4-2-2材料在各个环境的腐蚀.ppt

第四章 金属在各种环境中的腐蚀 第二节海洋腐蚀及土壤腐蚀 研究海洋腐蚀的重要性 海水腐蚀特点 1.盐类及电导率 海水是一种含盐量很高的腐蚀性电解质，盐分中主要是NaCl，约占总盐度的77.8％,其次是MgCl2。海水中的总盐度约为3.2％- 3.7％，因此，人们通常以质量分数为0.03或0.035的NaCl水溶液近似地代替海水，进行模拟海水环境的腐蚀试验。 海水呈弱碱性(pH＝ 8.1 - 8.3)，海水中的氧和Cl-含量是影响海水腐蚀的主要环境因素。海水平均电导率远远超过河水和雨水的电导率。 2.溶解氧 海水中溶解氧是海水腐蚀的重要因素 海水中金属电化学腐蚀的特点 海水是含盐量很高的天然电解质，因此海水会造成大多数常用金属材料的腐蚀。由于海水中溶解有一定量的氧，因此决定了大多数金属材料在海水中腐蚀的电化学特征。除了电极电位很低的金属镁及其合金外，所有金属材料在海水中都以氧去极化腐蚀为主．即绝大多数金属材料在海水环境中发生的腐蚀电化学反应如下： 根据金属腐蚀速率的控制因素分类 影响海水腐蚀的环境因素 含氧量 金属在海水中腐蚀的主要阴极反应是氧的还原反应．对于不形成保护性膜层或膜的保护性很差的活性金属，氧浓度愈高，腐蚀速率愈快。对于形成保护性钝化膜的金属，需要足够的氧维持钝态，含氧量愈高愈容易钝化，钝化膜愈稳定。含氧量太低时，钝化膜会发生局部破损，导致局部腐蚀。水中的含氧量随盐度增加或温度升高而降低，温度变化对水中溶解氧的影响更为显著。 海水温度 海水温度随地理位置、季节和深度有较大变化。海水温度对金属材料的腐蚀具有双重影响。一方面温度升高扩散加快，电导率增大，电化学反应加快，腐蚀加速，另一方面，温度升高，海水中溶氧量降低，并促进钙质沉淀层形成，可减缓腐蚀。一般来说，前者的作用大于后者，因此通常随海水温度升高，腐蚀速率增加，温度每升高10℃，钢在海水中的腐蚀速率约增大1倍。 海水流速 海水流速对腐蚀速率有较大影响。由于流速直接影响对金属表面的供氧情况．流速增大．到达金属表面的氧量增加，增加了耗氧腐蚀的极限电流密度。对于非钝化金属，极限电流密度增加使腐蚀速率增加，而对于易钝化金属却促进了钝化。这就是为什么钝化金属在静止海水中耐蚀性下降的原因。但当海水流速很高时，海水冲刷作用增强，海水中气泡和固体颗粒增加，使气蚀、磨蚀增加。 海洋生物 对于钝态金属，海洋生物使金属表面与氧隔开，促进钝化膜破坏；对于活性金属．海洋生物附着能隔离金属表面与腐蚀介质，阻碍氧的输运，会减少腐蚀。海洋生物附着还会对结构物的镀层和涂层产生损害。 防止海水腐蚀的措施 金属在土壤中的腐蚀 一、土壤的性质和特点 土壤中的水分 2.土壤的特点 土壤是一种具有特殊性质的电解质，其表现为多相性、多孔性、导电性、不均匀性、相对固定性等特点。 多相性表现在土壤为固、气、液和微生物等组成的多相体系。土壤具有毛细管的多孔性，同时还是胶质体系。在土壤的颗粒间形成大量毛细管微孔或孔隙，为空气和水的存在提供便利条件，土壤中含有的盐类溶解在水中，使土壤具有离子导电性。土壤的性质及结构容易出现小范围或大范围内的不均匀性。从小范围看，有各种微结构组成的土粒、气孔、水分的存在，以及结构紧密程度的差异；从大范围看，有不同性质的土壤等。因此土壤的各种物理、化学性质，尤其是与腐蚀有关的电化学性质，不仅随着土壤的组成及含水量变化，而且随着土壤的结构及其紧密程度有所差异。 对于土壤来说，其固相部分几乎不发生机械的搅动和对流，因此在一般情况下，土壤的固体构成物，对于金属表面来说，可以认为是固定不动的，而仅仅靠着气相和液相作有限的运动。 土壤腐蚀的电化学过程 1.阳极过程 土壤腐蚀的电化学过程 2.阴极过程 土壤腐蚀的控制因素 土壤腐蚀过程的控制因素有如下几种情况，潮湿土壤中微电池腐蚀时，主要是阴极控制；疏松、氧渗透率很大的干燥土壤中微电池腐蚀时，以阳极控制为主；长距离宏观电池腐蚀时，为阴极-电阻混合控制或电阻控制。 土壤腐蚀的几种形式 2.杂散电流引起的腐蚀 3.微生物引起的腐蚀 引起腐蚀作用的微生物，最主要的是嗜氧的硫杆菌和厌氧的硫酸盐还原菌。 这两种细菌能将土壤中的硫酸盐还原产生S2-，其中仅小部分消耗在微生物自身的新陈代谢上，大部分可作为阴极去极化剂，促进腐蚀进行。  除上述几种形式的土壤腐蚀外，还有土壤中异类金属或新旧管线电接触引起的电偶腐蚀，土壤中含盐量不均匀引起的盐浓差宏观电池腐蚀(盐浓度高的部位电极电位低成为阳极而加速腐蚀)，土壤中温度不均匀造成的温差电池引起管线或构筑物局部加速腐蚀等。 土壤的电导率、透气性、含水量、含盐量及酸碱度等是影响土壤腐蚀的主要环境因素。 防止土壤腐蚀的措施 （1）覆盖层保护 地下金属构件上施加的涂层，通常是有机或无机物质