金屬腐蝕按其位置可分為整體金屬腐蝕和局部金屬腐蝕。金屬腐蝕還可以根據(jù)腐蝕環(huán)境進(jìn)行分類(lèi),即可分為化學(xué)介質(zhì)腐蝕、大氣介質(zhì)腐蝕、海水介質(zhì)腐蝕和土壤腐蝕。根據(jù)腐蝕過(guò)程的特點(diǎn),還可以分為三類(lèi):化學(xué)腐蝕、電化學(xué)腐蝕和物理腐蝕。雖然上述腐蝕分類(lèi)方法不夠嚴(yán)格,但這些分類(lèi)方法可以幫助我們從腐蝕介質(zhì)或腐蝕過(guò)程的特點(diǎn)來(lái)了解腐蝕規(guī)律。
局部腐蝕
局部腐蝕又叫非均勻腐蝕,在工業(yè)中很常見(jiàn)。據(jù)百度百科上的數(shù)據(jù)顯示,工業(yè)中全面腐蝕<10%,局部腐蝕(化工)>80%。
概述:局部腐蝕的腐蝕反應(yīng)集中在個(gè)別位置,急劇發(fā)生,材料快速被腐蝕破壞。
原理:由于電化學(xué)的不一致性(如異種金屬、表面缺陷、濃度差異、應(yīng)力集中、環(huán)境不均勻等),形成局部電池。局部電池陰陽(yáng)極區(qū)分明顯,陰極/陽(yáng)極面積比很大,共軛反應(yīng)分別在不同區(qū)域發(fā)生。
影響:局部腐蝕破壞速度快、隱蔽性強(qiáng)、難以預(yù)計(jì)、控制難度大、危害性大,容易造成突發(fā)性災(zāi)難事故。
比如零幾年引起黨中央、國(guó)務(wù)院領(lǐng)導(dǎo)高度重視的重慶“4·15”氯氣儲(chǔ)罐連續(xù)爆炸泄漏事故,起因就是該廠(chǎng)液氯生產(chǎn)過(guò)程中氯冷凝器腐蝕穿孔。
分類(lèi):局部腐蝕又可根據(jù)其破壞形態(tài)分為電偶腐蝕、小孔腐蝕、縫隙腐蝕、晶間腐蝕、選擇性腐蝕、應(yīng)力腐蝕破裂、磨損腐蝕、疲勞腐蝕和氫損傷等主要類(lèi)型。
金屬材料與外界介質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而引起的損傷現(xiàn)象稱(chēng)為化學(xué)腐蝕。在化學(xué)腐蝕過(guò)程中沒(méi)有電流,只是一個(gè)簡(jiǎn)單的化學(xué)作用。例如,金屬表面在常溫和干燥環(huán)境下的氧化。對(duì)于不同的金屬,氧化物的結(jié)構(gòu)和性能是不同的,有些能在金屬表面形成一層精細(xì)穩(wěn)定的氧化膜,將內(nèi)金屬與外部介質(zhì)隔離開(kāi)來(lái),起到保護(hù)作用,如鉻、鋁、鋅等;有些氧化物層很松散,容易脫落,使內(nèi)部的金屬繼續(xù)受到腐蝕介質(zhì)的侵蝕。這種金屬的腐蝕速率是非??斓模玷F、鎂、銅等。金屬在高溫下的氧化速率要比在低溫下快得多。防止金屬與高氧化介質(zhì)接觸,可以減緩或防止金屬的化學(xué)腐蝕。常見(jiàn)的腐蝕介質(zhì)有氧氣、氫氣、一氧化碳、二氧化碳、硫化氫、氯化氫和工業(yè)廢氣等
金屬的化學(xué)腐蝕反應(yīng)可分為兩個(gè)步驟。第一步是氧化步驟,第二步是脫電子步驟。氧化過(guò)程釋放自由電子,而脫電子過(guò)程是除去自由電子的過(guò)程。
陽(yáng)離子可以進(jìn)入溶液或與其他陰離子結(jié)合形成化合物。氧化過(guò)程必須與脫電子過(guò)程同時(shí)配合才能完成整個(gè)反應(yīng)。
因此,只有通過(guò)電子去除步驟去除氧化步驟產(chǎn)生的自由電子,金屬原子才能不斷被腐蝕。實(shí)際的腐蝕過(guò)程是一個(gè)非常緩慢而相對(duì)均勻地在表面上失去金屬原子的過(guò)程。在某些條件下,如果在一個(gè)區(qū)域形成陽(yáng)極或陰極區(qū)域,可能會(huì)出現(xiàn)局部腐蝕不均勻,并形成可見(jiàn)的腐蝕坑。
鋼鐵不會(huì)很快被腐蝕,因?yàn)樗谋砻嬖谒袝?huì)形成一層氧化保護(hù)層。由于鐵容易被氧化形成氧化鐵,所以不溶于水,容易沉積在金屬表面,從而阻礙了進(jìn)一步的腐蝕。這種現(xiàn)象稱(chēng)為腐蝕鈍化。鋯、鉻、鋁、不銹鋼等金屬在常溫的水或空氣中會(huì)形成很薄的保護(hù)層,有時(shí)甚至薄得肉眼無(wú)法分辨。由于這種薄保護(hù)層,這些金屬在水或空氣中具有良好的耐腐蝕性。