,&,根據(jù)金屬材料的腐蝕失效模式,腐蝕可分為均勻腐蝕和局部腐蝕。在實(shí)際的腐蝕系統(tǒng)中,大多數(shù)金屬的腐蝕是局部腐蝕。由于局部腐蝕發(fā)生在金屬表面的小范圍內(nèi),大多數(shù)金屬表面的腐蝕量都很小,但工程結(jié)構(gòu)、零部件的使用壽命主要取決于局部腐蝕損傷的發(fā)展。
,局部腐蝕是指腐蝕主要發(fā)生在金屬材料表面的一個(gè)小區(qū)域內(nèi),而其他大多數(shù)表面的腐蝕非常輕微甚至沒有腐蝕。
,局部腐蝕是由于金屬本身(結(jié)構(gòu)、組織、化學(xué)成分、表面狀態(tài))和腐蝕介質(zhì)的電化學(xué)性質(zhì)不均勻,即不同部位具有不同的電極電位,從而導(dǎo)致電位差,成為局部腐蝕的驅(qū)動(dòng)力。腐蝕往往優(yōu)先發(fā)生在電極電位低的部位。在局部腐蝕過程中,腐蝕電池的陽極區(qū)和陰極區(qū)一般是完全分離的,可以通過目視或微觀檢查加以區(qū)分。一般來說,陽極的面積要比陰極的面積小得多,即形成了所謂的小陽極大陰極的構(gòu)型。對于這種配置,由于陰極面積比較大,陰極退極化作用很大,小陽極區(qū)域的腐蝕非常嚴(yán)重,腐蝕集中在金屬表面的局部陽極區(qū)域。
,當(dāng)發(fā)生局部腐蝕時(shí),由于金屬表面細(xì)化程度不同,不能用平均腐蝕速率來估計(jì)局部腐蝕程度。一般情況下,局部腐蝕引起的金屬損失相對較小,但結(jié)構(gòu)在發(fā)生局部腐蝕時(shí)不易被發(fā)現(xiàn),危害非常大,往往會引起災(zāi)難性事故。
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。氧化過程釋放自由電子,而脫電子過程是除去自由電子的過程。
陽離子可以進(jìn)入溶液或與其他陰離子結(jié)合形成化合物。氧化過程必須與脫電子過程同時(shí)配合才能完成整個(gè)反應(yīng)。
因此,只有通過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)際的腐蝕過程是一個(gè)非常緩慢而相對均勻地在表面上失去金屬原子的過程。在某些條件下,如果在一個(gè)區(qū)域形成陽極或陰極區(qū)域,可能會出現(xiàn)局部腐蝕不均勻,并形成可見的腐蝕坑。
鋼鐵不會很快被腐蝕,因?yàn)樗谋砻嬖谒袝纬梢粚友趸Wo(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形成很薄的保護(hù)層,有時(shí)甚至薄得肉眼無法分辨。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。
金屬的化學(xué)腐蝕是指金屬與周圍介質(zhì)直接發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而引起的變質(zhì)和損壞。化學(xué)腐蝕是一種氧化-還原反應(yīng)過程,即腐蝕介質(zhì)中的氧化劑直接與金屬表面的原子相互作用形成腐蝕產(chǎn)物。
金屬的化學(xué)腐蝕主要發(fā)生在以下四種介質(zhì)中。
(1)金屬在干氣體中的腐蝕
金屬在低濕大氣條件下的腐蝕屬于化學(xué)腐蝕,腐蝕緩慢,危害輕微。
(2)金屬在高溫氣體中的腐蝕
這是一種危害嚴(yán)重的化學(xué)腐蝕,如金屬高溫氧化。在高溫條件下,金屬與環(huán)境中的氧氣或氧化氣體(H2O、SO2、CO2等)結(jié)合形成金屬化合物。溫度越高,金屬的氧化速率越快;對于鋼的高溫脫碳,在高溫氣體的作用下,金屬表面與高溫氣體中的02、H20、S02和H2發(fā)生反應(yīng),降低碳含量,降低金屬表面硬度和疲勞強(qiáng)度。
(3)其他氧化劑引起的化學(xué)腐蝕
在腐蝕反應(yīng)中,奪取電子并使金屬原子變成離子的物質(zhì)不是氧,而是硫、鹵素原子或其他原原子或基團(tuán)。這時(shí),反應(yīng)物不是氧化物,而是鹵化物、氫氧根或其他化合物。在這種情況下,腐蝕速率和危害程度取決于金屬和氧化物的性質(zhì)。
(4)金屬在非電解質(zhì)溶液中的腐蝕
金屬在非水和非電離有機(jī)溶劑中與有機(jī)物直接反應(yīng),受到化學(xué)腐蝕,如Al在CCl4中,Mg和Ti在甲醇中,腐蝕相對溫和。
在腐蝕介質(zhì)中加入緩蝕劑可以改變介質(zhì)的性質(zhì),減少或消除對金屬的腐蝕。緩蝕劑是一種能夠防止或減緩金屬在環(huán)境介質(zhì)中腐蝕的物質(zhì)。主要用于管道內(nèi)壁的防腐。
1. 抗酸性介質(zhì)的腐蝕在管道和鍋爐的酸洗和除垢中,吸附式緩蝕劑常常加入到酸性溶液中,改變金屬表面的性質(zhì),從而防止酸性介質(zhì)的腐蝕。
2. 中性介質(zhì)的緩蝕劑可吸附在循環(huán)水、鍋爐給水等中性介質(zhì)的金屬上。腐蝕主要是由水中的溶解氧和游離二氧化碳引起的,特別是在循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中,由于水的反復(fù)循環(huán),水中的無機(jī)鹽逐漸集中,導(dǎo)致管道內(nèi)壁腐蝕結(jié)垢。氧化型或沉淀型緩蝕劑往往加入到系統(tǒng)中,在管道內(nèi)壁形成致密的氧化膜(鈍化劑)或防腐沉淀膜,從而達(dá)到防腐的目的。常見的緩蝕劑有;復(fù)合酸鹽、聚磷酸鹽、硅酸鹽、銅酸鹽等。
3.蒸汽和加熱管道的防腐
這種腐蝕主要是由水中的溶解氧、氯離子和溶解鹽引起的。防腐措施是采用離子交換法除氧除垢或加入緩蝕劑和脫氧劑。常見的緩蝕劑有聚磷酸鈉、硅酸鹽和鉑鹽,脫氧劑主要是亞硫酸鈉。對于長期停工管道,可在管道內(nèi)填充濃度為200mg / L的亞硝酸鈉溶液,防止氧腐蝕管道內(nèi)壁。