缝隙腐蚀和晶间腐蚀-公开课件.pptVIP

缝隙腐蚀与晶间腐蚀 众所周知，金属材料以及由它们制成的结构物，在自然环境中或者在工况条件下，由于与其所处环境介质发生化学或者电化学作用而引起的变质和破坏，即为腐蚀，其中也包括上述因素与力学因素或者生物因素的共同作用。某些物理作用例如金属材料在某些液态金属中的物理溶解现象也可以归入金属腐蚀范畴。 腐蚀存在于工业中的各个环节，它对整个工业体系的危害是巨大的。首先，腐蚀会破坏工业结构的稳定性，导致重大事故的发生，危及国家的经济和国民的生命财产安全。其次，腐蚀会带来巨大的经济损失。据了解，全世界的成品钢每年会因腐蚀而损失近四分之一。因此，我们有必要熟悉腐蚀的相关知识，从而学会尽量避免和控制它。接下来我们将看到两种常见的腐蚀----缝隙腐蚀和晶间腐蚀。 缝隙腐蚀 这一张张触目惊心的图片告诉我们，缝隙腐蚀是具有严重危害的。我们先来了解一下缝隙腐蚀的定义。 许多金属构件是由螺钉、铆、焊等方式连接的，在这些连接件或焊接接头缺陷处可能出现狭窄的缝隙，其缝宽（一般在0.025~0.1mm）足以使电解质溶液进入，使缝内金属与缝外金属构成短路原电池，并且在缝内发生强烈的腐蚀，这种局部腐蚀称为缝隙腐蚀。 缝隙腐蚀的形成 1.产生条件   ①缝隙的宽度一般为0.025~0.1mm，有介质滞留在缝内。  ②几乎所有的金属或合金。易钝化合金或金属更易发生。  ③几乎所有的腐蚀介质。包括酸性、中性或淡水介质，含氯离子的溶液最为容易。   2.机理 缝隙腐蚀可分为初期阶段和后期阶段。在初期阶段，腐蚀发生在包括缝隙内部的整个金属表面上，阳极溶解：M → M+ +e，阴极还原：O2+2H2O+4e→4OH-（见图1）。但经过一个短时间后，缝内的氧由于扩散困难而减少，缝隙中的氧化还原反应就被迫停止。氧消耗完以后，缝隙内的氧化还原反应不再发生了，这时由于缝内缺氧，缝外富氧，形成了“供氧差异电池”。然而金属M在缝内继续溶解，缝内溶液中M+过剩，为了保持平衡，氯离子迁移到缝内，同时阴极过程转到缝外（如图2 所示）。   图1 图2 缝内已形成的金属盐类发生水解即：M+Cl-＋H2O → M O H ↓ + H+,结果使缝内pH下降，可达2～3，这就促使缝内金属溶解速度增加，相应缝外邻近表面的阴极过程，即氧的还原速度也增加，使外部表面得到阴极保护，而加速了缝内金属的腐蚀。缝内金属离子进一步过剩促使Cl-迁入缝内，这就是缝隙腐蚀的自催化过程。 1Cr13不锈钢与聚四氟乙烯构成缝隙在某油田污水挂片240d后所呈现的缝隙腐蚀形貌 2Cr13不锈钢离心机转鼓鼓底与钢罩上加强筋（1Cr18Ni9Ti）间形成缝隙腐蚀 晶间腐蚀 晶间腐蚀，局部腐蚀的一种。沿着金属晶粒间的分界面向内部扩展的腐蚀。主要由于晶粒表面和内部间化学成分的差异以及晶界杂质或内应力的存在。晶间腐蚀破坏晶粒间的结合，大大降低金属的机械强度。而且腐蚀发生后金属和合金的表面仍保持一定的金属光泽，看不出被破坏的迹象，但晶粒间结合力显著减弱，力学性能恶化, 不能经受敲击，所以是一种很危险的腐蚀。通常出现于黄铜、硬铝合金和一些不锈钢、镍基合金中。不锈钢焊缝的晶间腐蚀是化学工业的一个重大问题。 不锈钢具有耐腐蚀能力的必要条件是铬的质量分数必须大于10~12%。当温度升高时，碳在不锈钢晶粒内部的扩散速度大于铬的扩散速度。因为室温时碳在奥氏体中的溶解度很小，约为0.02%～0.03%，而一般奥氏体不锈钢中的含碳量均超过此值，故多余的碳就不断地向奥氏体晶粒边界扩散，并和铬化合，在晶间形成碳化铬的化合物，如（CrFe）23C6等。数据表明，铬沿晶界扩散的活化能力162～252KJ/mol，而铬由晶粒内扩散活化能约540KJ/mol，即:铬由晶粒内扩散速度比铬沿晶界扩散速度小，内部的铬来不及向晶界扩散，所以在晶间所形成的碳化铬所需的铬主要不是来自奥氏体晶粒内部，而是来自晶界附近，结果就使晶界附近的含铬量大为减少，当晶界的铬的质量分数低到小于12%时，就形成所谓的“贫铬区”，在腐蚀介质作用下，贫铬区就会失去耐腐蚀能力，而产生晶间腐蚀。 THE END THANKS FOR WATCHING