腐蚀与防腐总结讲述.ppt

储运与建筑工程学院课件 参考资料 1.《油气管道腐蚀与防护》，寇杰等编写，中国石化出版社 2.《金属的腐蚀与保护》张承忠 3.《腐蚀电化学原理》曹楚南编著 4.《地下金属管道的腐蚀与防护》 5.《腐蚀工程》M.G.方坦纳, N.D.格林著，左景伊译 6.《管线腐蚀控制》A.W.皮博迪（原著），R.L.比安切蒂 7.《金属腐蚀理论及应用》魏宝明主编 8.《金属腐蚀与控制》孙跃、胡津 9.《材料腐蚀通论－腐蚀科学与工程基础》 10.《油气田腐蚀与防护技术手册》 电化学腐蚀的过程 电化学腐蚀的特点 腐蚀电池的分类 双电层的建立 双电层的组成 双电层是由紧密层与分散层两大部分组成的。 电极电位的定义方式五 标准电极电位：指参加电极反应的物质都处于标准状态，即25℃、离子活度为1、分压力为1大气压时测得的电势（与氢电极比较）。至今为止已经测定了各种金属元素的标准电极电位。 交换电流密度的解释 金属腐蚀图（E—PH图） E—PH图在腐蚀中的应用 牺牲阳极填料的作用 改良阳极周围环境，确保稳定良好的电流效率； 降低阳极接地电阻，增加阳极输出电流； 溶解阳极腐蚀产物，防止阳极极化； 吸收周围土壤水分，维持阳极四周长久润湿。 干扰腐蚀 在阴极保护系统中，保护电流流入大地，引起土壤电位的改变，使附近金属构筑物受到地电流腐蚀，称干扰腐蚀。 阳极保护的方法 用外电源进行阳极极化 在溶液中添加氧化剂、有钝化作用的添加剂，如空气中的氧、三价铁盐、硝酸盐、铬酸盐、重铬酸盐等，能使溶液的氧化－还原电位升高，导致金属的钝化。但是，要求氧化剂的浓度足够高，否则反而会加速腐蚀。 合金的阳极改性，在合金中添加少量的贵金属元素钯、铂、钉等，它们起强阴极作用，加速阴极反应，使合金电位正移到钝化区内，从而具有高的耐腐蚀性。在溶液中添加某些金属离子（Pt4+、钯Pd2+、Ag+、Cu2+等），也有类似的作用，因为这些金属离子在合金表面析出时，可作为强阴极。 阳极保护的主要参数 致钝电流密度icrit 维钝电流密度ipp 稳定钝化区电位范围 阳极保护的应用条件 只适应于活化－钝化金属 要求钝化区电位范围不小于50mv；致钝电流密度、维钝电流密度合适 卤素离子（主要指Cl－）浓度不能过高（因为Cl－能局部破坏钝化膜而造成孔蚀，所以不能用阳极保护） 交换电流密度 io仅是表示平衡态下氧化和还原速度的一种简便形式，并不表示有真正的净电流产生，因为在平衡态时，电荷交换是平衡的，正负抵消。 不同的金属电极有不同的io值 io↑——腐蚀速度快，电极不易极化，易建立稳定的平衡电位 io↓——耐蚀性好 极化规律的概念 对于单电极而言，当电极上有正电流通过时（阳极电流，电流从溶液流向金属或电子从金属流向溶液），电极金属/溶液界面上必伴随有氧化反应，此时电极称为阳极，则过电位为正值。当电极上有负电流通过（阴极电流，电流从电极流向溶液或电子从溶液流向金属），电极金属/溶液界面上必伴随有还原反应，此时电极称为阴极，过电位为负值。 换言之，当过电位为正值时，电极上只能发生氧化反应，即通过阳极电流，i为正值；当过电位为负值时，电极上只能发生还原反应，即通过阴极电流，i为负值。这表明，推动电极反应的动力方向与电极反应方向具有一致性，称之为极化规律，用数学式表达为： η×i≥0 极化曲线的定义 表示电极电位和电流之间关系的曲线叫做极化曲线；表示阳极电位和电流之间关系的曲线叫做阳极极化曲线；表示阴极电位和电流之间关系的曲线叫做阴极极化曲线。 极化曲线又可分为表观极化曲线和理论极化曲线两种。表观极化曲线表示通过外电流时的电位与电流关系，亦称实测的极化曲线，它可借助参比电极实测出。理论极化曲线表示在腐蚀原电池中，局部阴极和局部阳极的电流和电位变化关系。 极化曲线测试方法 利用腐蚀原电池自身电流变化，对应测出电极的极化电位 借助外加电流实现电极极化来测定极化曲线 ☆ 恒电流法 ☆ 恒电压法 伊文思腐蚀极化图 为了研究金属腐蚀，在不考虑电极电位及电流变化具体过程的前提下，只从极化性能相对大小、电位和电流的状态出发，伊文思依据电荷守恒定律和完整的原电池中电极是串联于电回路中，电流流经阴极、电解质溶液、阳极，其电流强度应相等的原理，提出了如图所示的腐蚀图，称为伊文思腐蚀极化图。 腐蚀控制因素 由公式I′＝（Ec0－Ea0）/（Pa＋Pc＋R）可知，腐蚀原电池的腐蚀电流大小，取决于下面4个因素：初始电位差Ec0－Ea0 、电阻R、阳极极化率Pa、阴极极化率Pc 阳极控制 阴极控制 混合控制 电阻控制 金属的去极化 与极化相反，凡是能消除或降低极化所造成原电池阻滞作用的过程均叫做去极化，能够做到去极化作用的物质叫去极化剂，去