现代结构钢耐蚀性研究情况介绍.pdf

学术专题 现代结构钢耐蚀性研究 情况介绍 汇报内容目录 一、钢铁腐蚀知识简介 二、提高工程结构钢耐蚀性的意义 －发展耐蚀结构钢的前景 三、国内外耐蚀钢的研究与发展概况 （一）国外耐蚀钢的研究与发展 （二）国内耐蚀钢的研究与发展 四、海工大研究耐蚀钢的历史情况 一、钢铁腐蚀知识简介 1、金属的电化学腐蚀 金属晶格中的离子在电解质中溶解（水 化离子），一般情况下继续发生变化形 成化合物。 • 如钢铁在水溶液中溶解变成二价铁离子 Fe2+, Fe2+ + 2OH- →Fe(OH)2 ↓( 白色沉 淀） Fe(OH)2 →Fe(OH)3 （红色锈） • 铁的晶格正离子水化过程是电池（电极） 过程，伴有电流的产生。故称作电化学腐 蚀。 • 宏观电池的外电路端叫正极、负极；在电 解质中的部分叫阴极、阳极。 铁的溶解也可看成是铁原子失去电子： Fe →Fe2+ + 2e- 叫阳极过程； 电子必须被阴极反应吸收掉-叫阴极过程。 常见的得电子物质是： + - 氢离子-酸腐蚀 2H + 2e →H2 ↑ 氧- 中性水腐蚀 2O - - +2H O +4e →4OH 2 2 宏观铜-锌原电池 • 负极：Zn −2e → Zn 2+ • 正极：2H+ + 2e → H ↑ 2 宏观铜-铁原电池 同一金属表面的 不同区域之间 形成电池：有 阳极和阴极区。 原因：金属组织 的不均匀性： 晶界与晶内有 杂质或不同的相 电化学腐蚀的特点： • 电化学腐蚀是以电池的方式进行的，故 也叫腐蚀电池。 • 电化学腐蚀包括阴极反应和阳极反应两 个过程； • 腐蚀着的金属表面必定有阳极区和阴极 区（不一定固定不变）。 • 酸腐蚀-析氢腐蚀 • 酸腐蚀-析氢腐蚀 • 吸氧腐蚀 • 吸氧腐蚀 2、均匀腐蚀与局部腐蚀 • 均匀腐蚀（微电池）：铁、锌在酸中腐 蚀 • 局部腐蚀（大多为宏观电池）： 电偶腐蚀、缝隙腐蚀、孔蚀、应力腐蚀 腐蚀疲劳、冲蚀、空泡腐蚀、脱成分腐 蚀等等。 船体钢的坑孔腐蚀 2、耐蚀金属材料的耐蚀原因： （1）晶格正离子不易溶解，即金属原子不 易失去电子，如贵金属金、铂等。 这叫做热力学稳定性高，活泼性低。 • 如果金属原子易失去原子，则其表面原 子与电解质达动态平衡时，表面会出现 过多的电子，从而金属相对溶液会出现 较负的电位。 • 贵金属的电位很正，即热力学稳定性高。 • 在热力学稳定性低的金属中加入一定比 例的热力学稳定性高的元素，则耐蚀性 提高。 （2）在某些介质及环境条件下表面可形成 稳定的钝化膜，阻碍金属离子化，强烈抑 制阳极过程，使耐蚀性提高。 • 如铝在大气及中性水会形成钝化膜； • 不锈钢表面的钝化膜比铝更强些