,&,從電化學(xué)特性上看,均勻腐蝕屬于微電池效應(yīng)。腐蝕過(guò)程中沒(méi)有固定的陰極和陽(yáng)極,即腐蝕過(guò)程中陰極部分和陽(yáng)極部分交替變化。
,&,在均勻腐蝕過(guò)程中,金屬表面各部分的減薄率是相同的。平均腐蝕速率可用于準(zhǔn)確計(jì)算金屬結(jié)構(gòu)的腐蝕量,估算構(gòu)件的腐蝕壽命。因此,在工程設(shè)計(jì)中預(yù)先考慮留腐蝕余量的措施,可以達(dá)到防止設(shè)備過(guò)早腐蝕損壞的目的。均勻腐蝕雖然會(huì)導(dǎo)致金屬材料大量流失,但通常不會(huì)引起金屬結(jié)構(gòu)的突然失效事故,因?yàn)樗子跈z測(cè)和檢測(cè)。
,&,均勻腐蝕是很常見的,這可能是由于電化學(xué)腐蝕,如自我解體的過(guò)程均勻電極(純金屬)或微多相電極(統(tǒng)一合金)在電解質(zhì)溶液中,或由純化學(xué)腐蝕反應(yīng),如一般金屬材料在高溫下的氧化。對(duì)各種腐蝕失效事故和案例的調(diào)查結(jié)果表明,均勻腐蝕僅占20%左右,其余80%為局部腐蝕損傷。
腐蝕均勻程度可用腐蝕速率表示。有兩個(gè)常用的單位:一是單位時(shí)間單位表面積失重,單位為g / (M2·h);二是單位時(shí)間內(nèi)腐蝕的平均厚度,單位為mm /年
1、金屬雜質(zhì)引起腐蝕
每種金屬在一定的介質(zhì)中都有一定的電位,稱為金屬的腐蝕電位(自然電位)。如果鋼的表面有雜質(zhì),與周圍的金屬相比,雜質(zhì)的電勢(shì)較高,這是陰極,而周圍的金屬電勢(shì)較低,這是陽(yáng)極,失去電子而被腐蝕。點(diǎn)蝕通常發(fā)生在這種情況下。
2、不同金屬腐蝕
如果不同的金屬位于相同的電解質(zhì)和電連接,更活躍的金屬有低電位和腐蝕發(fā)生。具有較高電勢(shì)的金屬為陰極,受保護(hù)。例如:鋼水管路上的銅閥,鋼管腐蝕,銅閥受到保護(hù)。管道的不銹鋼管箍用低碳鋼螺栓固定,螺栓先腐蝕。
3、氧濃度差蓄電池腐蝕
在通風(fēng)條件差(含氧量低)的環(huán)境中,鋼結(jié)構(gòu)對(duì)地電勢(shì)低,為陽(yáng)極,而在氧氣供應(yīng)充足的位置,鋼結(jié)構(gòu)對(duì)地電勢(shì)高,為陰極。例如,在高速公路的穿越,由于瀝青路面阻礙了氧氣的供應(yīng),直接氧含量低于公路低,管道接地電位低,陽(yáng)極,發(fā)生腐蝕,管道和通風(fēng)條件在路的兩邊是好的,管的地面電位高,這是陰極和保護(hù)。
4、不同含水量引起的腐蝕
在高含水率土壤中,氧含量低,金屬味陽(yáng)極腐蝕。當(dāng)管道穿過(guò)沼澤進(jìn)入沙漠時(shí),這種現(xiàn)象尤為突出。
5、土壤密實(shí)性引起的腐蝕
當(dāng)儲(chǔ)罐或管道處于土壤不均勻的環(huán)境中,就會(huì)引起腐蝕,而土壤稠密的就是陽(yáng)極。
6、混凝土界面腐蝕
當(dāng)管道進(jìn)出車站或穿過(guò)橫斷面時(shí),一般需要安裝混凝土固定墩,以防止管道在內(nèi)應(yīng)力作用下縱向或橫向位移。由于混凝土是堿性的,所以管道的混凝土纏繞部分具有高電位,即陰極,而管道的非纏繞部分具有低電位,即陽(yáng)極,從而引起腐蝕。
7、新舊管道的腐蝕
當(dāng)在舊管中更換一段管時(shí),新管具有低電位和腐蝕,比預(yù)期使用壽命短。
8、不同土壤性質(zhì)引起的腐蝕
當(dāng)管道通過(guò)不同性質(zhì)的土壤時(shí),就會(huì)形成腐蝕電池。高鹽管段電位低,為陽(yáng)極。腐蝕發(fā)生。管段含鹽量低,電勢(shì)高,是保護(hù)陰極。
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。
根據(jù)金屬的種類和腐蝕環(huán)境的不同,按照侵蝕程度可分為:變色、腐蝕和生銹。變色
變色是一種發(fā)生變色或失去光澤的輕微腐蝕。與較為普遍的腐蝕不同,其僅僅是一種表面現(xiàn)象,不大可能影響金屬結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度,只是降低了外觀級(jí)別。例如銅和銀,能在氧氣、硫磺或鹵素的環(huán)境下變色,生成相應(yīng)的氧化物和硫化物。在潮濕的環(huán)境中,變色更易發(fā)生。
腐蝕
腐蝕是引起冶金學(xué)性能改變的金屬表面環(huán)境腐蝕。相對(duì)于變色發(fā)生在金屬表層,腐蝕通常被認(rèn)為范圍更廣泛。例如鋁、鋅被腐蝕后形成白色粉末狀物質(zhì),銅被腐蝕后形成綠色物質(zhì)等,都屬于腐蝕范疇。
生銹
生銹是黑色金屬的腐蝕,常見的氧化鐵即為生銹
常見黑色金屬、有色金屬的腐蝕機(jī)理
腐蝕的本質(zhì)是電子或離子在固定的金屬表面和環(huán)境間,或不同的金屬表面間進(jìn)行交換。在這個(gè)過(guò)程中,金屬被氧化,周圍部分由于獲得能量而發(fā)生還原反應(yīng)。