腐蝕與防護復習資料匯總

1、1材料腐蝕的概念：材料與環(huán)境介質接觸的表面發(fā)生作用（物理、化學或電化學），而引起的破壞或變質（性能退化）。2根據反應類型劃分腐蝕種類：化學腐蝕、電化學腐蝕、物理溶解腐蝕。3腐蝕過程的本質是什么？金屬從一個熱力學不穩(wěn)定狀態(tài)向穩(wěn)定狀態(tài)轉變的，是一種自然趨勢，可以從冶煉金屬（或合金）時 所消耗能量的多少或者難易程度來大致判斷其腐蝕傾向大小。4材料的損壞或失效類型：腐蝕、磨損和斷裂，決定了材料的壽命。5.（計算題）金屬腐蝕速度的表示方法：失重法（增重法）、深度法和電流密度。（m 0 - m1）式中:W-為腐蝕速度（g/m2.h）； m0為試樣腐蝕前的重量;g） ； S為試樣表面積（m2） ； t為腐蝕

2、時間（h）。1）失重法：v =W= ml為試樣清除腐蝕產物后的質量（D 8 . 762）深度法：一r式中：D為腐蝕深度，單位為 mm/a。V為腐蝕速度（g/m2.h）,P為金屬的密度，g/cm3。_4n3）由失重指標轉換為電流密度指標：icorr =26.810 V-A其中 icorr, A/cm2,V 失,g/（m2 h）三級標準6腐蝕原電池：陰極，陽極，內電路：離子導通的回路；外電路：金屬本身.腐蝕原電池特征：短路的原電池；材料表面分為陽極和陰極，陰極和陽極具有不同電位，位于不同 位置；陽極和陰極之間要有兩個電性連接：電子導體通道和離子導體通道；離子導體為腐蝕環(huán)境。7鹽水滴試驗：實驗說明：

3、金屬表面結構或組織不均勻性，或腐蝕介質不均勻性，都可以導致腐蝕電池的形成；失電子的陽極反 應和得電子的陰極還原反應是在兩個相對獨立的區(qū)域進行的，但彼此又不可分割同時完成；金屬的電 化學腐蝕過程隨著電流的發(fā)生，該電流表征金屬腐蝕速度；發(fā)生局部腐蝕情況下，通常陽極區(qū)面積比陰極區(qū)面積小得多，陽極區(qū)腐蝕強烈。8. 宏觀電池、微觀電池：宏：金屬材料和介質的差異；微：電化學不均勻性宏觀腐蝕電池（宏電池）：陽極和陰極電極尺寸相對較大，宏觀上單獨的電極肉眼可見（可分辯） 微觀腐蝕電池（微電池）：陽極和陰極尺寸微小，宏觀上單獨的電極不可見，肉眼不可分辯。二者都是電化學作用的基本單元，但作用結果不同。9. 電極電

4、位：金屬和溶液兩相之間的電位差叫做電極系統(tǒng)的絕對電極電位，記為$g兩相之間有一個相界區(qū)，叫做雙電層。電極系統(tǒng)中發(fā)生電極反應，兩相之間有電荷轉移，是形成雙電層的一個重要原因。11.平衡電極電位：/E嚴以+穿電叫貶12. 電動序：將各種金屬的標準電位E0的數值從小到大排列起來，就得到“電動序”。電偶序：就是將金屬材料在特定的電解質溶液中實測的腐蝕（穩(wěn)定）電位值按高低（或大?。┡帕谐杀淼男问健?3. 電化學腐蝕傾向的判斷：自由焓準則：當厶G0，腐蝕反應不能自發(fā)進行。 G 的計算：二 -；-14電位-pH圖（詳見 P3234）電位-pH圖的概念：將金屬腐蝕體系中各種反應的平衡電位與溶液pH值的函數關系

5、繪制成的圖。廠R2.0作用：就能直觀地從圖中判斷在給定條件下發(fā)生腐蝕反應的可能性。（1）腐蝕區(qū)：穩(wěn)定存在的狀態(tài)是Fe2+、Fe3+、FeO42-和HFeO2-等離子。（2）免蝕區(qū)：金屬處于熱力學穩(wěn)定狀態(tài)。（3）鈍化區(qū)：金屬表面生成穩(wěn)定的氧化物、氫氧化物或鹽膜。 金屬是否遭受腐蝕，取決于膜是否有保護性。將E、pH條件移出腐蝕區(qū)的途徑：詳見P34 降低鐵的電極電位，對鐵進行陰極保護。 把鐵的電位升高，使之進入鈍化區(qū)。-12 調整溶液pH=913，可使鐵進入鈍化區(qū)。16該圖的局限性： 根據熱力學數據繪制的電化學平衡圖，只能分析腐蝕傾向及傾向性大小，不能指示腐蝕速度； 圖中反應的是平衡狀態(tài)的情況，溶液

6、濃度是平均濃度，實際情況幾乎都偏離平衡狀態(tài)，而且電極表面的溶液真實局部濃度也會有別于平均濃度（pH值是指處于平衡狀態(tài)的溶液pH值，而金屬表面附近溶液的pH值與主體溶液pH值是有差別的），必然有一定誤差； 僅適用于分析純金屬一水簡單體系在室溫下的腐蝕行為，而工程上多使用合金，用于分析實際問題 時只能以主要合金元素為考查對象； 陰離子只考慮了 OH-，實際環(huán)境介質中大量存在的Cl-和SO42-等未被考慮，這些陰離子對腐蝕過程的影響可能較大； 圖中指示的鈍化區(qū)只涉及金屬氧化物或者氫氧化物，并不能反映該產物的實際保護性能，即只提供 了金屬受保護的必要條件，而充分條件要結合產物的實際物理化學性征來決定。

7、15. 極化現象：電池工作過程中由于電流流動而引起電極電位偏離初始值的現象，稱為極化現象。產生原因詳見P47、48極化的類型：1）陽極極化：活化極化、濃差極化、電阻極化2）陰極極化：活化極化、濃差極化16. 過電位：由于有電流通過而引起的電極電位偏離原來電極電勢的變化值叫做過電位。17. 繪制極化曲線：極化曲線一電極電位隨電流密度變化的關系曲線，完整而直觀地表達出一個電極過程的極化性能（極化度與外電流匹配關系）。極化曲線外延法求腐蝕速度、典型的陽極極化曲線（階段及意義）詳見P50、51極化圖的應用見 P666918. 析氫腐蝕、吸氧腐蝕析氫腐蝕：溶液中的氫離子作為去極化劑，在陰極上放電，促使金

8、屬陽極溶解過程持續(xù)進行而引起的 金屬腐蝕。吸/耗氧腐蝕：陰極上耗氧反應的進行，促使陽極金屬不斷溶解，引起的金屬腐蝕。比較項目吸聲常蝕去極化劑住質帶電須仔,皈度與擴難力費大中髀分子,只麟擴髓對沆傳輸去板伽度濃廈大，齟濬液中H+放也申性蜩獗不尢在-定條件F紳度受到限 a主要是關航* 2.3口 . , 2.3眄 忙研喩+奇如主要是働北般反應產物以比側監(jiān)電極表端鶴跚期辭產物只鱗擴散或遷離開無邈黜氫的超電壓的影響因素：與電極材料的種類有關：高（ 也）中（Fe）低（Pt） 與電極的表面狀態(tài)有關：粗糙的表面低于光滑表面；與溶液的PH值有關：酸性溶液中：堿性溶液中與溶液的溫度有關：； “與某些添加劑有關：如緩

9、蝕劑，胺、醛類等有機物質19. 鈍化：金屬在一定條件下，或經過一定處理，其腐蝕速度明顯降低的現象叫做鈍化?？赦g化金厲的陽極扱化曲線P80.81金屬鈍性的應用：1）、陽極保護（電化學鈍化）；2） 、強氧化性鹽鈍化提高金屬耐蝕性（化學鈍化）；3）、添加活性陽極元素/易鈍化合金元素，提高合金的耐蝕性 （自鈍化）20金屬本質屬性：1）一般的，穩(wěn)定性越高，即平衡電位越高的金屬， 腐蝕傾向性越小，耐蝕性越好。2） Au、Pt等貴金屬的耐蝕性能大大優(yōu)于Fe、Zn等。3）某些活性高的金屬，如 Mg、Al、Ti等，穩(wěn)定性低，盡管在環(huán)境介質中腐蝕傾向性 較大，但是鈍化特性改變了此類金屬的應用前景。金屬表面狀態(tài)：表

10、面均勻光滑有助于改善耐蝕性；精磨、拋光能減緩腐蝕; 粗糙、劃傷、縫隙、缺陷均能造成腐蝕加劇。21.電偶腐蝕：在電解質溶液中，當兩種金屬或合金相接觸（電導通）時，電位較負的金屬腐蝕被 加速，而電位較正的金屬受到保護的腐蝕現象。利用電偶腐蝕的原理可以采用賤金屬的犧牲對有用的部件進行犧牲陽極陰極保護。比較項目全面腐蝕局部腐蝕腐蝕形貌腐蝕分布在整個金屬表面上腐蝕主要集中在淀的區(qū)域，其它部分幾 乎不腐蝕腐蝕電池陰陽極在視面上變換不確定*并不叮 辨別陰陽極任左觀匕可分辨電極血積陽極面積=陰極面積陽極面積 陰極血積電位陽扱電位=陰極電位二腐蝕（握角）電位陽極電位陰極電位極化圖0KTE:匚、-jo瓦忘E.腐蝕

11、產物可能對金屬具有保護作用無保護作用電偶腐蝕效應:當兩種金屬偶接后，作為陽極的金屬的陽極電流密度與未偶接時該金屬的陽極電流密度iBa 1 Ba：Ba - iBa 0I 1 Ba 1 BaBa -Ba 0（即自腐蝕電流密度）的比值，用Y表示：.，+ 正差異效應:Y = i Ba _ I g I Bei Bai Ba負差異效應:基本概念：1）點蝕（小孔腐蝕/孔蝕）：腐蝕集中在金屬表面的很小范圍內，并深入到金屬內部，形成小孔狀 腐蝕形態(tài)。蝕孔直徑小、深度大。第一階段：蝕孔成核（發(fā)生）鈍化膜破壞理論和吸附理論第二階段：蝕孔生長（發(fā)展）“閉塞電池” 的形成為基礎，并進而形成“活化一鈍化腐蝕電池”自催化作

12、用2） 縫隙腐蝕： 電解質溶液存在，在金屬與金屬及金屬和非金屬之間構成狹窄的縫隙內，介質 的遷移受到阻滯時而產生的一種局部腐蝕形態(tài)。初期階段，縫內外的金屬表面發(fā)生相同的陰、陽極反應過程。后期階段，由于縫內缺氧，縫外富氧，形成了“供氧差異電池”。二者的腐蝕加速機制：閉塞電池的酸化自催化作用3）晶間腐蝕：金屬材料在腐蝕介質中，腐蝕總是沿著或緊挨著晶粒邊界發(fā)生，而晶粒本身不腐蝕或 者腐蝕輕微的局部腐蝕形態(tài)。4）應力腐蝕開裂：通常在某種特定的腐蝕介質中，材料在不受應力時腐蝕甚微； 而受到一定的拉伸應力時（可遠低于材料的屈服強度），經過一段時間后，由于腐蝕介質和應力的協(xié)同作用，即使是 延展性很好的金屬也

13、會發(fā)生脆性斷裂。22覆蓋層防止電偶腐蝕：涂裝在貴金屬上23選擇性腐蝕：典型：黃銅脫鋅24. 小孔腐蝕和縫隙腐蝕比較：灰口鑄鐵石墨化鋼咼溫脫碳異同點小孔腐蝕腐蝕加速申陶三閉塞電池的酸化口催化作相同點極材料表面孔蝕源結構上阿的縫陵誘導期有無嚴重明顯較嚴重較強較低自催化 方向性較高25. 晶間腐蝕的防護措施：1).降低含碳量：低碳不銹鋼，甚至是超低碳不銹鋼，可有效減少碳化物析出造成的晶間腐蝕。2) .合金化：在鋼中加入Ti或Nb，析出TiC或NbC，避免貧Cr區(qū)的形成。3) .適當的熱處理：對含碳量較高(0.06-0.08%)的奧氏體不銹鋼，要在 1050 1100C進行固溶處理； 對鐵素體不銹鋼在

14、 700 800 C進行熱處理； 加Ti和Nb的不銹鋼要經穩(wěn)定化處理。4) .適當的冷加工：敏化前進行30 50%的冷形變，可以改變碳化物的形核位置，促使沉淀相在晶內滑移帶上析出， 減少在晶界的析出。26.SCC的四種脆：低碳鋼：NaOH溶液、硝酸鹽溶液、含 H2S和HCI溶液、碳酸鹽、磷酸鹽奧氏體不銹鋼：氯化物水溶液、高溫高壓含氧高純水、連多硫酸、堿溶液銅和銅合金：含NH4+的溶液、氨蒸汽、汞鹽溶液、SO2大氣、水蒸汽鈦和鈦合金：發(fā)煙硝酸、甲醇(蒸汽)、NaCl溶液(290C)、HCl (10%, 35C)、H2SO4 (6 7%)、濕 Cl2 (288C, 346C, 427C)、N2O4

15、 (含 O2,不含 NO , 24 74C) 27氫的來源及影響：內氫：材料在使用前內部就已經存在的氫，主要是在冶煉、熱處理、酸洗、電鍍、焊接等過程中吸收的氫外氫(也稱為環(huán)境氫)：材料在使用過程中，與含氫介質接觸或進行陰極析氫反應吸收的氫。影響因素：金屬及冶金質量；應力；介質(陰離子濃度，介質溫度)P11328腐蝕疲勞：機械疲勞：材料在交變應力作用下導致 (疲勞)裂紋萌生、亞臨界擴展，最終失穩(wěn)斷裂的過程。腐蝕疲勞還有腐蝕介質對金屬的作用。交變應力與腐蝕介質共同作用29.大氣腐蝕：金屬材料暴露在空氣中，由于大氣中的水和氧氣的化學和電化學作用而引起 的腐蝕。大氣腐蝕不是一 種腐蝕形態(tài)，而是金屬和合

16、金在大氣環(huán)境中的一類腐蝕的總稱。金屬表面的液膜厚度對大氣腐蝕的速度有非常大的影響。速度最快，微觀主導。30. 土壤腐蝕：用電阻率評價。原因：局部不均勻性所引起的腐蝕宏電池；埋設深度不同及邊緣效應；金屬所處狀態(tài)的差異；異金屬接觸雜散電流：由原定的正常電路漏失而流入它處的電流，主要來源是應用直流電大功率電氣裝置, 直流或低頻率交流。如電氣化鐵道、電解及電鍍槽、電焊機電化學保護裝置等。供電所FBfetikI :路軌（陽極） 土壤|管線（陰極）；II :管線（陽極） 土壤|路軌（陰極）。31.海水腐蝕:1 環(huán)境條丹高度深度大氣區(qū)A平均高潮線全浸區(qū)飛議區(qū)Si融鳳帶來小海鹽顆粒彥響 喙恤因嘉有，高度、鳳速

17、* 砂、飆比 潮晅;免分堯況的襄面， 走澤生錮玷?g周期沉浸，供氧充足梅鹽粒子便腐獨加快, 但黯離海岸距離而不同由于氧濃豊電池，本區(qū)受到保護在淺水區(qū)海水通常為飽和爭夠隨溫雯變化二蘭李 ,誓響腐誡的因素有* 流速水溫.芳集、海 生物、細菌等在大陸 架生物玷污大大 我少, 氧含量有所降低溫度 也較低區(qū)腐遊較重，陰極區(qū)往 往毎咸;石尿質水垢，生 物因素形響大 RB探度 增加，腐恤減輕，但不 易生成水垢保護層【深海區(qū)深海區(qū)氧含it可離比表鋼的腐堆通常較輕層臥溫度接ifiOC.水流速低.1庚僅比表層低常有細菌（如堿酸鹽還原菌泥漿通常有腐燭性，有 可能形慮泥漿御水間搐愧 電池，有微生物腐4*的產物 1-如

18、毓化物32微生物腐蝕：硫酸鹽還原菌厭氧；硫氧化菌 嗜氧；鐵細菌 嗜氧33涂層的設計：涂料的組成：成膜物質、顏料、稀釋劑、催干劑、固化劑襯里：樹脂類膠泥對非氧化性酸有較好的耐蝕性； 環(huán)氧、咲喃：適用于酸堿交替的場合； 酚醛膠泥：常用于滲透性較大的稀酸介質；環(huán)氧-咲喃膠泥：提高咲喃膠泥的粘結強度； 環(huán)氧膠泥：粘結強度高、收縮性小、抗?jié)B透性好、價格貴，一般用于擠縫和勾縫。34. 電化學保護：根據金屬電化學腐蝕原理對金屬設備進行保護的方法。分為陰極保護和陽極保護35. 緩蝕劑： 種類：P186常用酸洗緩蝕劑：1）烏洛托品 適用酸液：鹽酸、硫酸 適用金屬：黑色金屬2）蘭5適用酸液：硝酸 適用金屬：碳鋼、

19、銅及其合金36. 介質處理：除去介質中有害成分；調節(jié)介質的 pH值；降低介質的水分等方法。思考題：一、外加電流陰極保護與犧牲陽極陰極保護技術有何異同？答：1）同為陰極保護技術，都是對被保護金屬施加陰極極化，使其進入E-pH圖所示的穩(wěn)定區(qū)，只是施加陰極極化電流的驅動來源不同，前者為外電源直接提供陰極電流，系統(tǒng)實際相當于電解池，后者由活 性較高的金屬陽極溶解而提供，系統(tǒng)實際是宏觀的電偶腐蝕原電池。2） 外加電流方式可以通過調節(jié)外電源的輸出電壓，而改變保護回路中的電流值的大小，從而調整被保護金屬的電位，適用范圍更廣；相對的，犧牲陽極方式在設計安裝完成以后，系統(tǒng)中的保護電流，除隨環(huán)境介質波動以及被保護

20、金屬構件和犧牲陽極的電極表面狀態(tài)變化而發(fā)生微小的改變外，保護電流不可隨 意調節(jié)。3）前者需要使用不溶解或者低消耗的輔助陽極材料，裝置耐久，能夠使系統(tǒng)的服役壽命大大延長；而犧 牲陽極條件下，在設計之初就結合裝置的結構特點、保護面積和系統(tǒng)預計的服役年限確定了陽極用量及 布局方案，常常因陽極消耗大，需要有維護與更換的預案，總體上的服役時間較前者短。4）前者在施工前期投入較大，安裝完成后，后續(xù)運行有操作、管理和維護的費用，時常需要對電源和參 比電極進行檢測和維護；后者的前期投入較小，施工難度較小，一般的不存在長距離布線，而且服役期 間內基本可以免維護。5） 前者在方案設計與安裝施工過程中若存在不周之處，可能對周圍附近的金屬構件帶來意外的雜散電流 干擾腐蝕；后者由于保護回路的驅動電壓較小，輸出能力有限，因此對附近的金屬構件不會形成明顯的 雜散電流腐蝕干擾，尤其適用局部保護的場合。二、分析陰極保護與陽極保護的異同答：1）兩種電化學保護技術都適用于連續(xù)液相電