金屬腐蝕防護(hù)方法:
1. 改善金屬性質(zhì),根據(jù)不同用途選擇不同材料形成耐蝕合金,或在金屬中加入合金元素提高其耐蝕性,可防止或減緩金屬的腐蝕;
2. 形成保護(hù)層,覆蓋在金屬表面的各種保護(hù)層,將被保護(hù)的金屬與腐蝕介質(zhì)分離,是防止金屬腐蝕的有效方法。
金屬磷化處理:對(duì)鋼鐵產(chǎn)品進(jìn)行脫脂除銹處理后,可將其浸泡在特定成分的磷酸鹽溶液中,在金屬表面形成一層不溶于水的磷酸鹽膜。這個(gè)過(guò)程叫做磷化處理。磷化膜為深灰色至黑灰色,厚度一般為5 ~ 20 μ,在大氣中具有良好的耐腐蝕性;
金屬氧化處理:將鋼制品加入NaOH混合溶液中加熱形成一層厚度約為0.5 ~ 1.5 μ M的藍(lán)色氧化膜(主要由非金屬鍍層組成:非金屬物質(zhì)如油漆、噴漆、搪瓷、陶瓷、玻璃、瀝青及高分子材料(如塑料、橡膠、聚酯等)金屬保護(hù)層:是將耐腐蝕性較強(qiáng)的金屬或合金鍍?cè)诹硪皇鼙Wo(hù)金屬產(chǎn)品表面形成的保護(hù)涂層。
3.改善腐蝕環(huán)境
改善環(huán)境對(duì)減少和防止腐蝕具有重要意義。緩蝕劑是一種化學(xué)物質(zhì)。在腐蝕介質(zhì)中加入少量它可以顯著降低金屬腐蝕速率。由于緩蝕劑用量小,簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì),是一種常用的防腐方法;
4. 電化學(xué)保護(hù)方法
電化學(xué)保護(hù)方法是根據(jù)電化學(xué)原理對(duì)金屬設(shè)備采取措施,使其成為腐蝕電池中的陰極,以防止或減少金屬腐蝕;
犧牲陽(yáng)極保護(hù)法:犧牲陽(yáng)極保護(hù)法是用比被保護(hù)金屬電極電位低的金屬或合金作為陽(yáng)極,固定在被保護(hù)金屬上形成腐蝕電池,被保護(hù)金屬作為陰極;
陰極保護(hù):這是利用外部電源保護(hù)金屬。將被保護(hù)的金屬連接到負(fù)極上,成為陰極,以避免腐蝕。此外,一些鐵塊連接到正極,使其成為陽(yáng)極,并腐蝕它。事實(shí)上,它也是一個(gè)犧牲陽(yáng)極;
陽(yáng)極保護(hù):采用外置直流電源保護(hù)金屬。然而,被保護(hù)的金屬被連接到正極成為陽(yáng)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(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。
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,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:化學(xué)腐蝕、電化學(xué)腐蝕和物理腐蝕。雖然上述腐蝕分類方法不夠嚴(yán)格,但這些分類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。
造成鋼結(jié)構(gòu)腐蝕的因素有很多,主要是電化學(xué)腐蝕。鋼結(jié)構(gòu)一旦腐蝕,就會(huì)變得越來(lái)越嚴(yán)重。這樣,構(gòu)件的橫截面積就會(huì)減少,承載力就會(huì)降低,其使用價(jià)值就會(huì)逐漸喪失和報(bào)廢。鋼結(jié)構(gòu)的腐蝕雖然目前無(wú)法避免,但其腐蝕速率是可以控制的,這就要求對(duì)鋼結(jié)構(gòu)采取有效的防腐措施。
鋼結(jié)構(gòu)的腐蝕特點(diǎn):經(jīng)過(guò)噴丸、沖壓、電焊組裝等工藝后,鋼結(jié)構(gòu)造成熱應(yīng)力分布不均勻或晶粒變形,導(dǎo)致鋼結(jié)構(gòu)中電極電位的差異,這是鋼結(jié)構(gòu)腐蝕的“隱患”,這就是為什么鋼結(jié)構(gòu)的電焊件特別容易生銹的原因。
金屬腐蝕是由各種內(nèi)外因素引起的。綜上所述,影響金屬腐蝕的主要因素如下。
金屬材料本身的影響
不同的金屬具有不同的電極電位和不同的金相組織,其穩(wěn)定性(即耐腐蝕性)也不同。相同化學(xué)成分的鋼,由于熱處理工藝的不同,其耐腐蝕性也有所不同。此外,在鍛造、鑄造和焊接過(guò)程中熱應(yīng)力分布不均勻或熱處理過(guò)程中晶粒變形可能會(huì)導(dǎo)致金屬中電極電位的差異,加速金屬本身的腐蝕。
金屬表面光潔度
對(duì)腐蝕速率也有明顯的影響。特別是在初始階段,金屬表面越光滑,其耐蝕性越好。粗糙的金屬表面由于深凹部分不易與氧氣接觸而成為陽(yáng)極,表面成為陰極,導(dǎo)致氧濃度電池的腐蝕。
環(huán)境溫度影響
一般情況下,隨著溫度的升高,金屬在電解液中的腐蝕速率會(huì)加快。海水溫度升高10℃,鋼的腐蝕速率增加一倍,因?yàn)殡姌O的反應(yīng)會(huì)隨著溫度的升高而增加。此外,在大陸性氣候地區(qū),晝夜溫差較大,夜間大氣相對(duì)濕度增大??諝庵械乃謺?huì)以凝結(jié)的形式聚集在金屬表面,為金屬生銹提供條件。
溶液組成和濃度的影響
例如,海水是一種天然電解質(zhì)溶液,含有多種鹽分,包括有機(jī)物、沉積物、溶解氣體、腐爛有機(jī)物等。然而,影響鋼腐蝕速率的重要因素是海水的鹽度、高鹽度、高電導(dǎo)率、宏孔腐蝕電流強(qiáng)度的增大和鋼腐蝕強(qiáng)度的增大。此外,海水中大量的氯離子會(huì)阻礙甚至破壞金屬鈍化,促進(jìn)金屬腐蝕。
腐蝕介質(zhì)等因素的影響
各種腐蝕介質(zhì)等因素也會(huì)加速金屬的腐蝕。大氣中除了O2和H2外,還含有N2和各種雜物,如鹽霧、二氧化硫、硫化氫等靠近海洋的物質(zhì)。在化學(xué)領(lǐng)域,各種煤煙、金屬化合物等鹽顆粒。這些腐蝕性介質(zhì)一旦落到金屬表面,就會(huì)與水結(jié)塊,加速黃金的腐蝕。