第1章管罐腐蚀与防护.pptVIP

管 罐 腐 蚀 与 防 护 一、电极电位（electrode potential） 双电层：当金属浸入电解质溶液中时，其表面离子与溶液中的离子相互作用，使界面处金属和溶液分别带异电荷，即双电层(electrostatic double layer, double electrode layer)。 1.双电层的建立（establishment of double electrode layer） 通常有两种双电层： 1） 活性强金属：金属表面带负电荷，溶液带正电荷 2）活性弱金属（贵金属）：金属表面带正电荷，溶液带负电荷。 特殊双电层 一些正电性的金属或非金属（石墨）在电解质溶液中，既不能被溶液水化成正离子，也不能有金属例子沉积到金属表面，此时将出现另一种双电层。如将铂（Pt）放在溶有氧的水溶液中，铂上会吸附一层氧分子或氧原子，氧从铂上获得电子并和水作用，生成OH-，使得溶液带有负电性，铂失去电子带正电性，这种电极称为氧电极。 实质上，金属本身是电中性的，电解质溶液也是电中性的，但是当金属以阳离子形式进入溶液、溶液中的正离子沉积在金属表面上、溶液中的离子分子被还原时，都将使得金属表面和溶液的电中性遭到破坏，形成带异种电荷 的双电层。 2.双电层 的结构 双电层是有紧密层和分散层两大部分组成。 电极电位是金属表面与扩散层末端的电位差。 电极电位的大小是由双电层上金属表面的电荷密度（单位面积上的电荷数）决定的。 电极电位的测量方法：将待测金属电极相对一个参比电极测出该腐蚀原电池的电动势（电压），为相对的电极电位值。 其他常用的参比电极（reference electrode） 1)饱和甘汞电极 2）铜/硫酸铜电极 其它参比电极电位值与氢标准电极电位的转换： ESHE = E参 + E测 （三）平衡电位（equilibrium potential） 当金属电极上只有一个确定的电极反应，且处于动态平衡，该电极反应的电量和物质量在氧化还原反应中都达到平衡时的电极电位，也称可逆电极电位。 可用能斯特方程求解电位 （四）非平衡电位（equilibrium potential） 是指在一个电极表面上同时进行两个不同质量的氧化还原反应，但仅有电量的平衡而没有物质平衡时的电极电位，称为非平衡电位或不可逆电极电位。 二、电位－pH图 （一）电位—pH图的建立 电位—PH图：是以纵坐标表示电极反应的平衡电极电位(相对于：SCE)，横坐标表示溶液pH值的热力学平衡图。 布拜和他的同事已作出90种元索与水构成的电位—pH图，称之为电化学平衡图谱，也称为理论电位—PH图(参见闻2.1)。如通过金属、氧＆氢的反应及反应热力学数据绘制电位—PH关系图，并且划分为“不腐蚀”、“钝化”和“腐蚀”三个区。 （二）Fe-H20腐蚀体系的电位—PH图 M Pourbaix 在制作图时假设金属离子活度的临界条件为10-6mol/L，低于此值腐蚀可以忽略不计。将已知的活度值代入能斯特方程算出铁的平衡电位E＝-0.62V,并以此值为界限划分腐蚀区与非腐蚀区，把生成难溶的腐蚀产物的区域称为钝化区。图中每一条曲线相当于一个平衡反应。 1）腐蚀区 处于稳定状态的是可溶性的Fe2+、Fe3+、FeO42-和HFeO2-等离子，金属处于不稳定状态，因此金属可能发生腐蚀。 2. 电位—pH图的主要用途是： 预测反应的自发进行方向。 估计腐蚀产物的成分。 预测减缓或防止腐蚀的控制因素。 点A处于免蚀区，不会发生腐蚀。 为了使铁免于腐蚀，可设法使其移出腐蚀区。三种可能的途径为： ①把铁的电极电位降低至免蚀区，即对铁施行阴极保护。采用牺牲阳极法，即将铁与电极电位较低的锌或铝合金相连，构成腐蚀电偶；或将外加直流电源的负端与铁相连而正端与辅助阳极相连，构成回路，两种方法都可护铁免受腐蚀； ②铁的电势升高，使之进入钝化区。这可通过阳极保护法或在溶液中添加阳极型缓蚀剂或钝化剂来实现； ③溶液的PH值调整至9—13之间，也可使铁进入钝化区。 3理论电位—PH图的局限性 电位—PH图都是根据热力学数据绘制的，但是实际的腐蚀体系可能原理平衡态，所以只能用其判断腐蚀趋势，不能预测腐蚀速度的大小。 然而其仍可为解释各种腐蚀现象和作用机理提供热力学依据，也可提供防止腐蚀的可能的途径。电势—PH图已成为研究金属在水溶液介质中腐蚀行为的重要工具。 1.原电池作用 定义：凡能将化学能转变为电能的装置称为原电池。 原电池的工作原理：两种电位不同的锌和铜在电解质溶液中，导线连通后，电位较低的锌上