位与电化学腐蚀倾向性的判断
2.4.1、电极和电极电位
电极：指电子导体和离子导体组成的体系，常以金属/溶液表示
注：腐蚀中的电极只指电子导体
电极电位的表示：
1)、金属浸入溶液中经水化作用而形成双电层 负点性金属水化后金属阳离子进入溶液——水化能 > 金属键能
难溶性金属水化后从溶液中吸附阳离子——水化能 < 金属键能
2)、形成气体电极——极难溶金属(Pt)和非金属导体(石墨)
特点：电极导体本身不参与反应，仅起导电和反应载体作用
2.4.2、平衡电极电位和非平衡电极电位
平衡电极电位：水合与脱水达到动态平衡时的电极电位
能斯特方程：???? ??+=R a a nF RT e e 0ln θ
其中：e θ为标准电极电位； F 为法拉第常数；
R a
a 0
为氧化态物质与还原态物质的活化比 注：浓度对电极电位有影响
对于非平衡电极电位，其电极反应是不可逆的，因为电极过程中，即使阴极与阳极过程反应速率相等，达到了电子交换的平衡，但物质交换达不到平衡. 非平衡电极电位可以是稳定的也可以是不稳定的.
电荷转移速率相等时即为稳定点位，也称开路电位或自腐蚀电位，即外电流为零时的电位.
非平衡电极电位不服从能斯特方程，只能实验测得.
2.4.3、电化学腐蚀倾向性的判断和电动序
∵nFE G P T -=?, e A e C E E E -=
其中：F 为法拉第常数，F =96500 C/mol ； n 为参与反应的电子数；
e C E 、e A E 分别为阴、阳极反应的平衡电位
e A e C E E <：电位为e A E 的金属不会发生腐蚀 ∴电极电位判据 e A e C E E =：平衡状态
e A e C E E >：电位为e A E 的金属自发进行腐蚀
电动序：按金属在标准电极电位值E e 由低(负)值到高(正)值逐渐增大的次序排 列，得到的次序表称电动序.
标准氢电极电位为零，电位比其低的为负电性金属，比其高的为正点性金属. 金属负电性越强，其在酸性溶液中越易发生析氢腐蚀.
在可自发发生的反应中，电极电位较负的反应是氧化反应，较正的反应是还原反应.
电偶序：金属或合金在一定电解质溶液中测得的稳定电位的相对大小排列而成的 次序表.
电偶序比电动序更能反映金属实际腐蚀的性质.
2.5、电位-pH 图及其应用
2.5.1、水的E-pH 图要素：
两条直线三个区域：
a ---氢电极反应平衡电位-pH 关系的直线；
b ---氧电极反应平衡电位-pH 关系的直线.
b 线以上: 水被阳极电解为氧气;
a 线以下: 水被阴极电解为氢气;
a 、
b 线之间: 水稳定区.
2.5.2、电位-pH 图的绘制
A 、列出可能发生的反应方程；
B 、列出每个反应相应的Nernst 公式；
C 、在水的电位-pH 图上绘制平衡关系。
三类区域：
Immunity (免蚀区)：[M n+]<10-6 mol/L.
Corrosion (腐蚀区)：[M n+]<10-6 mol/L.
Passivation (钝化区)
据参加电极反应的物质不同，电位-pH 图上的曲线可分为3类：
1)、反应只与电极电位有关值无关，而与溶液的pH 值无关；
特点：电极反应必然有电子参与，而无H +或OH -参与。反应平衡电位与pH 值无关， 在一定温度下，随比值B A a a 的变化而变化。当B
A a a 一定时，电位E 也将固定， 在图上这类反应为一条水平线。
2)、反应只与pH 值有关，而与电极电位无关；
特点：有H +或OH -参加，而无电子参与的化学反应，因此这类反应不构成电极反 应，不能用Nernst 方程表示电位与pH 值的关系。反应的平衡与电极电位 无关。在一定温度下，K 值一定，若给定B
A a a ，则pH 值为一定值，在E-pH 图上这类反应表示为一垂直线段。
3)、反应既与电极电位有关，又与溶液的pH 值有关.
特点：H +(或OH -)和电子都参加反应，通式为：O cH bB ne mH aA 2+=++-+；在 一定温度下，反应的平衡条件既与电极电位有关，又与溶液的pH 值有关。 在一定温度下，给定B
A a a 值，平衡电位随pH 值升高而降低，在电位-pH 图 上这类反应为一斜线，其斜率为：
nF mRT 3.2- 2.5.3、电位-pH 图主要应用：
1)、判断反应自发进行的方向，从热力学上分析金属腐蚀的可能性；
2)、估计腐蚀产物的组分；
3)、预测控制腐蚀的措施，寻找控制腐蚀的途径。
第三章 腐蚀电化学动力学
3.1、腐蚀电池的电极过程
3.1.1、阳极过程
即金属发生电化学溶解或阳极钝化的过程.
水溶液中阳极溶解通式：
-++?→+ne O mH M O mH M n 2121 或 ()--+?→++ne O yH MA O yH xA M x n x 221 阳极溶解步骤：1)、金属原子离开晶格，转变为表面吸附原子；
2)、在溶剂分子作用下，表面吸附原子失电子并进入金属溶液界 面双电子层，成为溶剂化阳离子；
3)、溶剂化阳离子从双电子层向溶液本体迁移
阳极反应： -++==ne M M n
阳极区的自由电子移向电极电势高的阴极，使阳极区电子缺乏，而阳极反应产生
的电子又来不及补充，因而阳极电势偏离平衡电势，向正向移动，产生阳极极化.
3.1.2、阴极过程
发生电化学腐蚀的基本条件是：腐蚀电池和去极化剂同时存在，或阴、阳极过程同时进行.
去极化剂发生的反应：
A 、析氢反应：222H e H ==+-+
电位较低的金属在酸性溶液中常见的阴极反应
B 、吸氧反应：--==++OH e O H O 44222 (中性、碱性环境)
O H e H O 22244==++-+ (酸性环境)
大多数金属在海水、大气、土壤和中性溶液中常见阴极反应
C 、溶液中高价金属离子还原反应 eg ：+-+==+23Fe e Fe
D 、氧化性阳离子还原反应 eg ：O H NO e H NO 22
322+==++--+- E 、溶液中某些有机化合物还原反应
eg ：O H COH R e H COOH R 222+-==++--+
F 、水还原反应(水解)： --+==+OH H e O H 22222
阳极转移的电子在阴极未被及时消耗而积累，使阴极电势偏离平衡位置，电势向负向移动，产生阴极极化.
阴阳极极化使阴阳极电位最终相等而达到动态平衡，此时的电位称腐蚀电位.
3.1.3、金属的全面与局部腐蚀
1)、全面腐蚀 即分布于整个金属表面和连成一片的腐蚀破坏
A 、均匀腐蚀 即腐蚀均匀的发生在整个金属表面，个点腐蚀速率均匀
B 、非均匀腐蚀 即腐蚀作用虽然发生在整个金属表面上，但各区域的腐蚀速率 相差较大，对于整个表面而言腐蚀不均匀
2)、局部腐蚀 即腐蚀作用仅发生在金属表面某一区域内
3.2、腐蚀速率及极化作用
3.2.1、腐蚀速率：电位时间内金属腐蚀程度的大小
法拉第定律： 表达式：nF
Ita m = m ——质量；I ——电流；t ——时间；a ——原子量； n ——参加反应电子数；F ——法拉第常数( F=96500 C/mol) 单位时间、单位面积的腐蚀金属质量(表征的腐蚀速度)：
即nF
ia At m r == A I i =——电流密度 单位时间的腐蚀深度：DnF
ia DAt m r == D ——金属密度
注：以上各式仅适用于均匀腐蚀
交换电流密度(0i )——基本动力学参数
当一氧化还原反应的正、逆向反应速度相等，即nF
a i r r r f 0==，此时的0i 即为交换电流密度
注：交换电流密度仅适用于可逆反应，且受材料表面状态影响较大
半电池电极电势(e )——基本热力学参数 即还原态
氧化态a a nF RT e e ln 0+= 注：半电池电极电势不受材料表面状态的影响
3.2.2、腐蚀电池的极化现象
电极上有电流通过时，电极电位偏离平衡位置E e (可逆反应)或稳态电位E s (不可逆反应)的现象称极化现象，偏离值称极化值
通常用过电位或超电位η(取正值)来表征电极极化程度
A 、活化极性：
当半电池反应中某一步骤控制着电子流动，就说该反应处于活化(或电子转移)控制下，导致活化极化
活化极化(用过电位表征)与反应速率(用电流密度i a or i c 表征)间的关系： 即 0log i i a a a βη= 或 0
log i i c c c βη= c a ββ,为达菲尔常数 B 、浓度极化：
即由电极附近溶液中的反应物贫化而引起的电极电势偏离
浓差极化conc η一般在阴极还原反应中明显，而在阳极反应中不存在
即 ???? ?
?-=L c conc i i nF RT 1log 3.2η 极限电流密度(L i ),即因H +的有限扩散速度，L i 为不可超越的最大反应速度 δB
z L C nF D i =
z D ：反应物的扩散能力；B C ：溶液本体的反应物浓度；δ：溶液浓度梯度厚度 影响L i 的因素：加快溶液搅拌速度 δ 温度升高 D z L
溶液浓度升高 C B
C 、混合极化：
总阴极极化是活化极化与浓差极化的和；总阳极极化只是活化极化.
a.阳极极化
产生原因：活化极化和电阻极化
b.阴极极化
产生原因：活化极化和浓差极化
阴极极化程度越大，说明极化过程受阻越严重，因此阴极极化对减缓金属腐蚀有利
3.2.3、极化曲线
即表示电极电位与极化电流强度I 或极化电流密度i 之间的关系曲线
曲线的倾斜程度(即极化率)表示极化程度
3.3、混合电势理论
3.3.1、混合电位理论
两个基本假设：
1)、任何电化学反应都能分成两个或两个以上的氧化分解反应和还原反应；
2)、电化学反应中不可能有净电荷的积累，即氧化反应总速度等于还原反应总速 度(或电荷守恒).
据混合电势理论，金属发生腐蚀时，腐蚀电位是金属阳极氧化和阴极去极化剂还原过程共同决定的，是整个腐蚀体系的混合电位.
3.3.2、腐蚀电位
金属处于腐蚀电位时，有腐蚀电流通过体系，因此在腐蚀电位下腐蚀体系是不可逆体系，腐蚀电位不是平衡电位，不能用能斯特方程计算.
测量方法：用被腐蚀金属和参比电极组成测量电池，用电位差计或高阻抗数字电 压表得到被测电池的电动势，然后计算出腐蚀电极相对于标准氢电极 的电位，该电位即是金属的腐蚀电位. 阴极控制下的腐蚀，腐蚀电位略高于该体系中金属阳极氧化反应的平衡电位; 阳极控制的腐蚀过程中，腐蚀电位略低于阴极还原反应的平衡电位，而比金属 的平衡电位要高得多.
3.3.3、多种阴极去极化反应的腐蚀行为
对于存在两个或多个阴极还原反应的腐蚀，腐蚀电位和腐蚀电流将由金属阳极氧化过程和多个阴极还原过程共同确定
如果加入的去极化剂阴极反应速率接近或大于原去极化剂的，这时新去极化剂的加入会大大加快腐蚀速率.
3.3.4、多电极体系的腐蚀行为
电极的极化程度对多电极腐蚀极化图有较大影响，电极的极化程度越小，极化曲线趋平坦，该电极对阳极或阴极电流的贡献越大；反之电极极化程度越大，极化曲线趋陡，该电极对阳极或阴极电流的贡献越小.
3.4、腐蚀极化图及其应用
3.4.1、腐蚀极化图
作用：1)、定出该体系的腐蚀电位和最大的腐蚀电流；
2)、从阴阳极的起始电位差值可说明腐蚀倾向；
3)、从曲线斜率大小可说明腐蚀反应的难易程度，分析腐蚀控制因素.
A 、初始电位差
腐蚀电池的初始电位差e a e c E E 是腐蚀的原动力，当其他条件完全相同时，初始
电位差越大，腐蚀电流就越大.
不同金属具有不同的平衡电位，当阴极反应及其极化曲线相同时，如果金属阳极极化程度较小，金属的平衡电位越低，则腐蚀电池的初始电位差越大，腐蚀电流越大.
B 、极化性能
在其他条件相同时，极化率越小，其腐蚀电流越大，即腐蚀速率越大
C 、去极化剂浓度及配位剂
若溶液中有配位剂，其将与阳极溶解的金属离子形成配离子，据能斯特方程，金属配离子的形成将使金属在溶液中的平衡电极电位向负方向移动，而使原本不能构成腐蚀电池的金属在溶液中构成腐蚀电池，发生溶解
D 、交换电流密度的影响
E 、附加氧化剂的影响
前提：氧化剂的交换电流密度必须足够高，可以影响腐蚀速度
加入强氧化剂后，溶液的腐蚀驱动力会增加. a 、腐蚀电势向正向移动
b 、腐蚀速度增加
c 、析氢反应速度降低
3.4.2、腐蚀速度的控制因素
阳极极化率(电阻)：αtan ,0=-=I E E p c
c c ；阴极极化率：βtan ,0=-=I E E p a
a a
(a)、阴极控制
(b)、阳极控制
(b)、混合控制
(c)、欧姆控制
不同控制因素的腐蚀极化图
差异(数)效应：
在一定的阳极外加电流下，定义腐蚀电位下的自然析氢速度I 0与外加电流I appl 时的实际测得的析氢反应速率I H 之差为Δ,Δ≠0,这种现象称为差异(数)效应.
正差异(数)效应 对于金属Fe 、Zn,Δ=I 0-I H >0,这种极化现象叫正差数效应.
负差异(数)效应 对于金属Mg 、Al,Δ=I 0-I H <0,这种极化现象叫负差数效应。
第四章 析氢腐蚀和吸氧腐蚀
阳极金属腐蚀氧化反应： -++→ne M M n
阴极还原反应：
A 、析氢反应： 222H e H →+-+ 酸性环境
--+→+OH H e O H 22222 中、碱性环境
B 、吸氧反应： O H e H O 22244→++-+ 酸性环境 --→++OH e O H O 44222 中、碱性环境
4.1、析氢腐蚀
即以氢离子在去极化剂还原反应为阴极过程的腐蚀
4.1.1、析氢反应 A 、标注电位很负的活泼金属在中、碱性溶液中；
B 、大多工程上使用的金属在酸性溶液中；
C 、正电位金属一般不发生析氢腐蚀，但当溶液中含络合剂时，正电性金属可发
生析氢腐蚀
注：强钝化金属由于稳定的钝化膜而不发生析氢腐蚀
4.1.2、析氢反应步骤
A 、酸性环境：a 、水合氢离子向阴极扩散并脱水；
b 、H +与阴极表面电子结合放电，形成吸附态氢原子；
c 、吸附态氢原子通过复合脱附或电化学脱附形成氢分子；
d 、H 2形成气泡从电极析出
B 、中、碱性环境：a 、水分子到达阴极表面，同时OH -离开电极表面；
b 、水分子解离及H +还原生成吸附在电极表面的吸附氢原子；
c 、吸附态氢原子通过复合脱附或电化学脱附形成氢分子；
d 、H 2形成气泡从电极析出
注：在以上两种情况下，b)步骤可以迟缓放电，c)步骤可以迟缓复合，因此这两
个步骤成为控制析氢反应的控制步骤
4.1.3、析氢腐蚀发生的条件及特征
A 、析氢腐蚀发生的必要条件：
a 、电解质溶液中必有H +存在；
b 、金属电极电势低于析氢电势(H +还原反应电势)
析氢电势等于氢的平衡电势与氢过电势之差，即：
H H H H H e e η-=Θ++22// []2222
//lg 3.2H H H H H P H nF RT e e +Θ-=++θ B 、析氢腐蚀的特征：
a 、酸性溶液中，没有其他氧化还原电位较正的去极化剂，金属腐蚀为析氢腐蚀；
b 、金属表面没有钝化膜或其他成相膜时，酸中进行的析氢腐蚀是一种活化极化 控制的阴极溶解过程，浓差极化可忽略；
c 、金属在酸中的析氢腐蚀与溶液的pH 有关，随pH 值下降，腐蚀速率加快；
d 、金属在酸中的析氢腐蚀通常为一种宏观的均匀腐蚀
C 、氢去极化的阴极极化曲线与析氢过电势
4.1.4、析氢的阴极过程
H +还原反应的动力学特征： i b a H H H lg +=η
其中： H H i F
RT a lg 303.2α-= F RT b H α303.2=
阴极具有较低的析氢过电势导致较快的腐蚀速率；阴极具有较高的析氢过电势导致较慢的腐蚀速率
A、a值——达菲尔常数aη
a>1V——————高氢过电位金属(eg:Hg、Pb、Zn、Cd)
1V>a>0.5V————中氢过电位金属(eg：Cu、Fe、Ni)
a<0.5V—————低氢过电位金属(eg：Pt、Au)
B、b值——达菲尔斜率
各金属表面上析氢反应的b值相差不大
C、析氢过电位的主要影响因素：
a、电流密度；催化活性增强
b、电极材料： Pt、Pd、W、Ni、Fe、Ag、Cu、Zn、Sn、Cd、Pb、Hg
c、溶液组成和温度：氢过电位增加
pH的影响：酸性溶液中，随pH增大η增大；碱性溶液中，随pH增大η减小温度的影响：温度增加，η减小
4.1.5、析氢腐蚀的控制类型
A、阴极极化控制
阴极析氢反应极化率大于阳极溶解反应极化率
B、阳极控制
阴极析氢反应极化率小于阳极溶解反应极化率
只有当金属在酸性溶液中部分钝化，造成阳极反应阻力加大，才能形成此类控制C、混合控制
阴阳极极化程度差不多
改变某一极反应极化率，会对腐蚀电流密度造成很大影响
4.2、吸氧腐蚀
即在中性和碱性溶液中，由于氢离子的浓度较小，以溶解在溶液中的氧的还原反应为阴极过程的腐蚀
4.2.1、吸氧腐蚀的必要条件及特征
A、必要条件：
a、溶液中必须有氧存在；
b、金属的电极电势低于氧离子的还原反应电势
B、特征：
a、由于在相同条件下氧的平衡电位总是比氢的平衡电位高，因此电解质溶液中
只要有氧存在，无论在酸、中、碱性溶液中都有可能首先发生耗氧腐蚀
b、氧的离子化过电位是影响耗氧腐蚀的重要因素，故氧在稳态扩散时，其耗氧
腐蚀速率将受氧浓差极化的控制
c、氧的双重作用主要表现在，对于易钝化金属，可能起腐蚀剂作用，也可能起
阻滞剂的作用
4.2.2、氧的阴极还原过程及其过电势
氧去极化的基本步骤：
a、氧穿过空气/溶液界面进入溶液；
b、氧迁移到阴极表面附近；
c、在扩散层范围内，氧在浓度梯度作用下扩散到阴极表面；
d、在阴极表面氧分子发生还原反应
4.2.3、吸氧反应的影响因素
D
z
:氧的扩散系数；
C
B
:溶液中氧的浓度；
δ：扩散厚度
吸氧腐蚀受：温度、溶液浓度、溶液流速和搅拌速度等因素的影响
4.2.4、析氢过电势的主要影响因素
阴极电流密度阴极材料溶液组成
析氢与吸氧反应的比较：
第五章钝化
即一种活化金属或合金，其化学活性大大降低而成为贵金属状态的现象
是一种使金属表面转为不易被氧化的状态而延缓金属腐蚀速率的方法
金属由于介质作用生成的腐蚀产物具有致密结构，形成一层薄膜紧密覆盖于金属表面，而使金属成为耐蚀的钝态，该薄膜为钝化膜
钝化前后金属或合金的变化：
a、金属/合金的腐蚀速度显著降低；
b、金属/合金的表面发生变化；
c、金属/合金的电极电势发生突变，且明显正移
金属的钝化方法：
a、化学钝化——自发过程
工业上是用钝化剂(主要是强氧化剂)对金属进行钝化处理形成一层钝化保护膜浓HNO3、浓H2SO4、HClO3、K2Cr2O7、KMnO4、O2、HF
b、阳极钝化/电化学钝化
5.1、活化－钝化的腐蚀行为
L
c
c
c i
i
log
β
η=
δ
B
z
L
nFC
D
i=
有钝化行为金属的电流和阳极极化的增加呈现特定的腐蚀行为.
E ep ：平衡电势 E pp ：致钝电势 E p ：钝化电势
E tp ：过钝电势
5.2、金属的自钝化
金属自钝化条件：
a 、金属的致钝电势E pp < 氧化剂的平衡电势E o,c
b 、致钝电势下，氧化剂阴极还原反应的电流密度i
c > 致钝电流密度i pp 金属腐蚀体系的i pp 越小,E pp 越低,金属越易钝化
5.3、对有钝化行为金属的腐蚀速度的影响因素
5.3.1、氧化剂浓度的影响
依据Nernst 公式氧化剂浓度的提高会使氧
化还原的半电池电势升高
a 、浓度从1升高到2：合金处于活化状态，
腐蚀速度和腐蚀电位由A 上升到 B.
b 、在3浓度下：合金可能处于活化状态C
或者钝化状态D.(点X 是不稳定状态，
实验中是测不到)
c 、浓度从4升高到6：合金处于钝化状态，
腐蚀速度降到钝化值 D.
d 、浓度升至7、8以上：合金处于过钝化状
态，腐蚀速度逐渐升高至E 和 F.
氧化剂浓度的影响对有钝化行为金属腐蚀速度的影响
5.3.2、溶液搅拌速度的影响
合金在活化状态下的腐蚀速度很低
如右图为含氧状态下搅拌对金属腐蚀速率的影
响
5.3.3、温度和酸性的影响
升高温度和酸性最强将导致：
a 、钝化电位区间降低
b 、全电位区间，腐蚀速度和腐蚀电流密度增大
如左图为温度和酸性对钝化的影响
钝化理论：成相膜理论 吸附膜理论
活化区
钝化区孔蚀区
第六章局部腐蚀
局部腐蚀主要分为：电偶腐蚀、点蚀、缝隙腐蚀、晶间腐蚀、选择性腐蚀及应力和腐蚀因素共同作用下的腐蚀(如应力腐蚀开裂、氢损伤、腐蚀疲劳、磨损腐蚀)
6.1、电偶腐蚀
即在腐蚀介质中，金属与电位更高(或更正)的另一种金属或非金属导体(石墨或碳纤维复合材料等)电连接而引起的加速腐蚀
当两种不同的合金或金属电偶联合时，最强的腐蚀发生在两种合金的连接处
阳极：电位低(或负)的金属，腐蚀速率较电连接前大大提高
阴极：电位高(或正)的金属, 腐蚀减缓或停止
6.1.1、发生电偶腐蚀的三个基本条件：
a、具有不同腐蚀电位的材料——产生电位差
b、存在离子导电支路
形成导电回路
c、存在电子导电支路
6.1.2、电偶序
电偶序只给出电偶腐蚀的倾向性大小，并不提供任何有关腐蚀速度的问题
选择腐蚀电势差较小的合金可以降低偶联体的腐蚀.
电解液组分和温度的变化会引起电偶序中电势顺序的明显变化
6.1.3、不同的几种偶合
A、腐蚀金属-惰性金属偶合
腐蚀金属的腐蚀电势正移、腐蚀速率加快、表面的析氢速度降低
B、腐蚀金属-腐蚀金属偶合
腐蚀电位高的做阴极，低的做阳极
偶合电势就是总氧化速度等于总还原速度那点所对应的电势，介于阴极和阳极的腐蚀电势之间
这种偶合中阳极腐蚀速度加快，阴极腐蚀速度减慢
6.1.4、电偶腐蚀的影响
A、面积的影响
大的阴极面积会提供更多的还原反应发生的表面，从而使得阳极溶解速度加快，故电偶腐蚀中一般要避免大的阴阳面积比
B、交换电流密度的影响
6.1.5、电偶腐蚀的防护方法
金属的阳极溶解量与通过的电流有关，遵循法拉第定律
a、如果可能，通过设计排除电偶连接；
b、如果电偶连接不可避免，建议采用大的阳极面积和较厚的腐蚀裕度;
c、从电偶腐蚀序中选取腐蚀电势相近的材料;
d、设计可以经常比较容易更换的阳极部分;
e、表面涂层(涂层过程中应防止小阳极面积的产生)；
f、选用阴极保护
6.2、孔蚀与缝隙腐蚀
在耐蚀表面发生的局部腐蚀就会引起孔蚀
缝隙腐蚀发生在金属(合金)与其他接触而产生的缝隙处
6.2.1、孔蚀的原理
A、发生
临界孔蚀电位E pit，是衡量金属抗孔蚀能力的一个重要指标
关于蚀孔形成（成核）的机制：
a、钝化膜破坏理论
b、吸附理论
B、发展
a、闭塞电池的形成
腐蚀产物会阻滞溶液的流动, 限制氧的扩散与溶解, 使孔口处氧浓度高,孔底处氧浓度低, 从而形成氧的浓差电池
随反应进行, 损失的金属越多, 蚀孔越深, 腐蚀产物越多
b、孔蚀的自催化过程
c、蚀孔中酸性溶液的加速腐蚀过程
C、再钝化
即随着孔蚀的发展，蚀孔的加深，发生孔蚀不断减速最终停止发展的现象
保护电位或再钝化电位E prot
E pit以上: 孔蚀的发生与发展
E pit和E prot之间: 新的蚀孔不会生成，但原有
的蚀孔回继续发展
E prot以下: 孔蚀停止，原有的蚀孔进入在钝化
状态
6.2.2、缝隙腐蚀的原理
发生发展再钝化
孔蚀和缝隙腐蚀的区别:
a、材料：发生孔蚀的一般是可钝化材料，且溶液中一般有活性阴离子存在，但
大部分材料在所有溶液中都可以发生缝隙腐蚀
注：活性阴离子：Cl-,Br-,I-,F-,ClO
4-,OH-,SO
4
2-
b、腐蚀发生地点：
孔蚀: 金属表面→闭塞电池;
缝隙腐蚀: 存在缝隙(也就是闭塞电池在发生腐蚀前已经存在)
c、临界电势E pit：孔蚀的比缝隙腐蚀的高；在E pit和E prot之间，缝隙腐蚀可以
产生新的蚀坑而孔蚀不能
d、形态 :孔蚀窄而深; 缝隙腐蚀宽而浅
6.2.3、孔蚀的测评
a、平均蚀孔密度
b、最大孔深
c、孔蚀系数
最大孔蚀深度随时间、材料暴露表面积的增大而增大
6.2.4 缝隙腐蚀的测评
a、测量缝隙腐蚀的深度
b、多缝隙实验
6.2.5、防护
a、降低环境的侵害性
b、增加材料的抵抗能力
c、足够的防腐剂
d、阴极保护
e、容器设计
f、对缝隙腐蚀要尽可能避免缝隙的产生
6.4、晶间腐蚀(IGC)
即金属在适宜的腐蚀环境中沿着或紧挨着材料的晶界发生的局部腐蚀
内因：因电化学性质的不同而造成的晶粒与晶界物理化学状态的差异
外因：腐蚀介质能显示晶粒与晶界电化学性能的不均匀性
晶间腐蚀机理：贫化理论、第二相析出理论、晶界吸附理论
贫化理论：由于晶间析出新相，造成晶界区某一成分的贫化，在腐蚀介质中形成以晶界区为阳极，晶粒体本身为阴极的腐蚀电池，晶界区金属腐蚀溶
解，引发晶间腐蚀
注：不锈钢产生贫Cr晶间腐蚀与钢的加热温度和加热时间有关；焊缝腐蚀也属于晶间腐蚀
晶间腐蚀的防护：
A、降低酸性或氧化剂浓度将大大降低IGC的倾向性
B、冶金方法:a、固溶处理
b、降低碳含量 (低碳合金钢)
c、稳定化处理的不锈钢(稳定钢)
6.5、去合金化腐蚀与选择性腐蚀
当合金中的一种或几种合金元素比其他元素的腐蚀倾向大时，去合金化腐蚀就会发生，其中易腐蚀的合金元素充当阳极，剩余元素充当阴极
灰铸铁的石墨化腐蚀黄铜脱锌
第七章腐蚀控制方法
正确选材、合理的结构设计、涂层、电化学保护、改变环境
7.1、选材
综合考虑耐蚀性、机械性能、加工性能、价格等因素
选材原则：a、根据使用条件全面综合地考虑各种因素；
b、对初选材料应查明它们的腐蚀敏感类型；
c、易腐蚀部位，要选择高耐蚀性能的材料；
d、选择适当的热处理状态；
e、选择杂质低的材料
7.2、防腐结构设计
a、外形简单、避免积水、便于防护施工，对腐蚀状态进行定期检查维护
b、采用密闭结构，以防止雨、雾、甚至海水的侵入
c、布置合适的通风口，避免大的温差的出现，以防湿气的汇聚和凝露
d、尽量避免尖角、凹槽、缝隙等，以防冷凝水的积聚
e、避免使用应力、装配应力、残余应力在同一方向上叠加，以减小应力腐蚀断
裂倾向
f、适当地避免和减小电偶腐蚀的倾向
g、防止零部件的局部应力集中或局部受热，并控制材料的最大允许使用应力
7.3、涂层
具有保护性涂层一般要满足以下的基本要求：
a、结构致密，完整无孔，不透过介质；
b、与基体金属有良好的结合力，不易脱落；
c、具有高的硬度和耐磨性；
d、在整个被保护表面上均匀分布
7.4、电化学保护
即对金属施加外电动势，将其电位移向免蚀区或钝化区以减小或防止腐蚀的方法是一种通过极化使金属构件进入免蚀区或钝化区而减小腐蚀的保护方法
7.4.1、阴极保护
即使被保护材料作为阴极，通过阴极极化来消除金属表面的电化学不均匀性，达到保护目的
A、最小保护电势即当金属得到完全保护时的电势
此时金属溶解反应停止，在金属表面上只发生阴极还原反应
B、最小保护电流密度即金属达到最小保护电势时所需的外加电流密度
C、分类：
a、外加直流电源的阴极保护
有机涂层可以降低所需外加电流的值
b、牺牲阳极的阴极保护
牺牲阳极因为一直在不断的溶解，所以必须定期更换
阴极保护不应用在强酸性环境中，因为腐蚀速度太高
D、阴极保护中的阳极
a、外加电流法的阳极
需要的性能:小的电流阻力；低消耗速度；结构坚硬；好的制造安装性；便宜常用阳极：铁屑、废铁、铸铁；高硅铸铁；石墨；铅合金；有导电性氧化物；铂b、牺牲阳极法的阳极——给被保护的阴极提供电子
必需的性能：腐蚀电位要足够低；极化必须很低，从而可以提供足够的电流；高的电化学输出；高的阳极效率
7.4.2、阳极保护
阴极与阳极保护的比较
7.5、缓蚀剂保护
缓蚀剂：以适当的浓度和形式存在于环境(介质)中时,可以防止或减缓材料腐蚀的化学物质或复合物
缓蚀剂用量很小(0.1％～1％)，但效果显著
化学小论文-金属腐蚀与防护
金属腐蚀与防腐 柯昌鑫 1303230011 新能源材料与器件 摘要：金属腐蚀对人类社会产生巨大的危害，对金属材料的腐蚀进行防护是十分必要的。文章介绍了金属腐蚀的本质和危害，对金属腐蚀防护的方法和重要性进行了详细的阐述。 关键词：金属腐蚀本质危害防腐 引言：金属腐蚀研究的发展早在公元前3世纪,中国已采用金汞齐鎏金术在金属表面镀金以增加美观并可防腐蚀。在秦始皇陵墓中发掘出来的箭镞有的迄今仍毫无锈蚀。金属腐蚀问题有很多解决方法，随着科技进步，越来越多的金属防护方法面世，这些方法各有千秋，也有不足。 1.金属腐蚀的本质：金属材料受周围介质的作用而损坏，称为金属腐蚀。金属的锈蚀是最常见的腐蚀形态。腐蚀时，在金属的界面上发生了化学或电化学多相反应，使金属转入氧化（离子）状态。这会显著降低金属材料的强度、塑性、韧性等力学性能，破坏金属构件的几何形状，增加零件间的磨损，恶化电学和光学等物理性能，缩短设备的使用寿命，甚至造成火灾、爆炸等灾难性事故。 2.金属腐蚀的危害：金属腐蚀的危害首先在于腐蚀造成了巨大的经济损失。这种损失可分为直接损失和间接损失。直接损失包括材料的损耗、设备的失效、能源的消耗以及为防止腐蚀所采取的涂层保护、电化学保护、选用耐蚀材料等的费用。由于腐蚀,使大量有用材料变为废料,估计全世界每年因腐蚀报废的钢铁设备约为其年产量的30% ,造成地球上的有限资源日益枯竭. 全世界每90s就有1t钢被腐蚀成铁锈,而炼制1t钢所需的能源可供一个家庭使用3个月,因此,腐蚀造成了对自然资源的极大浪费。因腐蚀而造成的间接损失往往比直接损失更大,甚至难以估计。这些损失包括因腐蚀引起的停工停产,产品质量下降,大量有用有毒物质的泄漏、爆炸,以及大规模的环境污染等。一些腐蚀破坏事故还造成了人员伤亡,直接威胁着人民群众的生命安全。 3.金属腐蚀的分类：根据金属腐蚀的反应机理，腐蚀可以分为电化学腐蚀和化学腐蚀。电化学腐蚀是指金属表面与离子导电的介质因发生电化学作用而产生的破坏；化学腐蚀是指金属表面与非电解质直接发生化学作用而引起的破坏。电化学腐蚀是最常见、最普遍的腐蚀,因为只要环境的介质中有水存在,金属的腐蚀就会以电化学腐蚀的形式进行。金属在各种电解质溶液,比如大气、海水和土壤等介质中所发生的腐蚀都属于电化学腐蚀.。环境中引起金属腐蚀的物质主要是氧分子和氢离子,它们分别导致金属的吸氧腐蚀和析氢腐蚀,其中又以吸氧腐蚀最为普遍。 4金属腐蚀研究的发展：早在公元前3世纪,中国已采用金汞齐鎏金术在金属表面镀金以增加美观并可防腐蚀。在秦始皇陵墓中发掘出来的箭镞有的迄今仍毫无锈蚀，在这些箭镞表面上有一层致密的黑色氧化层，其中含铬2％左右,而青铜基体本身并不含铬。这一现象尚待研究。1830～1840年间英国法拉第确立了阳极溶解的金属量与所通过电量的关系，提出了关于铁的钝化膜生长和金属溶解过程的电化学本质的假设。后来又有人在锌溶解于硫酸的研究中，明确地提出了微电池理论。这些研究对电化学腐蚀理论的发展都极为重要。 5.金属腐蚀防护的方法： 5.1 改变金属的组成：这种方法最常见的是不锈钢材料。通过在钢铁中加入12-30%的金属铬而改变钢铁原有的组成，从而改善性能，不易腐蚀。如目前迅速发展起来的不锈钢炊具，餐具等就是以此为材料的。
金属腐蚀与防护
摘要：本文论述了腐蚀的产生机理，从而探讨了防腐蚀的办法。文章介绍了金属腐蚀与腐蚀机理,详细综述了形成保护层、电化学保护法、缓蚀剂法等几种常见腐蚀防护方法的原理以及在金属腐蚀与防腐中的应用和研究进展。 关键词：金属腐蚀防护 金属腐蚀的分类：根据金属腐蚀的反应机理，腐蚀可以分为电化学腐蚀和化学腐蚀。电化学腐蚀是指金属表面与离子导电的介质因发生电化学作用而产生的破坏；化学腐蚀是指金属表面与非电解质直接发生化学作用而引起的破坏。电化学腐蚀是最常见、最普遍的腐蚀,因为只要环境的介质中有水存在,金属的腐蚀就会以电化学腐蚀的形式进行。金属在各种电解质溶液,比如大气、海水和土壤等介质中所发生的腐蚀都属于电化学腐蚀.。环境中引起金属腐蚀的物质主要是氧分子和氢离子,它们分别导致金属的吸氧腐蚀和析氢腐蚀,其中又以吸氧腐蚀最为普遍。 腐蚀给人类社会带来的直接损失是巨大的。20世纪70年代前后，许多工业发达国家相继进行了比较系统的腐蚀调查工作，并发表了调查报告。结果显示，腐蚀的损蚀占全国GNP的1%到5%。这次调查是各国政府关注腐蚀的危害，也对腐蚀科学的发展起到了重要的推动作用。在此后的30年间，人们在不同程度上进行了金属的保护工作。在以后的不同时间各国又进行了不同程度的调查工作，不同时期的损失情况也是不同的。有资料记载，美国1975年的腐蚀损失为820亿美元，占国民经济总产值的4.9%；1995年为3000亿美元，占国民经济总产值的4.21%。这些数据只是与腐蚀有关的直接损失数据，间接损失数据有时是难以统计的，甚至是一个惊人的数字。我国的金属腐蚀情况也是很严重的，特别是我国对金属腐蚀的保护工作与发达的工业国家相比还有一段距离。据2003年出版的《中国腐蚀调查报告》中分析，中国石油工业的金属腐蚀损失每年约100亿人民币，汽车工业的金属腐蚀损失约为300亿人民币，化学工业的金属腐蚀损失也约为300亿人民币，这些数字都属于直接损失。如该报告中调查某火电厂锅炉酸腐蚀脆爆的实例，累计损失约15亿千瓦·时的电量，折合人民币3亿元，而由于缺少供电量所带来的间接损失还没有计算在内。所以说，金属腐蚀的损失是很严重的，必须予以高度的重视。金属腐蚀在造成经济损失的同时，也造成了资源和能源的浪费，由于所报废的设备或构件有少部分是不能再生的，可以重新也冶炼再生的部分在冶炼过程中也会耗费大量的能源。目前世界上的资源和能源日益紧张，因此由腐蚀所带来的问题不仅仅只是一个经济损失的问题了。腐蚀对金属的破坏，有时也会引发灾难性的后果，此方面的例子太多了，所以对金属腐蚀的研究是利国利民的选择。由于世界各国对于腐蚀的危害有了深刻的认识，因此利用各种技术开展了金属腐蚀学的研究，经过几十年代努力已经取得了显著的成绩。 金属防护的方法： 改善金属的本质根据不同的用途选择不同的材料组成耐蚀合金，或在金属中添加合金元素，提高其耐腐蚀性，可以防止或减缓金属的腐蚀。例如，在钢中加入镍制成不锈钢可以增强防腐蚀能力。 在金属表面形成保护层在金属表面覆盖各种保护，把被保护金属与腐蚀性介质隔开，是防止金属腐蚀的有效方法[3]。工业上普遍使用的保护层有非金属保护层和金属保护层两大类。它们是用化学方法、物理方法和电化学方法实现的。该法就是使金属表面形成转化层和加上一层坚固的保护层，达到隔离大气保护金属的目的.如对金属表面实施电镀、化学镀以及氧化、磷化处理等，可使金属表面覆盖一层耐腐蚀的保护层;也可以对金属表面氮化。
材料腐蚀与防护
华北水利水电大学North China University of Water Resources and Electric Power 题目材料腐蚀与防护论文 学院环境与市政工程学院 专业 姓名 学号 指导教师 完成时间2016年10月20日 华北水利水电大学
前言 工程材料的腐蚀给国民经济和社会生活造成的严重危害已越来越为人们所认识重视。金属腐蚀的年损失远远超过水灾、火灾、风灾和地震灾害（平均值）损失的总和，在这里还不包括由于腐蚀导致的停工、减产和爆炸等造成的间接损失。金属在水溶液中的腐蚀是一种电化学反应。在金属表面形成一个阳极和阴极区隔离的腐蚀电池，金属在溶液中失去电子，变成带正电的离子，这是一个氧化过程即阳极过程。随着腐蚀过程的进行，在多数情况下，阴极或阳极过程会因溶液离子受到腐蚀产物的阻挡，导致扩散被阻而腐蚀速度变慢，这个现象称为极化，金属的腐蚀随极化而减缓。影响金属腐蚀的因素有内部因素、外部因素及设备结构因素。控制腐蚀的根本办法自然应是控制电化学作用，即如何消除腐蚀电池。即使不能完全消除，也要设法使腐蚀电流密度降至最低程度。常用的腐蚀防护方法有涂料、缓蚀剂和电化学保护 关键词：金属腐蚀电化学腐蚀化学腐蚀 Abstract:The serious damage to the national economy and the social life caused by the corrosion of engineering materials has been more and more recognized by people. The loss of metal corrosion is far more than the flood, fire, typhoon and earthquake disaster (average) the total loss, here does not include indirect losses due to corrosion caused by production downtime, and explosion caused by. Corrosion of metals in aqueous solutions is an electrochemical reaction. The formation of a corrosion cell isolation of anode and cathode area on the metal surface, the metal loses electrons in solution, a positively charged ion, this is a process that the anodic process of oxidation. With the development of the corrosion process, in most cases, cathode or anode process will be blocked by ionic corrosion products, leading to the proliferation resistance and corrosion speed is slow, this phenomenon is called polarization, the corrosion of metal decreases with increasing polarization. Factors affecting metal corrosion include internal factors Keyword :Metal corrosion Electrochemical corrosion
金属腐蚀与防护课后答案
《金属腐蚀理论及腐蚀控制》 习题解答 第一章 1.根据表1中所列数据分别计算碳钢和铝两种材料在试验介质中的失重腐蚀速度V- 和年腐蚀深度V p，并进行比较，说明两种腐蚀速度表示方法的差别。 解：由题意得： （1）对碳钢在30%HNO3( 25℃)中有： Vˉ=△Wˉ/st =(18.7153-18.6739)/45×2×(20×40＋20×3＋40×30)×0.000001 =0.4694g/ m?h 又有d=m/v=18.7154/20×40×0.003=7.798g/cm2?h Vp=8.76Vˉ/d=8.76×0.4694/7.798=0.53mm/y 对铝在30%HNO3(25℃)中有： Vˉ=△Wˉ铝/st =(16.1820-16.1347)/2×(30×40＋30×5＋40×5)×45×10-6
=0.3391g/㎡?h d=m铝/v=16.1820/30×40×5×0.001=2.697g/cm3 说明：碳钢的Vˉ比铝大，而Vp比铝小，因为铝的密度比碳钢小。 （2）对不锈钢在20%HNO3( 25℃)有： 表面积S=2π×2 .0＋2π×0.015×0.004=0.00179 m2 015 Vˉ=△Wˉ/st=(22.3367-22.2743)/0.00179×400=0.08715 g/ m2?h 试样体积为：V=π×1.52×0.4=2.827 cm3 d=W/V=22.3367/2.827=7.901 g/cm3 Vp=8.76Vˉ/d=8.76×0.08715/7.901=0.097mm/y 对铝有：表面积S=2π×2 .0＋2π×0.02×0.005=0.00314 m2 02 Vˉ=△Wˉ/st=(16.9646-16.9151)/0.00314×20=0.7882 g/ m2?h 试样体积为：V=π×2 2×0.5=6.28 cm3 d=W/V=16.9646/6.28=2.701 g/cm3 Vp=8.76Vˉ/d=8.76×0.7882/2.701=2.56mm/y 试样在98% HNO3(85℃)时有： 对不锈钢：Vˉ=△Wˉ/st =(22.3367-22.2906)/0.00179×2=12.8771 g/ m2?h Vp=8.76Vˉ/d=8.76×12.8771/7.901=14.28mm/y 对铝：Vˉ=△Wˉ/st=(16.9646-16.9250)/0.00314×40=0.3153g/ m2?h Vp=8.76Vˉ/d=8.76×0.3153/2.701=1.02mm/y 说明：硝酸浓度温度对不锈钢和铝的腐蚀速度具有相反的影响。
化工设备的腐蚀与防护论文
化工设备的腐蚀与防护论文 摘要：腐蚀是材料时效的重要形式之一。化工设备在生产过程中因化学或电化学反应的存在而出现腐蚀现象。设备的腐蚀若不能及时进行相关的防护措施，会成为企业正常生产的重大安全隐患之一，给企业带来严重的经济损失或是人员伤亡。化工设备的腐蚀与防护问题是化工企业必须考虑的重大问题，本文对设备的腐蚀原因进行的简要分析并提出了相关的防腐措施。 关键词：化工设备；腐蚀；防护 一、设备腐蚀的重大危害分析 由于腐蚀现象无处不在，由腐蚀造成的国民经济损失占其总值的.5%左右。在化工原料生产企业，这个比重还会增加两倍。在化工生产企业，设备的腐蚀与防护控制已成为企业生产过程中成本控制的重要因素之一。若对设备的腐蚀不能做好相应的防护措施，则很容易发生因设备腐蚀损坏而造成的停车现象，影响企业的正常生产，给企业带来相应的经济损失。有统计显示，当设备停车更换腐蚀部件或做相应的维护次数达到100此时，其产生的费用或给企业带来的直接、间接经济损失的综合与企业进行生产活动的总投资相当。由此可见，企业对化工设备的腐蚀与防护问题必须给予足够的重视。 二、设备腐蚀类型分析 1. 按腐蚀机理分类 若按腐蚀机理来说，金属设备的腐蚀有化学腐蚀和电化学腐蚀两类。化学腐蚀和电化学腐蚀的主要区别就是腐蚀过程中有无腐蚀电位产生。只有非电解质溶液与设备表面接触而发生的腐蚀称为化学腐蚀，这种情况不是很常见，金属只有在高温干燥气体或甲醇等非电解质溶液中才会发生，非金属材料也只有在符合化学动力学规律的前提下才会发生化学腐蚀。 材料的另一种腐蚀形式电化学腐蚀则是很常见，金属在各种能发生电化学反应的酸、碱、盐溶液或超市的空气、土壤甚至工业用水中都会发生电化学腐蚀现象。金属的电化学腐蚀速率较快，腐蚀危害较大，是企业重点预防的腐蚀类型。 2. 按破坏形态分类 设备受腐蚀而损坏的形态可以分为全面腐蚀和局部腐蚀两种。 全面腐蚀在是设备的金属表面由于和电解质溶液或空气的接触而发生的整体的、均匀的腐蚀。设备的全面腐蚀会使其厚度减少，但一般都是可以控制和预防的。在设备的设计过程中，一般都会综合考虑其使用环境和使用寿命老来设计设备的厚度或采取相应的防腐措施。
金属腐蚀与防护课后习题答案
腐蚀与防护试题 1化学腐蚀的概念、及特点 答案：化学腐蚀：介质与金属直接发生化学反应而引起的变质或损坏现象称为金属的化学腐蚀。 是一种纯氧化-还原反应过程，即腐蚀介质中的氧化剂直接与金属表面上的原子相互作用而形成腐蚀产物。在腐蚀过程中，电子的传递是在介质与金属之间直接进行的，没有腐蚀电流产生，反应速度受多项化学反应动力学控制。 归纳化学腐蚀的特点 在不电离、不导电的介质环境下 反应中没有电流产生，直接完成氧化还原反应 腐蚀速度与程度与外界电位变化无关 2、金属氧化膜具有保护作用条件，举例说明哪些金属氧化膜有保护作用，那些没有保护作用，为什么？ 答案：氧化膜保护作用条件： ①氧化膜致密完整程度；②氧化膜本身化学与物理稳定性质；③氧化膜与基体结合能力；④氧化膜有足够的强度 氧化膜完整性的必要条件：PB原理：生成的氧化物的体积大于消耗掉的金属的体积，是形成致密氧化膜的前提。 PB原理的数学表示： 反应的金属体积：V M = m/ρ m-摩尔质量 氧化物的体积： V MO = m'/ ρ ' 用? = V MO/ V M = m' ρ /（ m ρ ' ） 当? > 1 金属氧化膜具备完整性条件 部分金属的?值 氧化物?氧化物?氧化物? MoO3 3.4 WO3 3.4 V2O5 3.2 Nb2O5 2.7 Sb2O5 2.4 Bi2O5 2.3 Cr2O3 2.0 TiO2 1.9 MnO 1.8 FeO 1.8 Cu2O 1.7 ZnO 1.6 Ag2O 1.6 NiO 1.5 PbO2 1.4 SnO2 1.3 Al2O3 1.3 CdO 1.2 MgO 1.0 CaO 0.7 MoO3 WO3 V2O5这三种氧化物在高温下易挥发，在常温下由于?值太大会使体积膨胀，当超过金属膜的本身强度、塑性时，会发生氧化膜鼓泡、破裂、剥离、脱落。 Cr2O3 TiO2 MnO FeO Cu2O ZnO Ag2O NiO PbO2 SnO2 Al2O3 这些氧化物在一定温度范围内稳定存在，?值适中。这些金属的氧化膜致密、稳定，有较好的保护作用。 MgO CaO ?值较小，氧化膜不致密，不起保护作用。 3、电化学腐蚀的概念，与化学腐蚀的区别 答案：电化学腐蚀：金属与介质发生电化学反应而引起的变质与损坏。 与化学腐蚀比较： ①是“湿”腐蚀 ②氧化还原发生在不同部位 ③有电流产生 ④与环境电位密切相关
防腐蚀论文
随着对经济效益的追求，必然趋动整个涂装工业的迅速发展，涂 装安全和清洁生产得到了政府和企业的重视，但目前涂装伤亡事故、 中毒事故、火灾爆炸事故频繁发生；从业人员的急、慢性苯中毒和粉 尘侵害等职业安全卫生问题比较突出，职业病人数居高不下；在涂装 过程中产生的废气、废水、废渣等三废问题也给环境造成了不同程度 的污染，影响生态平衡或直接危害了人类的健康，给国家财产和人民 生命财产造成了不同程度的损失。为了帮助企业加强作业安全防护措施，搞好车间设计，减少环境污染，构建和谐美丽环境，我中心决定 近期举办“涂装作业安全防护与清洁生产技术指导会”，此次会议将由 刘小刚主任、涂装安全作业泰斗宋世德副理事长和涂装泰斗林鸣玉副 理事长强强携手，结合实际案例对涂装安全防护清洁生产进行指导。 请各单位根据实际情况派员参加。具体事宜如下： 一、会议内容： Ⅰ涂装作业安全 1．涂装作业安全概述 2．涂装作业场所的燃烧爆炸的防护重点 2.1涂装作业场所燃烧的多发、常发、一触即发的决定因素 2.1.1 涂料及其辅料的主要物化特性 2.1.2 降服涂料燃烧爆炸的基本手段 3．涂装作业防护重点 3.1材料防毒重点 3.2安全卫生管理 3.3标准的实施与监管 3.4急救和应急措施 3.5安全培训教育 4．燃气的毒性，危险性及其一般防护知识 5．涂装安全标准查漏补缺 6．推荐常用的几个涂装安全设计参数 7．涂装作业外的几个常用重要安全‘标准’和‘手册’ Ⅱ涂装清洁生产 1．涂装过程的环保要求 1.1 世界各国对涂装过程的环保要求 1.2我国对涂装过程的环保要求2．涂装过程中三废治理的措施 2.1减少涂装材料中有害物质的含量 2.1.1 前处理材料的减少有害物质措施 2.1.2 涂料中减少有害物质措施 2.2减少废水、废气、废渣排放量的措施 2.2.1 减少废水排放措施 2.2.2 减少废渣排放措施 2.2.3 减少废气排放措施 2.3对排放出的三废中的有害物质进行处理技术 3．HJ/T293－2006《清洁生产标准－汽车制造业（涂装）》3.1 HJ/T293－2006《清洁生产标准－汽车制造业（涂装）》的内容3.2关于HJ/T293－2006实施的建议Ⅲ涂装车间的安全和环保设
金属腐蚀与防护论文
XXXXX 大学CENTRAL SOUTH UNIVERSITY 毕业论文(设计) 论文题目金属腐蚀与防护 学生姓名 指导老师 学院XXXXXXXXXXXXXXXX学院 专业班级 XXXXXXXXXXXXXXXXXX 完成时间 2014年3月20日
摘要 工程材料的腐蚀给国民经济和社会生活造成的严重危害已越来 越为人们所认识重视。金属腐蚀的年损失远远超过水灾、火灾、风灾和地震灾害（平均值）损失的总和，在这里还不包括由于腐蚀导致的停工、减产和爆炸等造成的间接损失。金属在水溶液中的腐蚀是一种电化学反应。在金属表面形成一个阳极和阴极区隔离的腐蚀电池，金属在溶液中失去电子，变成带正电的离子，这是一个氧化过程即阳极过程。随着腐蚀过程的进行，在多数情况下，阴极或阳极过程会因溶液离子受到腐蚀产物的阻挡，导致扩散被阻而腐蚀速度变慢，这个现象称为极化，金属的腐蚀随极化而减缓。影响金属腐蚀的因素有内部因素、外部因素及设备结构因素。控制腐蚀的根本办法自然应是控制电化学作用，即如何消除腐蚀电池。即使不能完全消除，也要设法使腐蚀电流密度降至最低程度。常用的腐蚀防护方法有涂料、电镀、缓蚀剂和电化学保护。 关键词：金属腐蚀防护电化学
目录 1前言................................................................... - 1 -2金属腐蚀综述........................................................... - 1 -2.1金属在水环境中的腐蚀原理........................................... - 1 - 2.2影响腐蚀的因素..................................................... - 1 -3腐蚀的防护............................................................. - 1 -3.1涂料............................................................... - 2 -3.1.1富锌防锈漆....................................................... - 2 -3.1.2氯化橡胶涂料..................................................... - 2 -3.1.3冷固化环氧树脂涂料............................................... - 2 -3.1.4环氧酯防锈涂料................................................... - 2 -3.2电镀............................................................... - 2 -3.2.1防蚀镀层......................................................... - 2 -3.2.2耐磨镀层......................................................... - 2 -3.2.3装饰性镀层....................................................... - 2 -3.3缓蚀剂............................................................. - 3 -3.4电化学防护......................................................... - 3 -3.4.1阴极保护......................................................... - 3 -3.4.2阳极保护......................................................... - 4 - 3.5合理的结构设计..................................................... - 4 - 4 结论 .................................................................. - 4 -
金属腐蚀与防护的理论和方法
金属腐蚀与防护的理论和方法 作者：张文谦， 蔡邦宏 作者单位：张文谦(广东五华二建工程有限公司)， 蔡邦宏(嘉应大学) 刊名： 内江科技 英文刊名：NEIJIANG KEJI 年，卷(期)：2011,32(3) 被引用次数：2次 参考文献(8条) 1.印永嘉;奚正楷;李大珍物理化学简明教程 1992 2.《表面处理工艺手册》编审委员会表面处理工艺手册 1991 3.建筑给水排水及采暖工程施工质量验收规范 2002 4.建筑给水排水及采暖工程施工质量验收规范 2002 5.建筑防雷设计规范 2000 6.邓海金;陈秀云重新架构一切一新材料 1998 7.傅献彩;沈文霞;姚天扬物理化学 1990 8.姚大均化学世界 2000 本文读者也读过(5条) 1.龙玉琴解读金属腐蚀与防护[期刊论文]-试题与研究(教学论坛)2010(22) 2.李润生金属腐蚀与防护[期刊论文]-表面工程资讯2010,10(4) 3.中国金属腐蚀与防护领域的开拓者,两院院士师昌绪获2010年度国家最高科学技术奖[期刊论文]-全面腐蚀控制2011,25(2) 4.王道前金属腐蚀的危害及其防范措施[期刊论文]-小氮肥2011,39(8) 5.陈墨关于CO2对常用管道金属腐蚀的研究[期刊论文]-石油和化工设备2006,9(3) 引证文献(2条) 1.熊惠萍金属腐蚀与防护技术探微[期刊论文]-新材料新装饰 2013(12) 2.鲜福灰关联因子分析法在金属腐蚀主因素辨识中的应用[期刊论文]-上海涂料 2013(4) 本文链接：https://www.sodocs.net/doc/075812981.html,/Periodical_neijkj201103096.aspx
金属的腐蚀与防护知识点总结
第三单元金属的腐蚀与防护 知能定位 1.了解金属腐蚀的原因，能辨别金属发生腐蚀的类型。 2.了解金属电化学腐蚀的原因及反应原理。 3.了解金属防护的一般方法及金属的电化学防护的原理。 情景切入 铁生锈的现象随处可见，为什么铁在潮湿的环境中容易生锈？采取什么措施可以防止铁生锈呢？ 自主研习 一、金属的电化学腐蚀 1.金属腐蚀 （1）定义 金属或合金与周围环境中的物质发生化学反应而腐蚀损耗的现象。 （2）实质 金属失去电子被氧化。 （3）类型 ①化学腐蚀：指金属与其他物质直接接触发生氧化还原反应而引起的腐蚀。腐蚀过程中无电流产生。 ②电化学腐蚀：指不纯的金属或合金发生原电池反应，使较活泼的金属失去电子被氧化而引起的腐蚀。 2.电化学腐蚀 （1）吸氧腐蚀：钢铁表面吸附的水膜酸性很弱或呈中性时，氧气参加电极反应，发生吸氧腐蚀。 负极： 2Fe==4e-+2Fe2+； 正极： 2H2O+O2+4e-==4OH-； 总反应： 2Fe+O2+2H2O==2Fe(OH) 2。 最终生成铁锈（主要成分为Fe2O3·xH2O），反应如下： 4Fe(OH) 2+O2+2H2O==4Fe(OH) 3； 2Fe(OH) 3==Fe2O3·xH2O+(3-x)H2O。 (2)析氢腐蚀：金属表面的电解质溶液酸性较强，腐蚀过程中不断有H2放出。 负极： Fe==Fe2++2e-； 正极： 2H++2e-==H2↑; 总反应：Fe+2H+==Fe2++H2↑。 二、金属的电化学防护 1.金属的防护 （1）本质：阻止金属发生氧化反应。 （2）方法 ①改变金属内部结构，如制成合金等。 ②加防护层，如在金属表面喷油漆、涂油脂、电镀等。 ③电化学防护 2.电化学防护
金属腐蚀与防护
第一章绪论 腐蚀：由于材料与其介质相互作用(化学与电化学)而导致的变质和破坏。 腐蚀控制的方法： 1）、改换材料 2）、表面涂漆/覆盖层 3）、改变腐蚀介质和环境 4）、合理的结构设计 5）、电化学保护 均匀腐蚀速率的评定方法： 失重法和增重法；深度法； 容量法(析氢腐蚀)；电流密度； 机械性能(晶间腐蚀)；电阻性. 第二章电化学腐蚀热力学 热力学第零定律状态函数(温度) 热力学第一定律(能量守恒定律) 状态函数(内能) 热力学第二定律状态函数(熵) 热力学第三定律绝对零度不可能达到 2.1、腐蚀的倾向性的热力学原理 腐蚀反应自发性及倾向性的判据： ?G：反应自发进行 < ?G：反应达到平衡 = ?G：反应不能自发进行 > 注：ΔG的负值的绝对值越大，该腐蚀的自发倾向性越大. 热力学上不稳定金属，也有许多在适当条件下能发生钝化而变得耐蚀. 2.2、腐蚀电池 2.2.1、电化学腐蚀现象与腐蚀电池 电化学腐蚀：即金属材料与电解质接触时，由于腐蚀电池作用而引起金属材料腐蚀破坏. 腐蚀电池(或腐蚀原电池)：即只能导致金属材料破坏而不能对外做工的短路原电 池. 注：1)、通过直接接触也能形成原电池而不一定要有导线的连接； 2)、一块金属不与其他金属接触，在电解质溶液中也会产生腐蚀电池. 丹尼尔电池：(只要有电势差存在) a)、电极反应具有热力学上的可逆性； b)、电极反应在无限接近电化学平衡条件下进行； c)、电池中进行的其它过程也必须是可逆的. 电极电势略高者为阴极 电极电势略低者为阳极 电化学不均匀性微观阴、阳极微观、亚微观腐蚀电池均匀腐蚀
2.2.2、金属腐蚀的电化学历程 腐蚀电池： 四个部分：阴极、阳极、电解质溶液、连接两极的电子导体(即电路) 三个环节：阴极过程、阳极过程、电荷转移过程(即电子流动) 1)、阳极过程氧化反应 ++ - M n M →ne 金属变为金属离子进入电解液，电子通过电路向阴极转移. 2)、阴极过程还原反应 []- -? D D ne +ne → 电解液中能接受电子的物质捕获电子生成新物质. (即去极化剂) 3)、金属的腐蚀将集中出现在阳极区，阴极区不发生可察觉的金属损失，只起到了传递电荷的作用 金属电化学腐蚀能够持续进行的条件是溶液中存在可使金属氧化的去极化剂，而且这些去极化剂的阳极还原反应的电极电位比金属阴极氧化反应的电位高2.2.3、电化学腐蚀的次生过程 难溶性产物称二次产物或次生物质由于扩散作用形成，且形成于一次产物相遇的地方 阳极——[]+n M(金属阳离子浓度)高 扩散作用难溶性物质(形成致密对金属起保护作用) 阴极——pH高 2.3、腐蚀电池类型 宏观腐蚀电池、微观腐蚀电池、超微观腐蚀电池 2.3.1、宏观腐蚀电池 特点：a)、阴、阳极用肉眼可看到； b)、阴、阳极区能长时间保持稳定； c)、产生明显的局部腐蚀 1)、异金属(电偶)腐蚀电池——保护电位低的阴极区域 2)浓差电池由于同一金属的不同部位所接触的介质浓度不同所致 a、氧浓差电池——与富氧溶液接触的金属表面电位高而成为阳极区 eg：水线腐蚀——靠近水线的下部区域极易腐蚀 b、盐浓差电池——稀溶液中的金属电位低成为阴极区 c、温差电池——不同材料在不同温度下电位不同 eg：碳钢——高温阳极低温阴极 铜——高温阴极低温阳极 2.3.2、微观腐蚀电池 特点：a)、电极尺寸与晶粒尺寸相近(0.1mm-0.1μm)； b)、阴、阳极区能长时间保持稳定； c)、引起微观局部腐蚀(如孔蚀、晶间腐蚀)
论文-金属材料的腐蚀与防护
金属材料的腐蚀和防护 罗--（学号：1230060054） （-----大学物理与材料科学学院物理学1202班） 专题授课老师：---- 摘要：自从人类发现并使用金属到如今已有5000年的历史，然而人类在享受金属材料的使用带来便利的同时，也在苦恼着金属腐蚀带来的烦恼。人类在使用金属的同时，也在尽最大的努力对金属进行防护。金属的有效防护，一方面可以降低成本，提高劳动生产率，赢得最大的经济效应；另一方面对加强国防建设也有重要的意义。 关键词：金属材料腐蚀防护 引言：当金属和周围气态或液态介质接触时常常由于发生化学作用或电化学作用而逐渐损坏的过程成为金属腐蚀，每年金属腐蚀给国家带来巨大的经济损失，所以金属的有效防护对于一个企业和国家是至关重要的。 1.金属材料的腐蚀机理 1.1金属腐蚀的分类 按照金属的腐蚀机理可以将金属腐蚀分为化学腐蚀与电化学腐蚀两大类。化学腐蚀就是金属与接触到的物质直接发生氧化还原反应而被氧化损耗的过程；电化学腐蚀就是铁和氧形成两个电极，组成腐蚀原电池。金属腐蚀的实质都是金属原子被氧化转化成金属阳离子的过程。 1.2金属腐蚀的发生
自然界中只有极少数金属（例如金、铂等）能以游离状态存在，而大多数金属都需要从它们的矿石中用不同的能量冶炼出来。因此，金属受周围介质的化学及电化学作用而被破坏，这种现象叫做金属的腐蚀。 1.3金属腐蚀的危害 金属腐蚀的危害首先在于腐蚀造成了巨大的经济损失。这种损失可分为直接损失和间接损失。直接损失包括材料的损耗、设备的失效、能源的消耗。由于腐蚀,使大量有用材料变为废料,估计全世界每年因腐蚀报废的钢铁设备约为其年产量的10% 。间接损失包括因腐蚀引起的停工停产,产品质量下降,大量有用有毒物质的泄漏、爆炸,以及大规模的环境污染等。一些腐蚀破坏事故还造成了人员伤亡,直接威胁着人民群众的生命安全。 2.金属腐蚀防护的方法 2.1 改变金属的组成 这种方法最常见的是不锈钢材料。通过在钢铁中加入12-30%的金属铬而改变钢铁原有的组成，从而改善性能，不易腐蚀。如目前迅速发展起来的不锈钢炊具，餐具等就是以此为材料的。2.2 形成保护层 在金属表面覆盖各种保护层，把被保护金属与腐蚀性介质隔开，是防止金属腐蚀的有效方法。可以形成以下几种保护层来对金属腐蚀进行防护： （1）磷化处理: 钢铁制品去油、除锈后，放入特定组成的磷酸
2019年金属的腐蚀与防护
2019年金属的腐蚀与防护 篇一：金属的电化学腐蚀与防护知识点 【知识梳理归纳】 一、金属的电化学腐蚀1．金属的腐蚀(1)概念 金属或合金与周围的物质发生反应而引起损耗的现象．(2)实质 金属原子电子变成阳离子的过程．即金属发生了反应．(3)类型 根据与金属不同，可分为腐蚀和腐蚀． 2．化学腐蚀 金属跟接触到的干燥气体如(O2、Cl2、SO2等)或非电解质液体(如石油)等直接发生而引起的腐蚀． 3．电化学腐蚀(1)概念 不纯的金属跟电解质溶液接触时，会发生反应，比较活泼的金属失去电子而被氧化．（2）分类
以钢铁的腐蚀为例 【问题探究】将纯铁放入稀H2SO4中，发生的是析氢腐蚀吗？ 提示：不是．析氢腐蚀是指不纯的金属(或合金)接触到酸性较强的电解质溶液所发生的原电池反应而引起的腐蚀，纯铁与稀H2SO4发生的是化学腐蚀． 二、金属的防护 1．改变金属内部组织结构如制成等． 2．金属表面加保护层 如在金属表面喷油漆、涂油脂、电镀或表面钝化等方法．3．电化学保护 (1)牺牲阳极的阴极保护法——原理 被保护的金属上连接一种更的金属，被保护的金属作原电池的极．(2)外加电流的阴极保护法——原理
被保护的金属与电源的极相连，作电解池的极． 【自我诊断训练】 1．(20XX·福建高三质检)打开右图所示装置中的止水夹，一段时间后，可能观察到的现象是() A．烧杯中有气泡产生B．试管内有黄绿色气体产生C．铁丝网的表面产生锈迹D．烧杯内溶液变红色 2．下列关于金属腐蚀的叙述中，正确的是() A．金属被腐蚀的本质是M＋nH2O===M(OH)n＋n/2H2↑B．马口铁(镀锡铁)镀层破损后，首先是镀层被氧化C．金属在一般情况下发生的电化学腐蚀主要是吸氧腐蚀D．常温下，置于空气中的金属主要发生化学腐蚀 3．如图所示，在水槽中装入蒸馏水后，铁块腐蚀速率的大小顺序正确的是() A．Ⅰ＞Ⅱ＞ⅢB．Ⅰ＞Ⅲ＞ⅡC．Ⅱ＞Ⅰ＞ⅢD．Ⅱ＞Ⅲ＞Ⅰ
金属材料的电化学腐蚀与防护
金属材料的电化学腐蚀与防护 一、实验目的 1.了解金属电化学腐蚀的基本原理。 2.了解防止金属腐蚀的基本原理和常用方法。 二、实验原理 1．金属的电化学腐蚀类型 (1)微电池腐蚀 在 由于?O(Fe2＋/Fe)< ?O（Cu2＋/Cu），两者构成了宏电池，铁作为阳极，失去电子受到腐蚀（属于吸氧腐蚀）。两极的电极反应式分别如下： 阳极反应式： Fe = Fe2＋＋2e－ 3Fe2＋＋2[Fe(CN)6]3－= Fe3[Fe(CN)6]2 (蓝色沉淀) 阴极(铜表面)反应式： O2＋2H2O ＋4e－= 4OH－ 在阴极由于有OH－生成，使c(OH－)增大，所以酚酞变红。
②金属铁和锌直接接触，环境同上，则由于?O(Zn2＋/Zn)< ?O(Fe2＋/Fe)， 锌作为阳极受到腐蚀，而铁作为阴极，铁表面的氧气得电子后不断生成氢氧根离子，导致酚酞变红（属于吸氧腐蚀）。两极的电极反应式分别如下：阳极反应式： Zn = Zn2＋＋2e－ 3Zn2＋＋2[Fe(CN)6]3－= Zn3[Fe(CN)6]2 (黄色沉淀) 阴极（铁表面）反应式： O2＋2H2O ＋4e－= 4OH－ 三、实验用品 仪器：0mL小烧杯，小试管（3支），10mL小量筒（1只）铁片，铜丝，锌 丝，滤纸片（若干），塑料镊子，洗瓶，细砂纸（约3×3cm2）。 药品：NaCl（0.1 mo1·L－1），K3[Fe(CN)6]（0.1 mo1·L－1），乌洛托品(CH2)6N4（20％），CuSO4（0.1 mo1·L－1），HCl（0.1 mo1·L－1、6 mo1·L－1，浓），酚酞（0.5％），洗洁精，检验液（3％的CuSO4），磷化液（配方：H3PO4（85％）：45g·L－1，ZnO：28 g·L－1，Zn(NO3)2：28 g·L－1，NaF：2 g·L－1 ，HNO3（浓）：29 g·L－1）。 四、实验内容 1．金属的电化学腐蚀
材料腐蚀与防护论文
摘要：埋地油气管道的腐蚀一直是阻碍油气储存及运输工程的一个主要问题。运用腐蚀与防护理论分析埋地油气输送管道腐蚀的各种形式以及主要腐蚀机理，是缓解和解决油气管道腐蚀问题的必要前提。针对输油管道的腐蚀问题，我们可以从土壤微生物、理化性质以及交流电对管道的腐蚀影响等方面进行了分析。本文主要介绍了埋地油气混输管道腐蚀防护的方法：加缓蚀剂、外涂层、内涂层和衬里保护、阴极保护法、杂散电流排流保护等。但想要提高油气输送管道的使用寿命，在合理选择防腐防护方法的同时，还要加强防腐管道的维护和保养，这些是管道防腐工作的的重中之重。 关键词：埋地管道；油气储运；油气集输；腐蚀防护 0.前言 石油成分的复杂性就决定了石油工业是遭遇腐蚀破坏最严重的行业之一，随着油田开发进入中后期，采出原油液综合含水率的逐渐上升，其中含有较高的氯离子含量，加之二氧化碳、硫化氢、溶解氧和硫酸盐的融入以及高温、高压、流速流态变化等相互作用，输油管道内会造成严重得内腐蚀。而土壤、杂散电流、微生物等对埋地管道也会造成很大的外腐蚀问题。总之油气管道腐蚀问题遍及油气开采、储运等油气生产的各个环节，已成为制约油气田安全与增加成本的重要因素。腐蚀不但给石油工业带来了巨大的经济损失，且污染环境，危害极大，如有不慎，还会造成灾难性的事故。 因此运用腐蚀与防护理论研究管道腐蚀机理，制定相应的保护措施，延长管道的使用寿命，使之安全、平稳地运行对于石化行业显得尤为重要。 1 管道腐蚀腐蚀形态 1．1埋地管道的腐蚀形态 根据输管道失效的特点可以把腐蚀缺陷分为均匀腐蚀、局部腐蚀和点腐蚀三大类。均匀腐蚀是指腐蚀均匀分布于整个金属表面，即腐蚀面比较大，而且腐蚀深度比较均匀，没有大的突变。这种腐蚀缺陷的失效形式主要考虑破裂失效；局部腐蚀是指腐蚀集中在金属表面某些区域(其它区域则几乎不受腐蚀或轻微腐蚀)，其失效形式也主要是破裂失效；点腐蚀是指腐蚀以小孔的形式分布于管道表面，表面积较小，且其直径与深度尺寸相近，点蚀的失效形式是穿孔泄漏失效。埋地长输管道的腐蚀以外腐蚀为主，大面积均匀腐蚀的情况较为少见，多表现为局部腐蚀和点蚀。
金属腐蚀与防护
金属材料的腐蚀与防护 金属材料在周围介质作用下发生化学和电化学作用而引起的破坏称为金属材料的腐蚀，如铜发绿锈、铝生白斑点、铁生锈等。除少数贵金属（如金、铂）外，各种金属都有转变成离子的趋势，即金属腐蚀是自发的普遍存在的现象。 金属被腐蚀后，在外形、色泽以及机械性能方面都将发生变化，造成设备破坏、管道泄漏、产品污染，酿成燃烧或爆炸等恶性事故以及资源和能源的严重浪费，这些损失比设备的价值通常要大得多。世界上每年被完全腐蚀的钢铁约占当年钢产量的10%，就中国而言，每年被完全腐蚀的钢铁达1000多万吨，约相当于一个宝钢的年产量。据不完全统计，中国2000年腐蚀造成的损失为5000多亿元人民币，占中国当年国民生产总值的5%，比当年遭受的自然灾害的总和要大得多，大约为4倍左右。材料的腐蚀严重阻碍科学技术的发展，许多新工艺研制出来后，由于腐蚀问题得不到解决而迟迟不能大规模工业化生产，如由氨与二氧化碳合成尿素工艺早在1915年就试验成功，一直未能工业化生产，直到1953年，在发明了设备的耐蚀材料（316L不锈钢）后，才得以大规模生产。因此，研究腐蚀机理，采取防护措施，对经济建设有着十分重大的意义。 10．1．2腐蚀的类型 由于金属材料腐蚀机理较复杂，因此腐蚀的分类方法很多。 （1）按腐蚀反应的机理分类 ○1化学腐蚀化学腐蚀是指金属材料与干燥的气体或非电解质溶液发生化学作用而引起的腐蚀，如金属在铸造、锻造、热处理过程中发生的高温氧化，各种管式炉的炉管受高温氧化以及金属在苯、含硫石油、乙醇等非电解质中的腐蚀。化学腐蚀的特征是只有氧化－还原反应，无电流产生。化学腐蚀通常为干腐蚀，腐蚀速率较小。 化学腐蚀后若能形成致密、牢固的表面膜，则可阻止外部介质继续渗入，起到保护金属的作用。如铝与氧形成Al2O3、铬与氧形成Cr2O3等都属于这种表面膜。 ○2电化学腐蚀电化学腐蚀是指金属与电解质溶液发生电化学作用而引起的腐蚀，如金属在酸、碱、盐溶液、土壤、海水中的腐蚀。电化学腐蚀时，介质与金属的相互作用被分为阳极反应和阴极反应两个独立过程。阳极反应过程是金属原子直接转移到溶液中，形成水合金属离子或溶剂化金属离子；阴极反应过程是留在金属内的过量电子被溶液中的电子接受体或去极化剂接受而发生还原反应。电化学腐蚀的特征是腐蚀过程中有电流产生，腐蚀速率比化学腐蚀大得多。 （2）按腐蚀形态分类 ○1全面腐蚀全面腐蚀是材料表面较均匀地遭受腐蚀，如非合金钢在强酸、强碱中发生的腐蚀。这是一种质量损失较大而危险性相对较小的腐蚀，可按腐蚀前后质量变化或腐蚀深度变化来计算腐蚀率。 ○2局部腐蚀局部腐蚀是指金属的局部区域产生的腐蚀，由于这种腐蚀的分布、深度很不均匀，常在整个设备较好的情况下，发生局部穿孔或破裂，且不易发现，所以危害性很大。常见的局部腐蚀将于10．3节介绍。 （3）按腐蚀的环境分类 按腐蚀的环境分类可分为大气腐蚀、水和蒸汽腐蚀、土壤的腐蚀及化学介质腐蚀等。 10．2金属材料防护的基本措施 为了防止和减轻金属材料的腐蚀，应采取一定的防腐措施。常用的防腐基本措施有化学保护层、表面覆盖层、电化学保护、缓冲剂保护等。 10．2．1化学保护层 化学保护层是用化学或电化学方法使金属表面上生成一种具有耐腐蚀性能的化合物薄膜，以隔离腐蚀介质与金属接触来防止对金属的腐蚀。常用的方法有金属表面磷化处理、金属表面钝化处理和金属表面氧化处理等。 （1）金属表面磷化处理