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过程装备腐蚀与防护综述

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放飞梦想

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过程装备腐蚀与防护综述

前言

一、腐蚀的危害性与控制腐蚀的重要意义

腐蚀现象几乎涉及国民经济的一切领域。例如，各种机器、设备、桥梁在大气中因腐蚀

而生锈；舰船、沿海的港口设施遭受海水和海洋微生物的腐蚀；埋在地下的输油、输气管线

和地下电缆因土壤和细菌的腐蚀而发生穿孔；钢材在轧制过程因高温下与空气中的氧作用而

产生大量的氧化皮；人工器官材料在血液、体液中的腐蚀；与各种酸、碱、盐等强腐蚀性介

质接触的化工机器与设备，腐蚀问题尤为突出，特别是处于高温、高压、高流速工况下的机

械设备，往往会引起材料迅速的腐蚀损坏。

目前工业用的材料，无论是金属材料或非金属材料，几乎没有一种材料是绝对不腐蚀的。

腐蚀不仅造成经济上的巨大损失，并且往往阻碍新技术、新工艺的发展。例如，硝酸工业在

不锈钢问世以后才得以实现大规模的生产；合成尿素新工艺在上世纪初就已完成中间试验，

但直到20世纪50年代由于解决了熔融尿素对钢材的腐蚀问题才实现了工业化生产。

因此，研究材料的腐蚀规律，弄清腐蚀发生的原因及采取有效的防止腐蚀的措施。对于延长

设备寿命、降低成本、提高劳动生产率无疑具有十分重要的意义。

二、设计者掌握腐蚀基本知识的必要性

正确的腐蚀控制，是延长设备的使用寿命，避免事故发生的重要保证。如果在设计阶段

就充分考虑了腐蚀的控制方案，那么由于设备被腐蚀所需的大笔维修费用就可以大大节约。

腐蚀控制通常有两种措施，一是补救性控制，即腐蚀发生后再消除它；二是预防性控制，即

事先采取防止腐蚀的措施，避免或延缓腐蚀，尽量减少可能引起的其他有害影响。

三、腐蚀的定义与分类

腐蚀是在金属材料和环境介质在相界面上反应作用的结果，因而金属腐蚀可以定义为“金

属与其周围介质发生化学或电化学作用而产生的破坏”。

腐蚀有不同的分类方法。按照腐蚀机理可以将金属腐蚀分为化学腐蚀与电化学腐蚀两大类。

1)化学腐蚀是指金属与非电解质直接发生化学作用而引起的破坏。

2)电化学腐蚀是金属与电解质溶液发生电化学作用而引起的破坏。

按照金属破坏的特征，可分为全面腐蚀和局部腐蚀两类。

(1)全面腐蚀是指腐蚀作用发生在整个金属表面，它可能是均匀的，也可能是不均匀。

(2)局部腐蚀是指腐蚀集中在金属的局部区域，而其他部分几乎没有腐蚀或腐蚀很轻微。

局部腐蚀有以下几种：

a．应力腐蚀破裂在拉应力和腐蚀介质联合作用下，以显著的速率发生和扩展的一种

开裂破坏。

b．腐蚀疲劳金属在腐蚀介质和交变应力或脉动应力作用下产生的腐蚀。

c．磨损腐蚀金属在高数流动的或含固体颗粒的腐蚀介质中，以及摩擦副在腐蚀性质

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中发生的腐蚀损坏。

d．小孔腐蚀腐蚀破坏主要集中在某些活性点上，蚀孔的直径等于或小于蚀孔的深度，

严重时可导致设备穿孔。

e．晶间腐蚀腐蚀沿晶间进行，使晶粒间失去结合力，金属机械强度急剧降低。破坏

前金属外观往往无明显变化。

f．缝隙腐蚀发生在铆接、螺纹接头、密封垫片等缝隙处的幅度hi。

g．电偶腐蚀在电解质溶液中，异种金属接触时，电位较正的金属促使电位铰负的金

属加速腐蚀的类型。

其他如氢脆、选择性腐蚀、空泡腐蚀、丝状腐蚀等都属于局部腐蚀。

第一部分金属电化学腐蚀基本理论

一、金属电化学腐蚀原理

1.金属的电化学历程

金属的腐蚀是金属与周围介质作用转变成金属化合物的过程，实际上就是金属和介质之

间发生了氧化还原反应。化合价为零的金属受到介质中氧化剂作用而被氧化成正价离子转移

到腐蚀产物中去，与此同时，介质中的氧化剂被还原。氧化还原反应根据条件不同，将分别

按以下两种不同的历程进行。

一种历程是氧化剂直接与金属表