腐蚀原理课件第一章.ppt

流速：主要取决于金属与介质的特性。 对于受活化极化控制的腐蚀过程，流速对腐蚀过程没有影响，如铁在稀盐酸中、不锈钢在硫酸中的腐蚀。 当阴极过程受扩散控制时，腐蚀速度随流速增加而增大，如铁或铜在加氧的水中的腐蚀。 如果过程受扩散控制而金属又易钝化，流速增加时金属将由活性变成钝性，减少腐蚀。对于某些金属，在一定介质中由于生成的保护膜有好的耐蚀性，但当流速非常大时，保护膜会遭到破坏，加速腐蚀，如铅在稀盐酸中和钢在浓硫酸中的腐蚀。 压力：腐蚀速度随介质压力的增大而增加，这是因为压力增加会使参加反应的气体的溶解度加大，加速了阴极过程的腐蚀，如在高压锅炉中，水中很少的氧就会引起剧烈的腐蚀。 其它环境：包括接触电偶效应、微量氯离子、微量氧、微量高价离子、析出氢等。 实际生产过程中，环境变化多端，在考虑腐蚀时应特别注意和掌握各种变化，找出主要的影响因素，一定要具体问题具体分析。 耐蚀性能的评价 金属的耐蚀性亦称化学稳定性，指金属抵抗腐蚀介质作用的能力，对于全面均匀腐蚀的耐蚀性用腐蚀速度来评定。对受均匀腐蚀的金属，常以年腐蚀深度来评定耐蚀性的等级。对于一些要求严格的场合往往采用十级标准评定，但工程上一般分成三级或四级就足够了。 耐蚀性评定标准 去极化作用与析氢腐蚀和耗氧腐蚀 去极化作用：与极化作用相反，凡是能减弱或消除极化过程的作用称为去极化作用，其过程称为去极化过程，其物质称为去极（化）剂。 阴极去极化：在溶液中增加去极剂 (如H+、O2等) 的浓度、升温、搅拌以及其它降低活化超电压的措施； 阳极去极化：减少或消除阳极极化的作用，例如搅拌、升温等均会加快Mn+进入溶液的速度，从而减弱阳极极化。溶液中加入络合剂或沉淀剂，它们会与金属离子形成难溶解的络合物或沉淀物，不仅可以使金属表面附近溶液中的金属离子浓度降低，并能一定程度地减弱阳极电化学极化。如果溶液中加入某些活性阴离子，就有可能使已经钝化了的金属重新处于活化状态。 去极化作用的两面性 增强去极化作用：有利于防腐 消除或减弱去极化作用：电解过程、腐蚀加工、电化学刻蚀、电化学保护等，为了减少能耗却常常力图强化去极化作用，用作牺牲阳极保护的材料也是要求极化性能越小越好 腐蚀体系的一些特性往往体现在阴极过程上：金属处于活化状态的电化学腐蚀过程，通常阳极溶解的阻力较小，而阴极的去极化反应阻力较大，成为腐蚀过程的控制因素。 析氢腐蚀和耗氧腐蚀：阴极过程各具持点的两种最为常见的去极化腐蚀形式。 析氢腐蚀与耗氧腐蚀 析氢腐蚀：溶液中的氢离子作为去极剂，在阴极上放电，促使金属阳极溶解过程持续进行而引起的金属腐蚀 实例：碳钢、铸铁、锌、铝、不锈钢等金属及合金在酸性介质中 耗氧腐蚀、吸氧腐蚀或氧去极化腐蚀：阴极上耗氧反应的进行，促使阳极金属不断溶解，这样引起的金属腐蚀 耗氧反应或吸氧反应：溶液内的中性氧分子O2在腐蚀电池的阴极上进行离子化反应 钢铁的析氢腐蚀示意图 钢铁的吸氧腐蚀示意图 它们的电极反应式？ 发生析氢腐蚀的条件 腐蚀电池中的阳极电极电位必须低于阴极的析氢电极电位。 析氢电位：在一定阴极电流密度下，氢的平衡电位和阴极上的氢的超电压之差， 氢的平衡电极电位 25 oC时， pH值越小，其氢的平衡电极电位就越大，进而阴极氢的析出电位升高的可能性就越大 Zn、Fe、Cr、Ni（酸性溶液 ），A1、Mg（中性溶液甚至碱性溶液） 腐蚀电池中的金属阳极的初始电位必须低于该溶液中氧的平衡电位 氧的平衡电极电位可根据能斯特方程进行计算。温度为25 oC，pH =7的中性溶液，溶解的氧分压 ，在此条件下氧的平衡电位为 在相同条件下，氢的平衡电位，显然耗氧腐蚀比析氢腐蚀更容易发生。 实际上工业用金属在中性、碱性或较稀的酸性溶液以及大气、土壤、水中，几乎都会发生耗氧腐蚀。 发生耗氧腐蚀的条件 析氢腐蚀与耗氧腐蚀的比较 发生条件： 反应过程与超电压： 特点： 去极化剂：性质、浓度 阴极反应产物： 腐蚀的控制类型： 合金元素或杂质的影响： 腐蚀速度的大小： ? 析氢腐蚀 吸氧腐蚀 形成条件 水膜酸性较强 水膜酸性很弱或呈中性 电解质溶液 溶有CO2的水溶液 溶有O2的水溶液 负极 Fe 负极反应 Fe－2e＝Fe2＋ 正极 C 正极反应 2H＋＋2e＝H2 2H2O+O2+4e=4OH- 电子如何流动形成电通路 Fe失e成为Fe2＋进入溶液，Fe失去的e流入C极，H＋趋向于C极与C极上的e结合成H2析出溶液 Fe失e成为Fe2＋进入溶液，Fe失去的e流入C极，在C极O2获得e成为OH-进入溶液 最终腐蚀产物 铁锈（Fe2O3的复杂水合物） 普通性 吸氧腐蚀比析氢腐蚀更普通 以碳钢腐蚀为例进行比较 吸氧腐蚀 析氢腐蚀 发生条件 钢铁表面吸附的水膜中溶有