地下金屬管道防腐技術(shù)ch1s_1009

1、地下金屬管道腐蝕與防護(hù)地下金屬管道腐蝕與防護(hù) 1 地下金屬管道腐蝕與防護(hù)地下金屬管道腐蝕與防護(hù) 21.1.1 化學(xué)腐蝕原理及反應(yīng)化學(xué)腐蝕原理及反應(yīng)1.1化學(xué)腐蝕化學(xué)腐蝕u1.化學(xué)腐蝕的機(jī)理u當(dāng)金屬與非電解質(zhì)相接觸時，介質(zhì)的分子（如當(dāng)金屬與非電解質(zhì)相接觸時，介質(zhì)的分子（如O2、H2S等）等）被金屬表面所吸附，并分解為原子，然后與金屬原子化合，被金屬表面所吸附，并分解為原子，然后與金屬原子化合，生成腐蝕產(chǎn)物。反應(yīng)式：生成腐蝕產(chǎn)物。反應(yīng)式：nmnmXMeXMe式中：式中：Me 金屬原子；金屬原子； X介質(zhì)原子。介質(zhì)原子。u通常此過程進(jìn)行到腐蝕產(chǎn)物膜足以阻止介質(zhì)原子的擴(kuò)散，即形成完整的保護(hù)膜后停止。地

2、下金屬管道腐蝕與防護(hù)地下金屬管道腐蝕與防護(hù) 3u2.常見的化學(xué)腐蝕u1）金屬的高溫氣體腐蝕高溫硫化：含硫化物油氣對煉油廠和天然氣凈化廠容器及管束的高溫硫化，即高溫下硫化氫分解出的活性硫與碳鋼表面直接作用產(chǎn)生腐蝕。在在375375425425環(huán)境中，反應(yīng)式：環(huán)境中，反應(yīng)式： 2222HSSHHFeSSHFe地下金屬管道腐蝕與防護(hù)地下金屬管道腐蝕與防護(hù) 42 2）金屬在非電解質(zhì)溶液中的腐蝕）金屬在非電解質(zhì)溶液中的腐蝕 非電解質(zhì)溶液是指不含水、不電離的有機(jī)化合物，非電解質(zhì)溶液是指不含水、不電離的有機(jī)化合物，如石油、苯、醇等。這類腐蝕往往比較輕微。如石油、苯、醇等。這類腐蝕往往比較輕微。地下金屬管道腐

3、蝕與防護(hù)地下金屬管道腐蝕與防護(hù) 51.2 1.2 電化學(xué)基礎(chǔ)知識電化學(xué)基礎(chǔ)知識 發(fā)生在水溶液中的腐蝕屬于電化學(xué)腐蝕，而電化學(xué)保護(hù)發(fā)生在水溶液中的腐蝕屬于電化學(xué)腐蝕，而電化學(xué)保護(hù)正是防止電化學(xué)腐蝕的有力措施。兩者的理論均以正是防止電化學(xué)腐蝕的有力措施。兩者的理論均以電化學(xué)電化學(xué)為為基礎(chǔ)?；A(chǔ)。依靠腐蝕原電池的作用而進(jìn)行的腐蝕過程叫做電化學(xué)依靠腐蝕原電池的作用而進(jìn)行的腐蝕過程叫做電化學(xué)腐蝕。腐蝕。電化學(xué)腐蝕是腐蝕原電池電極反應(yīng)的結(jié)果。因此，掌電化學(xué)腐蝕是腐蝕原電池電極反應(yīng)的結(jié)果。因此，掌握腐蝕的電化學(xué)原理，對于從事電化學(xué)保護(hù)的工程技術(shù)人員握腐蝕的電化學(xué)原理，對于從事電化學(xué)保護(hù)的工程技術(shù)人員來說是十

4、分必要的。來說是十分必要的。 地下金屬管道腐蝕與防護(hù)地下金屬管道腐蝕與防護(hù) 61.2.1 電極電位電極電位q電極：電子導(dǎo)體（金屬等）與離子導(dǎo)體（液、固體電解質(zhì)）接觸，并有電荷在兩項之間遷徙而發(fā)生氧化還原反應(yīng)的體系，它可由一連串的“相”組成，一般情況是一端相為金屬，另一端為電解質(zhì)，以金屬溶液示之 。 例如，鋅銅原電池中，銅與鋅分別插入硫酸銅與硫酸鋅電解質(zhì)溶液中，就構(gòu)成了銅電極例如，鋅銅原電池中，銅與鋅分別插入硫酸銅與硫酸鋅電解質(zhì)溶液中，就構(gòu)成了銅電極與鋅電極，如圖與鋅電極，如圖l-1所示，表示為所示，表示為 44/,/uunnCC SO ZZ SO地下金屬管道腐蝕與防護(hù)地下金屬管道腐蝕與防護(hù) 7

5、q在電極和溶液界面上進(jìn)行的電化學(xué)反應(yīng)稱為在電極和溶液界面上進(jìn)行的電化學(xué)反應(yīng)稱為電極反應(yīng)電極反應(yīng)。q電極反應(yīng)可以導(dǎo)致在電極和溶液的界面上建立起離子雙電電極反應(yīng)可以導(dǎo)致在電極和溶液的界面上建立起離子雙電層，還有偶極雙電層和吸附雙電層。雙電層兩側(cè)的電位差，層，還有偶極雙電層和吸附雙電層。雙電層兩側(cè)的電位差，即即金屬與溶液之間產(chǎn)生的電位差稱為電極電位。金屬與溶液之間產(chǎn)生的電位差稱為電極電位。 地下金屬管道腐蝕與防護(hù)地下金屬管道腐蝕與防護(hù) 8q電極形式電極形式 （1 1）金屬電極）金屬電極( (純金屬，純金屬，100100) ) （2 2）氣體電極）氣體電極22()/,22Pt HHHHe222()/,

6、244Pt OOHOH OeOH22()/,22Pt ClClCleCl地下金屬管道腐蝕與防護(hù)地下金屬管道腐蝕與防護(hù) 9u雙電層結(jié)構(gòu)雙電層結(jié)構(gòu) q離子雙電層：金屬在電解質(zhì)溶液中，處在金屬表面上的金屬離子只在一面離子雙電層：金屬在電解質(zhì)溶液中，處在金屬表面上的金屬離子只在一面承受著離表面較遠(yuǎn)的金屬離子及電子的作用，而與溶液相鄰的一面，由于承受著離表面較遠(yuǎn)的金屬離子及電子的作用，而與溶液相鄰的一面，由于極性水分子的作用，將發(fā)生水化，如果水化能較強(qiáng)，金屬離子進(jìn)入表面液極性水分子的作用，將發(fā)生水化，如果水化能較強(qiáng)，金屬離子進(jìn)入表面液層成為水化離子。層成為水化離子。 （1 1）金屬電解質(zhì)溶液）金屬電解質(zhì)

7、溶液( (水的極性作用水的極性作用)金屬表面離子水化（水化能金屬表面離子水化（水化能 金金屬本身對其的吸引力）屬本身對其的吸引力）金屬離子進(jìn)入表面液層成為水化離子金屬離子進(jìn)入表面液層成為水化離子電子留在電子留在金屬上金屬上, ,使金屬帶負(fù)電使金屬帶負(fù)電, ,金屬離子進(jìn)入溶液使溶液帶正電，形成雙電層金屬離子進(jìn)入溶液使溶液帶正電，形成雙電層雙雙電層出現(xiàn)妨礙金屬離子繼續(xù)向溶液遷徙電層出現(xiàn)妨礙金屬離子繼續(xù)向溶液遷徙, ,使水化速度減慢，達(dá)到動態(tài)平衡，使水化速度減慢，達(dá)到動態(tài)平衡，金屬與溶液間產(chǎn)生電位差金屬與溶液間產(chǎn)生電位差形成電極電位形成電極電位( (負(fù)電性金屬負(fù)電性金屬,Fe,Fe等等) )地下金屬

8、管道腐蝕與防護(hù)地下金屬管道腐蝕與防護(hù) 10 （2 2）當(dāng)水化能較弱）當(dāng)水化能較弱, ,即金屬鍵能即金屬鍵能 水化能水化能, ,則金屬表面吸附溶液中則金屬表面吸附溶液中的部分金屬離子的部分金屬離子形成雙電層形成雙電層動態(tài)平衡動態(tài)平衡金屬與溶液間產(chǎn)生金屬與溶液間產(chǎn)生電位差電位差形成電極電位形成電極電位( (正電性金屬正電性金屬,Cu,Cu等等) )地下金屬管道腐蝕與防護(hù)地下金屬管道腐蝕與防護(hù) 11q吸附雙電層吸附雙電層: :由于某些離子、極性分子或原子在金屬表面上的吸附而形成由于某些離子、極性分子或原子在金屬表面上的吸附而形成雙電層雙電層形成吸附電位差形成吸附電位差。如將如將PtPt放入含氧水溶液

9、中放入含氧水溶液中, ,氧分子吸附在氧分子吸附在PtPt表表面面離解成原子離解成原子氧原子奪取氧原子奪取PtPt表面的電子并和水作用生成表面的電子并和水作用生成OHOH- -, ,使溶液使溶液帶負(fù)電，使金屬表面荷正電帶負(fù)電，使金屬表面荷正電形成雙電層。此種電極稱為氧電極。形成雙電層。此種電極稱為氧電極。 如果溶液中有足夠的如果溶液中有足夠的H H+ +, ,也會奪取也會奪取PtPt的電子而的電子而H H+ +成為成為H,H,也形成吸附雙電層，也形成吸附雙電層，此種電極稱為氫電極。此種電極稱為氫電極。地下金屬管道腐蝕與防護(hù)地下金屬管道腐蝕與防護(hù) 12q在金屬溶液界面上還可能由于一部分電子溢出晶格

10、，在金在金屬溶液界面上還可能由于一部分電子溢出晶格，在金屬表明上形成由逸出晶格的電子與表面的金屬離子構(gòu)成的雙屬表明上形成由逸出晶格的電子與表面的金屬離子構(gòu)成的雙電層。這樣產(chǎn)生的電位差稱為表面電位差。電層。這樣產(chǎn)生的電位差稱為表面電位差。地下金屬管道腐蝕與防護(hù)地下金屬管道腐蝕與防護(hù) 13u雙電層模型雙電層模型q雙電層結(jié)構(gòu)：雙電層結(jié)構(gòu)： 人們對雙人們對雙電層的認(rèn)識經(jīng)歷了一百電層的認(rèn)識經(jīng)歷了一百多年漫長的歷程：多年漫長的歷程：18791879年年HelmholtzHelmholtz提出了類似提出了類似與平行板電容器的與平行板電容器的“平平板雙電層模型板雙電層模型”地下金屬管道腐蝕與防護(hù)地下金屬管道腐

11、蝕與防護(hù) 14q19101910年年CouyCouy（古艾）、（古艾）、19131913年年ChapmanChapman（查普曼）建立了（查普曼）建立了“擴(kuò)散模型擴(kuò)散模型”，認(rèn)為液相中的反離子呈單純的擴(kuò)散分布；，認(rèn)為液相中的反離子呈單純的擴(kuò)散分布；qSternStern（斯特恩）于（斯特恩）于19241924年提出了兼有前兩種模型特點的年提出了兼有前兩種模型特點的“擴(kuò)散雙電層模型擴(kuò)散雙電層模型”；q19471947年年D.C.Grahame(D.C.Grahame(格拉漢姆）提出了緊密層中水化離格拉漢姆）提出了緊密層中水化離子的問題，使人們對雙電層的結(jié)構(gòu)有了更清楚的認(rèn)識。子的問題，使人們對雙電

12、層的結(jié)構(gòu)有了更清楚的認(rèn)識。地下金屬管道腐蝕與防護(hù)地下金屬管道腐蝕與防護(hù) 15u由于熱運(yùn)動，溶液一側(cè)的水合離由于熱運(yùn)動，溶液一側(cè)的水合離子只有一部分是比較緊密地附著子只有一部分是比較緊密地附著在電極表面上，另一部分，擴(kuò)散在電極表面上，另一部分，擴(kuò)散地分布到本體溶液中。因此，形地分布到本體溶液中。因此，形成擴(kuò)散雙電層，其中較緊密地固成擴(kuò)散雙電層，其中較緊密地固定在電極表面上的部分稱為緊密定在電極表面上的部分稱為緊密層，另外部分稱為擴(kuò)散層。層，另外部分稱為擴(kuò)散層。地下金屬管道腐蝕與防護(hù)地下金屬管道腐蝕與防護(hù) 16u 雙電層特點雙電層特點:q相界區(qū)的厚度很小，緊密層（相界區(qū)的厚度很小，緊密層（1 1埃

13、）埃）+ +分散層（分散層（1010100100埃）。埃）。q雙電層之間的電場強(qiáng)度很大，可達(dá)雙電層之間的電場強(qiáng)度很大，可達(dá)10101010伏伏/ /米。米。q電極電位微小的變化都會直接影響并支配著相界區(qū)電極電位微小的變化都會直接影響并支配著相界區(qū)電荷傳遞的反應(yīng)和反應(yīng)速度電荷傳遞的反應(yīng)和反應(yīng)速度。地下金屬管道腐蝕與防護(hù)地下金屬管道腐蝕與防護(hù) 172. 平衡電極電位平衡電極電位q當(dāng)金屬電極上只有當(dāng)金屬電極上只有一個確定的電極反應(yīng)一個確定的電極反應(yīng)，并且該反應(yīng)處于動，并且該反應(yīng)處于動態(tài)平衡，即金屬的溶解速度等于金屬離子的沉積速度時，動態(tài)平衡，即金屬的溶解速度等于金屬離子的沉積速度時，動態(tài)平衡的表達(dá)式

14、為態(tài)平衡的表達(dá)式為q在此平衡態(tài)電極過程中，電極獲得一個不變的電位值，該電在此平衡態(tài)電極過程中，電極獲得一個不變的電位值，該電位值通常稱為位值通常稱為平衡電極電位。平衡電極電位是可逆電極電位，平衡電極電位。平衡電極電位是可逆電極電位，即該過程的物質(zhì)交換和電荷交換都是可逆的。即該過程的物質(zhì)交換和電荷交換都是可逆的。 地下金屬管道腐蝕與防護(hù)地下金屬管道腐蝕與防護(hù) 18平衡電位必須具備下列條件：平衡電位必須具備下列條件：q電極上只有一個電極反應(yīng)；電極上只有一個電極反應(yīng)；q此電極反應(yīng)動態(tài)平衡時必須既是質(zhì)量平衡，又是電荷平衡平此電極反應(yīng)動態(tài)平衡時必須既是質(zhì)量平衡，又是電荷平衡平衡電位的大小，與金屬種類，溶

15、劑種類，溫度，溶液內(nèi)的金衡電位的大小，與金屬種類，溶劑種類，溫度，溶液內(nèi)的金屬離子有關(guān)屬離子有關(guān) 。q其關(guān)系可用能斯特方程表示：其關(guān)系可用能斯特方程表示：地下金屬管道腐蝕與防護(hù)地下金屬管道腐蝕與防護(hù) 191.2.2 標(biāo)準(zhǔn)電極電位標(biāo)準(zhǔn)電極電位 1 1、研究發(fā)生電化學(xué)腐蝕的熱力學(xué)條件、研究發(fā)生電化學(xué)腐蝕的熱力學(xué)條件目的：利用金屬標(biāo)準(zhǔn)電極電位和陰極反應(yīng)電位能夠估計腐蝕的可目的：利用金屬標(biāo)準(zhǔn)電極電位和陰極反應(yīng)電位能夠估計腐蝕的可能性能性。 從熱力學(xué)觀點上，腐蝕過程是由于金屬與其周圍介質(zhì)構(gòu)成了從熱力學(xué)觀點上，腐蝕過程是由于金屬與其周圍介質(zhì)構(gòu)成了一個熱力學(xué)上不穩(wěn)定的體系，此體系有從不穩(wěn)定趨向穩(wěn)定的傾向一個

16、熱力學(xué)上不穩(wěn)定的體系，此體系有從不穩(wěn)定趨向穩(wěn)定的傾向。對于各種金屬來說，這種傾向極不相同的。這種傾向的大小可。對于各種金屬來說，這種傾向極不相同的。這種傾向的大小可通過腐蝕反應(yīng)的自由能來衡量。倘若，腐蝕反應(yīng)的自由能通過腐蝕反應(yīng)的自由能來衡量。倘若，腐蝕反應(yīng)的自由能0P PC C, ,腐蝕電流的大小將取決于腐蝕電流的大小將取決于P PA A值值，即取決于陽極極化性能，稱為陽極控制即取決于陽極極化性能，稱為陽極控制地下金屬管道腐蝕與防護(hù)地下金屬管道腐蝕與防護(hù) 96如果，如果， P PC CP PA A，稱為陽極控制稱為陽極控制地下金屬管道腐蝕與防護(hù)地下金屬管道腐蝕與防護(hù) 97如果如果， P PC

17、C= =P PA A，稱為混合控制稱為混合控制地下金屬管道腐蝕與防護(hù)地下金屬管道腐蝕與防護(hù) 98當(dāng)當(dāng)R R值很大時，則腐蝕受到電阻控制，即歐姆控制值很大時，則腐蝕受到電阻控制，即歐姆控制地下金屬管道腐蝕與防護(hù)地下金屬管道腐蝕與防護(hù) 991.5.5 去極化去極化（1）基本概念）基本概念q消除或削弱電極極化的作用稱為消除或削弱電極極化的作用稱為去極化作用去極化作用。q參與去極化作用的反應(yīng)物質(zhì)稱為參與去極化作用的反應(yīng)物質(zhì)稱為去極化劑去極化劑 ，去極化劑是活，去極化劑是活性劑，它起加速腐蝕的作用。性劑，它起加速腐蝕的作用。q從防腐的角度看，極化的減弱會加速腐蝕，應(yīng)盡量減少去極從防腐的角度看，極化的減弱

18、會加速腐蝕，應(yīng)盡量減少去極化劑和去極化作用?；瘎┖腿O化作用。q對腐蝕電池陽極起極化作用的叫陽極去極化。對腐蝕電池陽極起極化作用的叫陽極去極化。q對陰極起去極化作用的叫陰極去極化。對陰極起去極化作用的叫陰極去極化。地下金屬管道腐蝕與防護(hù)地下金屬管道腐蝕與防護(hù) 100（2）陽極去極化的原因）陽極去極化的原因 1 1）陽極鈍化膜被破壞）陽極鈍化膜被破壞 2 2）陽極產(chǎn)物金屬離子加速離開金屬）陽極產(chǎn)物金屬離子加速離開金屬/ /溶液界面，減少了金屬離子溶液界面，減少了金屬離子的濃度。的濃度。 例如，絡(luò)合作用，形成金屬離子絡(luò)合物，促使金屬離子濃度降低。例如，絡(luò)合作用，形成金屬離子絡(luò)合物，促使金屬離子濃度

19、降低。（3）陰極去極化的原因）陰極去極化的原因 1 1）陰極上積累的負(fù)電荷得到釋放）陰極上積累的負(fù)電荷得到釋放 所有能在陰極上獲得電子的過程都能使陰極去極化，使陰極電位所有能在陰極上獲得電子的過程都能使陰極去極化，使陰極電位向正方向變化。陰極上的還原反應(yīng)是去極化，是消耗電荷的反應(yīng)。向正方向變化。陰極上的還原反應(yīng)是去極化，是消耗電荷的反應(yīng)。地下金屬管道腐蝕與防護(hù)地下金屬管道腐蝕與防護(hù) 101u離子的還原離子的還原2CueCu222HeH32FeeFe2CueCu32222NOHeNOH O地下金屬管道腐蝕與防護(hù)地下金屬管道腐蝕與防護(hù) 102u中性分子的還原中性分子的還原22244OH OeOH2

20、22CIeCI22()()Fe OHeFe OHOH2222MnOH OeMnOOH342232Fe OH OeFeOOH地下金屬管道腐蝕與防護(hù)地下金屬管道腐蝕與防護(hù) 1032) 使去極化劑容易到達(dá)陰極以及陰極反應(yīng)產(chǎn)物容易迅速離開陰使去極化劑容易到達(dá)陰極以及陰極反應(yīng)產(chǎn)物容易迅速離開陰極極例如，攪拌、加絡(luò)合劑可使陰極過程進(jìn)行的更快。例如，攪拌、加絡(luò)合劑可使陰極過程進(jìn)行的更快。陰極去極化作用對腐蝕影響極大，往往比陽極去極化作用更陰極去極化作用對腐蝕影響極大，往往比陽極去極化作用更為突出。為突出。在實際的腐蝕問題中，陰極去極化反應(yīng)絕大多數(shù)屬于氫離子在實際的腐蝕問題中，陰極去極化反應(yīng)絕大多數(shù)屬于氫離子

21、去極化和氧去極化，并起控制作用。去極化和氧去極化，并起控制作用。地下金屬管道腐蝕與防護(hù)地下金屬管道腐蝕與防護(hù) 104（4）氫去極化與析氫腐蝕）氫去極化與析氫腐蝕以氫離子還原反應(yīng)為陰極過程的腐蝕，稱為氫去極化腐蝕。以氫離子還原反應(yīng)為陰極過程的腐蝕，稱為氫去極化腐蝕。陰極反應(yīng)：陰極反應(yīng)：222HeH地下金屬管道腐蝕與防護(hù)地下金屬管道腐蝕與防護(hù) 1055.氧去極化和耗氧腐蝕氧去極化和耗氧腐蝕在中性和堿性溶液中，由于氫離子濃度較小，析氫反應(yīng)的電在中性和堿性溶液中，由于氫離子濃度較小，析氫反應(yīng)的電位較負(fù)，一般金屬腐蝕過程的陰極反應(yīng)往往不是析氫而是溶位較負(fù)，一般金屬腐蝕過程的陰極反應(yīng)往往不是析氫而是溶解在

22、溶液中的氧的還原反應(yīng)，此時作為腐蝕去極化劑的是氧解在溶液中的氧的還原反應(yīng)，此時作為腐蝕去極化劑的是氧分子，故這類腐蝕稱為氧去極化腐蝕。分子，故這類腐蝕稱為氧去極化腐蝕。22224OH OeOH22224OH OeOH地下金屬管道腐蝕與防護(hù)地下金屬管道腐蝕與防護(hù) 106氧的腐蝕很嚴(yán)重，影響因素也很多，如氧的腐蝕很嚴(yán)重，影響因素也很多，如O O2 2的擴(kuò)散程度，陰極的擴(kuò)散程度，陰極面積越大，吸氧強(qiáng)，去極化大，腐蝕嚴(yán)重。面積越大，吸氧強(qiáng)，去極化大，腐蝕嚴(yán)重。在宏觀腐蝕電池中只要陰極相對陽極面積增加，陽極金屬的在宏觀腐蝕電池中只要陰極相對陽極面積增加，陽極金屬的腐蝕速度就會顯著增大。所以，從防腐的觀點

23、來講，大陰極，腐蝕速度就會顯著增大。所以，從防腐的觀點來講，大陰極，小陽極是最不利的情況。小陽極是最不利的情況。地下金屬管道腐蝕與防護(hù)地下金屬管道腐蝕與防護(hù) 1071.6 金屬的鈍化金屬的鈍化1.6.1 鈍化現(xiàn)象鈍化現(xiàn)象 金屬和合金在特殊的條件下，金屬表面從活性溶解狀態(tài)變成金屬和合金在特殊的條件下，金屬表面從活性溶解狀態(tài)變成非常耐蝕的狀態(tài)。這種表面狀態(tài)的突變過程稱為金屬的鈍化。非常耐蝕的狀態(tài)。這種表面狀態(tài)的突變過程稱為金屬的鈍化。 鈍化現(xiàn)象：把鐵片放到稀硝酸中，它會劇烈的溶解，且鐵的鈍化現(xiàn)象：把鐵片放到稀硝酸中，它會劇烈的溶解，且鐵的溶解速度隨硝酸濃度的增加而迅速增加，當(dāng)硝酸濃度增加到溶解速度

24、隨硝酸濃度的增加而迅速增加，當(dāng)硝酸濃度增加到30%-40%30%-40%溶解達(dá)到最大，若繼續(xù)增大硝酸的濃度（溶解達(dá)到最大，若繼續(xù)增大硝酸的濃度（ 40% 40%）鐵）鐵的溶解度卻突然成倍的下降。的溶解度卻突然成倍的下降。地下金屬管道腐蝕與防護(hù)地下金屬管道腐蝕與防護(hù) 1081.6.2 鈍化的特征鈍化的特征 （1）鈍化類型）鈍化類型化學(xué)鈍化：在在強(qiáng)氧化劑（如硝酸、硝酸銀、氯酸、重鉻酸化學(xué)鈍化：在在強(qiáng)氧化劑（如硝酸、硝酸銀、氯酸、重鉻酸鉀及氧等）中的鈍化，屬化學(xué)因素引起的鈍化，稱為化學(xué)鈍鉀及氧等）中的鈍化，屬化學(xué)因素引起的鈍化，稱為化學(xué)鈍化?；?。電化學(xué)鈍化：外加電流引起的陽極極化時的鈍化，電極電位電

25、化學(xué)鈍化：外加電流引起的陽極極化時的鈍化，電極電位正移，屬于電化學(xué)因素引起的鈍化。正移，屬于電化學(xué)因素引起的鈍化。地下金屬管道腐蝕與防護(hù)地下金屬管道腐蝕與防護(hù) 109（2）鈍化特征）鈍化特征 1）金屬鈍化的難易程度與鈍化劑，金屬本性和溫度等有關(guān)。）金屬鈍化的難易程度與鈍化劑，金屬本性和溫度等有關(guān)。u某些金屬在非氧化性介質(zhì)中也可發(fā)生鈍化，如鎂可以在氫氟某些金屬在非氧化性介質(zhì)中也可發(fā)生鈍化，如鎂可以在氫氟酸中鈍化，鉬和鈮可在鹽酸中鈍化等。酸中鈍化，鉬和鈮可在鹽酸中鈍化等。u不同金屬具有不同的鈍化趨勢，一些工業(yè)常用金屬的鈍化趨不同金屬具有不同的鈍化趨勢，一些工業(yè)常用金屬的鈍化趨勢按下列順序依次減小：

26、勢按下列順序依次減小： 表表示鈍化傾向的難易程度，并不代表它們的耐蝕性亦是依次遞示鈍化傾向的難易程度，并不代表它們的耐蝕性亦是依次遞減的。某些鈍化金屬如在空氣中也能鈍化，稱為自鈍化金屬。減的。某些鈍化金屬如在空氣中也能鈍化，稱為自鈍化金屬。u溶液溫度升高，金屬鈍化愈難。溶液溫度升高，金屬鈍化愈難。 ,TiAl Cr Mo Mg Ni Fe Mn Zn Pb Cu地下金屬管道腐蝕與防護(hù)地下金屬管道腐蝕與防護(hù) 110（2）金屬鈍化后電位往正方向急劇上升，這是金屬轉(zhuǎn)化為鈍態(tài)）金屬鈍化后電位往正方向急劇上升，這是金屬轉(zhuǎn)化為鈍態(tài)后普遍出現(xiàn)的一個現(xiàn)象。后普遍出現(xiàn)的一個現(xiàn)象。uFeFe鈍化后：鈍化后：0.5

27、0.50.2v+0.50.2v+0.5+1.0v+1.0vuCrCr鈍化后鈍化后: : 0.60.60.4v+0.80.4v+0.8+1.0v+1.0vu鈍化后金屬電位幾乎接近于貴金屬等。鈍化后金屬電位幾乎接近于貴金屬等。（3）金屬鈍態(tài)與活態(tài)之間的轉(zhuǎn)換往往具有一定程度的不可逆性。）金屬鈍態(tài)與活態(tài)之間的轉(zhuǎn)換往往具有一定程度的不可逆性。u如將在濃硝酸中鈍化后的鐵轉(zhuǎn)置到本來不可能致鈍化的稀硝如將在濃硝酸中鈍化后的鐵轉(zhuǎn)置到本來不可能致鈍化的稀硝酸中，仍能保持一定的鈍態(tài)穩(wěn)定性，其穩(wěn)定程度取決于鈍化酸中，仍能保持一定的鈍態(tài)穩(wěn)定性，其穩(wěn)定程度取決于鈍化劑的氧化性和作用時間。劑的氧化性和作用時間。 地下金屬管

28、道腐蝕與防護(hù)地下金屬管道腐蝕與防護(hù) 1111.6.3 鈍化特性曲線鈍化特性曲線地下金屬管道腐蝕與防護(hù)地下金屬管道腐蝕與防護(hù) 112uAB電流隨電位升高而增大，處于金屬活化溶解區(qū)（金屬以低價電流隨電位升高而增大，處于金屬活化溶解區(qū)（金屬以低價形式溶解）形式溶解）uBC電流急劇下降，處于不穩(wěn)定狀態(tài)，為活化電流急劇下降，處于不穩(wěn)定狀態(tài)，為活化/鈍化過渡區(qū)，在鈍化過渡區(qū)，在此電位區(qū)間，金屬表面狀態(tài)發(fā)生急劇變化，并處于不穩(wěn)定狀態(tài)。此電位區(qū)間，金屬表面狀態(tài)發(fā)生急劇變化，并處于不穩(wěn)定狀態(tài)。uCD隨著電位的正移電流幾乎保持不變，是穩(wěn)定鈍化區(qū)（金屬表隨著電位的正移電流幾乎保持不變，是穩(wěn)定鈍化區(qū)（金屬表面上形成了

29、鈍化膜，阻礙了金屬的溶解過程，這個電位區(qū)間中，面上形成了鈍化膜，阻礙了金屬的溶解過程，這個電位區(qū)間中，存在著金屬離子的向外擴(kuò)散過程，極微量溶解，以及存在著金屬離子的向外擴(kuò)散過程，極微量溶解，以及 的再氧化過程）的再氧化過程）uDE電流再次隨著電位升高而增大，為過鈍化區(qū)。（發(fā)生析氧反電流再次隨著電位升高而增大，為過鈍化區(qū)。（發(fā)生析氧反應(yīng)應(yīng) 或通常是由于形成可溶性的高價金屬離子引起鈍化膜的破壞。）或通常是由于形成可溶性的高價金屬離子引起鈍化膜的破壞。）23FeFee224204OHOHe地下金屬管道腐蝕與防護(hù)地下金屬管道腐蝕與防護(hù) 113u相應(yīng)于相應(yīng)于B點的電流為臨界鈍化電流，也稱為致鈍電流點的電

30、流為臨界鈍化電流，也稱為致鈍電流ic，相，相應(yīng)的電位為致鈍電位應(yīng)的電位為致鈍電位Ec；相應(yīng)于穩(wěn)定鈍化區(qū)的電流稱為維鈍；相應(yīng)于穩(wěn)定鈍化區(qū)的電流稱為維鈍電流電流ip,相應(yīng)于相應(yīng)于D點的電位稱為過鈍電位點的電位稱為過鈍電位Etp。地下金屬管道腐蝕與防護(hù)地下金屬管道腐蝕與防護(hù) 1141.6.4 鈍化理論鈍化理論 （1 1）成相膜理論）成相膜理論 認(rèn)為金屬鈍態(tài)是由于金屬和介質(zhì)作用時在金屬表面上生成一認(rèn)為金屬鈍態(tài)是由于金屬和介質(zhì)作用時在金屬表面上生成一種非常薄的、致密的、覆蓋性良好的保護(hù)膜，這種保護(hù)膜作種非常薄的、致密的、覆蓋性良好的保護(hù)膜，這種保護(hù)膜作為一個獨立相存在，通常是氧和金屬的化合物，并把金屬與

31、為一個獨立相存在，通常是氧和金屬的化合物，并把金屬與溶液機(jī)械地隔開，使金屬的溶解速度大大降低，亦即使金屬溶液機(jī)械地隔開，使金屬的溶解速度大大降低，亦即使金屬轉(zhuǎn)變?yōu)殁g態(tài)。轉(zhuǎn)變?yōu)殁g態(tài)。 地下金屬管道腐蝕與防護(hù)地下金屬管道腐蝕與防護(hù) 115 （2 2）吸附理論）吸附理論金屬表面金屬表面( (或部分表面或部分表面) )上形成了氧或含氧粒子的吸附層，使上形成了氧或含氧粒子的吸附層，使金屬表面的化學(xué)結(jié)合力飽和，陽極反應(yīng)活化能增大，因而金金屬表面的化學(xué)結(jié)合力飽和，陽極反應(yīng)活化能增大，因而金屬溶解速度降低。即吸附理論強(qiáng)調(diào)了鈍化是金屬反應(yīng)能力降屬溶解速度降低。即吸附理論強(qiáng)調(diào)了鈍化是金屬反應(yīng)能力降低造成的，而不是

32、膜的機(jī)械隔離。低造成的，而不是膜的機(jī)械隔離。吸附層的產(chǎn)生吸附層的產(chǎn)生(1)(1)使得金屬本身的反應(yīng)能力顯著降低；（使得金屬本身的反應(yīng)能力顯著降低；（2 2）在金屬表面上所形成的氧的吸附層，能將原來吸附著的在金屬表面上所形成的氧的吸附層，能將原來吸附著的H H2 2O O分子層排擠掉，因而使金屬離子水化的速度降低；（分子層排擠掉，因而使金屬離子水化的速度降低；（3 3）也）也有人認(rèn)為氧吸附層增加了金屬陽極過程的電位，電位正移，有人認(rèn)為氧吸附層增加了金屬陽極過程的電位，電位正移，結(jié)果使金屬陽極變穩(wěn)定了。結(jié)果使金屬陽極變穩(wěn)定了。地下金屬管道腐蝕與防護(hù)地下金屬管道腐蝕與防護(hù) 1161.6.5 鈍化膜的

33、破壞鈍化膜的破壞 1.化學(xué)、電化學(xué)破壞鈍化膜化學(xué)、電化學(xué)破壞鈍化膜溶液中的活性陰離子對鈍化膜的破壞作用。常見的溶液中的活性陰離子對鈍化膜的破壞作用。常見的是鹵素離子、是鹵素離子、OHOH- -、SCNSCN- -（硫氰根）等。（硫氰根）等。ClCl- -對鈍化對鈍化膜的破壞作用最為突出。膜的破壞作用最為突出。ClCl- -半徑小，活性大，穿透力強(qiáng)。半徑小，活性大，穿透力強(qiáng)。地下金屬管道腐蝕與防護(hù)地下金屬管道腐蝕與防護(hù) 1172.機(jī)械應(yīng)力引起的鈍化膜的破壞機(jī)械應(yīng)力引起的鈍化膜的破壞膜兩側(cè)的高電場強(qiáng)度會產(chǎn)生可觀的電場作用力，導(dǎo)膜兩側(cè)的高電場強(qiáng)度會產(chǎn)生可觀的電場作用力，導(dǎo)致膜的破壞；致膜的破壞；膜厚

34、度增加，膜的表面張力下降，使膜的穩(wěn)定性下膜厚度增加，膜的表面張力下降，使膜的穩(wěn)定性下降。降。機(jī)械損傷，引起活化機(jī)械損傷，引起活化地下金屬管道腐蝕與防護(hù)地下金屬管道腐蝕與防護(hù) 1181.7 影響腐蝕速度的因素影響腐蝕速度的因素 內(nèi)在和外界因素內(nèi)在和外界因素直接或間接影響電極過程直接或間接影響電極過程影響金影響金屬的腐蝕速度屬的腐蝕速度 1合金成分的影響合金成分的影響 單相合金的腐蝕速度與合金成分的含量之間有一種特殊單相合金的腐蝕速度與合金成分的含量之間有一種特殊的規(guī)律的規(guī)律 n/8規(guī)律，即合金成分的含量（原子百分?jǐn)?shù)）規(guī)律，即合金成分的含量（原子百分?jǐn)?shù)）等于等于12.5%、25%，固溶體的耐蝕性才

35、能突然提高，固溶體的耐蝕性才能突然提高，又稱穩(wěn)定性階升規(guī)律。又稱穩(wěn)定性階升規(guī)律。地下金屬管道腐蝕與防護(hù)地下金屬管道腐蝕與防護(hù) 1192兩相或多相合金兩相或多相合金 各相有不同的地位，在合金表面形成腐蝕電池各相有不同的地位，在合金表面形成腐蝕電池3變形及應(yīng)力變形及應(yīng)力 加速腐蝕，在許多場合下還能產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕破裂加速腐蝕，在許多場合下還能產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕破裂4金屬表面狀態(tài)金屬表面狀態(tài) （ 粗糙粗糙光滑）光滑） 5介質(zhì)的介質(zhì)的pH值值 （具體情況具體分析）（具體情況具體分析）6溶液成分溶液成分 （具體情況具體分析）（具體情況具體分析）地下金屬管道腐蝕與防護(hù)地下金屬管道腐蝕與防護(hù) 1207溫度溫度 一般來

36、說一般來說T腐蝕加劇（增加反應(yīng)速度）腐蝕加?。ㄔ黾臃磻?yīng)速度）8壓力壓力 P腐蝕加劇（電化學(xué)過程中氣體溶解度隨壓力增加而增大腐蝕加?。娀瘜W(xué)過程中氣體溶解度隨壓力增加而增大的緣故）的緣故）9溶液運(yùn)動速度溶液運(yùn)動速度 v 腐蝕加劇（加強(qiáng)物質(zhì)對流與擴(kuò)散，加強(qiáng)腐蝕產(chǎn)物的去除腐蝕加劇（加強(qiáng)物質(zhì)對流與擴(kuò)散，加強(qiáng)腐蝕產(chǎn)物的去除和沖壞保護(hù)膜）和沖壞保護(hù)膜）10設(shè)備結(jié)構(gòu)的影響設(shè)備結(jié)構(gòu)的影響 設(shè)備或管線的死角處引起積液，積垢，局部過程設(shè)備或管線的死角處引起積液，積垢，局部過程 11 雜散電流雜散電流電蝕電蝕地下金屬管道腐蝕與防護(hù)地下金屬管道腐蝕與防護(hù) 121 金屬材料暴露在空氣中，由空氣中的水和氧氣等的電化金屬材

37、料暴露在空氣中，由空氣中的水和氧氣等的電化學(xué)作用而引起的腐蝕稱為學(xué)作用而引起的腐蝕稱為大氣腐蝕大氣腐蝕 。1.9 自然環(huán)境中的腐蝕自然環(huán)境中的腐蝕 概述概述 在腐蝕學(xué)科中，常把大氣分為在腐蝕學(xué)科中，常把大氣分為海洋海洋、工業(yè)工業(yè)、城市城市、農(nóng)村農(nóng)村大氣大氣四類（根據(jù)地域劃分），其中的海洋大氣腐蝕最為嚴(yán)重，四類（根據(jù)地域劃分），其中的海洋大氣腐蝕最為嚴(yán)重，工業(yè)大氣、城市大氣次之，農(nóng)村大氣最輕。工業(yè)大氣、城市大氣次之，農(nóng)村大氣最輕。 日常生活中，?？煽吹胶＿叧鞘凶孕熊嚾︿P蝕比內(nèi)陸的日常生活中，?？煽吹胶＿叧鞘凶孕熊嚾︿P蝕比內(nèi)陸的嚴(yán)重的多，據(jù)文獻(xiàn)介紹鋼在海岸的腐蝕比在沙漠中大嚴(yán)重的多，據(jù)文獻(xiàn)介紹鋼在

38、海岸的腐蝕比在沙漠中大400500倍；工業(yè)大氣比沙漠區(qū)的腐蝕可能大倍；工業(yè)大氣比沙漠區(qū)的腐蝕可能大50至至 100倍倍。1.9.1 大氣腐蝕大氣腐蝕地下金屬管道腐蝕與防護(hù)地下金屬管道腐蝕與防護(hù) 122 工業(yè)大氣、城市大氣的腐蝕性超過農(nóng)村大氣，主要原因工業(yè)大氣、城市大氣的腐蝕性超過農(nóng)村大氣，主要原因是空氣污染嚴(yán)重，含有大量的腐蝕性氣體，如是空氣污染嚴(yán)重，含有大量的腐蝕性氣體，如SO2、CO2等。等。 海洋大氣因其含有鹽分及海水的蒸發(fā)使其腐蝕性較之工海洋大氣因其含有鹽分及海水的蒸發(fā)使其腐蝕性較之工業(yè)和城市大氣都嚴(yán)重。業(yè)和城市大氣都嚴(yán)重。地下金屬管道腐蝕與防護(hù)地下金屬管道腐蝕與防護(hù) 123 大氣腐蝕

39、是一種電化學(xué)過程，對于大氣的腐蝕性，有時不能大氣腐蝕是一種電化學(xué)過程，對于大氣的腐蝕性，有時不能光看某些腐蝕性氣體的含量和降塵量的大小，如沈陽大氣污染中光看某些腐蝕性氣體的含量和降塵量的大小，如沈陽大氣污染中SO2最大濃度達(dá)最大濃度達(dá)1.38mg/m3，降塵量高達(dá)，降塵量高達(dá)953mg/m2，五年合計相對，五年合計相對濕度濕度70的天數(shù)為的天數(shù)為619天；上海大氣中天；上海大氣中SO2最大濃度為最大濃度為0.19mg/m2，五年合計相對濕度五年合計相對濕度70的天數(shù)為的天數(shù)為1162天，且氣溫比沈陽高。天，且氣溫比沈陽高。 實驗結(jié)果表明腐蝕以上海比沈陽嚴(yán)重。因為上海濕度大的天實驗結(jié)果表明腐蝕以

40、上海比沈陽嚴(yán)重。因為上海濕度大的天數(shù)比沈陽高一倍。數(shù)比沈陽高一倍。 大氣腐蝕是一個綜合作用的結(jié)果，在分析大氣腐蝕性時，通大氣腐蝕是一個綜合作用的結(jié)果，在分析大氣腐蝕性時，通常碳鋼的大氣腐蝕速率取決于常碳鋼的大氣腐蝕速率取決于濕度、溫度、降水量、凝露以及大濕度、溫度、降水量、凝露以及大氣組成、灰塵、含鹽量、大氣污染氣組成、灰塵、含鹽量、大氣污染等。等。 地下金屬管道腐蝕與防護(hù)地下金屬管道腐蝕與防護(hù) 124 1. 分類分類 根據(jù)大氣中水汽與金屬表面反應(yīng)速度不同，把大氣腐蝕分根據(jù)大氣中水汽與金屬表面反應(yīng)速度不同，把大氣腐蝕分為三類：為三類：（1）干大氣腐蝕）干大氣腐蝕q指在非常干燥的空氣中，金屬表面

41、不存在液膜層時的腐蝕指在非常干燥的空氣中，金屬表面不存在液膜層時的腐蝕（未形成連續(xù)電解液）。（未形成連續(xù)電解液）。（2）潮大氣腐蝕）潮大氣腐蝕q當(dāng)相對濕度足夠高，金屬表面存在肉眼看不見的薄液膜層當(dāng)相對濕度足夠高，金屬表面存在肉眼看不見的薄液膜層時發(fā)生的腐蝕。時發(fā)生的腐蝕。（3）濕大氣腐蝕）濕大氣腐蝕q在金屬表面存在著肉眼可見的凝結(jié)水膜時的腐蝕。在金屬表面存在著肉眼可見的凝結(jié)水膜時的腐蝕。 地下金屬管道腐蝕與防護(hù)地下金屬管道腐蝕與防護(hù) 125圖2-1 大氣腐蝕與金屬表面上水膜層厚度之間的關(guān)系 一水膜厚度=110nm的區(qū)域；一水膜厚度=10nm1m的區(qū)域；一水膜厚度=1m1mm的區(qū)域；一水膜厚度1

42、mm地下金屬管道腐蝕與防護(hù)地下金屬管道腐蝕與防護(hù) 1262. 大氣腐蝕的電化學(xué)過程大氣腐蝕的電化學(xué)過程 q特點：金屬處于薄層電解液下的腐蝕過程特點：金屬處于薄層電解液下的腐蝕過程v大氣腐蝕時陰極去極化過程主要是依靠氧的去極化作用，大氣腐蝕時陰極去極化過程主要是依靠氧的去極化作用，大氣腐蝕的陽極過程在薄液膜下會受到較大的阻礙（陽大氣腐蝕的陽極過程在薄液膜下會受到較大的阻礙（陽極鈍化，金屬離子水化過程的困難是造成陽極極化的主極鈍化，金屬離子水化過程的困難是造成陽極極化的主要原因）。要原因）。q結(jié)論：隨液膜變薄大氣腐蝕的陰極過程將更容易進(jìn)行，相反結(jié)論：隨液膜變薄大氣腐蝕的陰極過程將更容易進(jìn)行，相反陽

43、極過程變得較為困難。陽極過程變得較為困難。地下金屬管道腐蝕與防護(hù)地下金屬管道腐蝕與防護(hù) 1273.大大氣腐蝕的影響因素氣腐蝕的影響因素（1）結(jié)露）結(jié)露q當(dāng)金屬表面處在比的它溫度高的空氣中，這時空氣中的水當(dāng)金屬表面處在比的它溫度高的空氣中，這時空氣中的水蒸汽將以液態(tài)凝結(jié)在金屬表面上，這種現(xiàn)象稱為結(jié)露（例蒸汽將以液態(tài)凝結(jié)在金屬表面上，這種現(xiàn)象稱為結(jié)露（例空調(diào)器的排水器）?？照{(diào)器的排水器）。 地下金屬管道腐蝕與防護(hù)地下金屬管道腐蝕與防護(hù) 128（2）濕度）濕度q臨界濕度臨界濕度：大氣腐蝕速度劇增時的大氣相對濕度值稱為臨：大氣腐蝕速度劇增時的大氣相對濕度值稱為臨界濕度。在臨界濕度附近結(jié)露和氣溫變化有關(guān)

44、。界濕度。在臨界濕度附近結(jié)露和氣溫變化有關(guān)。q據(jù)統(tǒng)計結(jié)果表明，在其它條件相同時，平均氣溫高的地區(qū)，據(jù)統(tǒng)計結(jié)果表明，在其它條件相同時，平均氣溫高的地區(qū)，大氣腐蝕速度較大。大氣腐蝕速度較大。地下金屬管道腐蝕與防護(hù)地下金屬管道腐蝕與防護(hù) 129（3）降雨量：）降雨量：q影響原因影響原因：v降雨后空氣濕度上升。降雨后空氣濕度上升。v雨水沾濕表面。雨水沾濕表面。v沖刷破壞腐蝕產(chǎn)物保護(hù)層而促進(jìn)腐蝕。沖刷破壞腐蝕產(chǎn)物保護(hù)層而促進(jìn)腐蝕。q結(jié)論結(jié)論：雨水多的地區(qū)，空氣潮濕，金屬的腐蝕比較嚴(yán)重。：雨水多的地區(qū)，空氣潮濕，金屬的腐蝕比較嚴(yán)重。地下金屬管道腐蝕與防護(hù)地下金屬管道腐蝕與防護(hù) 130（4）大氣成分：（主要

45、討論其中雜質(zhì)成分）大氣成分：（主要討論其中雜質(zhì)成分）qSO2v大氣污染物質(zhì)中，大氣污染物質(zhì)中，SO2影響最大，且冬季污染更嚴(yán)重。影響最大，且冬季污染更嚴(yán)重。v來源：石油，煤為燃料的廢氣。來源：石油，煤為燃料的廢氣。v例：鐵，鋅金屬在含例：鐵，鋅金屬在含SO2大氣中生成易溶的硫酸鹽產(chǎn)物，大氣中生成易溶的硫酸鹽產(chǎn)物，其腐蝕速度和大氣中其腐蝕速度和大氣中SO2含量成直線關(guān)系上升。含量成直線關(guān)系上升。地下金屬管道腐蝕與防護(hù)地下金屬管道腐蝕與防護(hù) 131qNaCl的影響（指海水水滴）的影響（指海水水滴）v影響原因：影響原因：NaCl顆粒它具有吸濕作用，增大了表面液膜顆粒它具有吸濕作用，增大了表面液膜層的

46、導(dǎo)電，層的導(dǎo)電，Cl離子本身有很強(qiáng)的侵蝕性，因而使腐蝕變離子本身有很強(qiáng)的侵蝕性，因而使腐蝕變得嚴(yán)重。得嚴(yán)重。q固體塵粒影響固體塵粒影響影響原因：影響原因：v塵粒本身具有腐蝕性。塵粒本身具有腐蝕性。v塵粒本身無腐蝕作用，但能吸附腐蝕性物質(zhì)。塵粒本身無腐蝕作用，但能吸附腐蝕性物質(zhì)。v塵粒本身無腐蝕作用，它落在金屬上會形成縫隙而凝結(jié)塵粒本身無腐蝕作用，它落在金屬上會形成縫隙而凝結(jié)水分形成氧濃差的局部腐蝕條件。水分形成氧濃差的局部腐蝕條件。地下金屬管道腐蝕與防護(hù)地下金屬管道腐蝕與防護(hù) 1324 .防止大氣腐蝕的方法防止大氣腐蝕的方法 q在碳鋼中加入某些合金元素在碳鋼中加入某些合金元素q采用有機(jī)或無機(jī)涂

47、層，金屬鍍層采用有機(jī)或無機(jī)涂層，金屬鍍層q采用氣相緩蝕劑采用氣相緩蝕劑q降低大氣濕度降低大氣濕度 q合理設(shè)計構(gòu)件、防止縫隙中存水、去除金屬表面合理設(shè)計構(gòu)件、防止縫隙中存水、去除金屬表面灰塵等?；覊m等。地下金屬管道腐蝕與防護(hù)地下金屬管道腐蝕與防護(hù) 133 水腐蝕指自然界中存在的水（如海水、江河水、雨水、水腐蝕指自然界中存在的水（如海水、江河水、雨水、地下水等）對金屬構(gòu)件和設(shè)備產(chǎn)生的腐蝕作用。這些水大部地下水等）對金屬構(gòu)件和設(shè)備產(chǎn)生的腐蝕作用。這些水大部分為近中性介質(zhì)，其腐蝕過程的去極化劑為溶解氧，在某些分為近中性介質(zhì)，其腐蝕過程的去極化劑為溶解氧，在某些受污染的或含有受污染的或含有H2S水介質(zhì)中

48、，還會發(fā)生水介質(zhì)中，還會發(fā)生H+還原的過程。其還原的過程。其腐蝕反應(yīng)為：腐蝕反應(yīng)為：1.9.2 自然水腐蝕自然水腐蝕地下金屬管道腐蝕與防護(hù)地下金屬管道腐蝕與防護(hù) 134q在水介質(zhì)中，除了發(fā)生在水介質(zhì)中，除了發(fā)生一般的電化學(xué)腐蝕一般的電化學(xué)腐蝕外，某些條件下外，某些條件下（如厭氧環(huán)境）也會發(fā)生（如厭氧環(huán)境）也會發(fā)生微生物腐蝕微生物腐蝕。v 微生物主要為真菌、藻類和細(xì)菌微生物主要為真菌、藻類和細(xì)菌，一般真菌和藻類并不，一般真菌和藻類并不直接引起金屬的腐蝕，但它們的分泌物或沉積物下金屬直接引起金屬的腐蝕，但它們的分泌物或沉積物下金屬表面則常發(fā)生腐蝕。表面則常發(fā)生腐蝕。v 細(xì)菌主要指產(chǎn)粘泥細(xì)菌、鐵沉積

49、細(xì)菌、產(chǎn)硫化物細(xì)菌和細(xì)菌主要指產(chǎn)粘泥細(xì)菌、鐵沉積細(xì)菌、產(chǎn)硫化物細(xì)菌和產(chǎn)酸細(xì)菌產(chǎn)酸細(xì)菌，它們引起的金屬腐蝕速率較大，除了鈦合金，它們引起的金屬腐蝕速率較大，除了鈦合金具有耐微生物腐蝕能力外，其他合金幾乎都發(fā)生過微生具有耐微生物腐蝕能力外，其他合金幾乎都發(fā)生過微生物腐蝕的實例。物腐蝕的實例。 地下金屬管道腐蝕與防護(hù)地下金屬管道腐蝕與防護(hù) 135q水介質(zhì)中的腐蝕形態(tài)可分為水介質(zhì)中的腐蝕形態(tài)可分為均勻腐蝕、點蝕、電偶均勻腐蝕、點蝕、電偶腐蝕、縫隙腐蝕、晶間腐蝕、選擇性腐蝕、磨損腐腐蝕、縫隙腐蝕、晶間腐蝕、選擇性腐蝕、磨損腐蝕、應(yīng)力腐蝕和氫損傷蝕、應(yīng)力腐蝕和氫損傷等。不同的合金在不同的水等。不同的合金在

50、不同的水介質(zhì)中其腐蝕形態(tài)是不一樣的。介質(zhì)中其腐蝕形態(tài)是不一樣的。 地下金屬管道腐蝕與防護(hù)地下金屬管道腐蝕與防護(hù) 1361.淡水腐蝕淡水腐蝕q 淡水的種類很多，通?？煞值姆N類很多，通常可分地下水、地表水地下水、地表水。地表水中。地表水中又有湖水、河水。又有湖水、河水。q 淡水的腐蝕性變化很大，淡水的腐蝕性變化很大，主要主要受受溶解氧含量、硬度、堿溶解氧含量、硬度、堿度、氯化物濃度、硫酸根濃度、硫化物含量、流速和溫度、氯化物濃度、硫酸根濃度、硫化物含量、流速和溫度度等影響。等影響。 地下金屬管道腐蝕與防護(hù)地下金屬管道腐蝕與防護(hù) 137223222222222OHFeO或O.HOFeOOHFe）

51、OH（FeOH2Fe溶液中H2e2H2(OH)2eOHO21陰極反應(yīng)2eFeFe陽極反應(yīng)鋼鋼鐵鐵腐腐蝕蝕q淡水中腐蝕性質(zhì)淡水中腐蝕性質(zhì)：電化學(xué)腐蝕過程，溶液中：電化學(xué)腐蝕過程，溶液中金屬離子濃度金屬離子濃度低低陽極過程陽極過程容易進(jìn)行，通常容易進(jìn)行，通常受陰極過程所控制受陰極過程所控制。 地下金屬管道腐蝕與防護(hù)地下金屬管道腐蝕與防護(hù) 138q環(huán)境因素環(huán)境因素：v pH值值 在在pH=49的范圍內(nèi)，腐蝕速率與水的的范圍內(nèi)，腐蝕速率與水的pH值無關(guān)（鋼值無關(guān)（鋼表面有一層保護(hù)膜）。表面有一層保護(hù)膜）。v 溶氧溶氧淡水的腐蝕受陰極過程控制，除酸性較強(qiáng)的水以外，淡水的腐蝕受陰極過程控制，除酸性較強(qiáng)的水

52、以外，其腐蝕速度與溶氧量及氧的消耗成正比。其腐蝕速度與溶氧量及氧的消耗成正比。地下金屬管道腐蝕與防護(hù)地下金屬管道腐蝕與防護(hù) 139v溶液成分溶液成分水中含鹽量增加（到一定程度），腐蝕加快。水中含鹽量增加（到一定程度），腐蝕加快。一般陽離子對腐蝕影響不大，部分陽離子有緩蝕作用。一般陽離子對腐蝕影響不大，部分陽離子有緩蝕作用。陰離子一般都有害，但有部分例外（陰離子一般都有害，但有部分例外（PO43-、NO2-）。）。v水溫水溫符合一般規(guī)律，溫度符合一般規(guī)律，溫度腐蝕腐蝕地下金屬管道腐蝕與防護(hù)地下金屬管道腐蝕與防護(hù) 140q 對于淡水中的腐蝕一般采用覆蓋層或緩蝕阻垢劑防護(hù)；在對于淡水中的腐蝕一般采用

53、覆蓋層或緩蝕阻垢劑防護(hù)；在微生物腐蝕為主要腐蝕原因時，加入殺生劑和緩蝕劑。微生物腐蝕為主要腐蝕原因時，加入殺生劑和緩蝕劑。 v 流速流速金屬在水中的腐蝕與流速的影響和其它因素的聯(lián)系很復(fù)金屬在水中的腐蝕與流速的影響和其它因素的聯(lián)系很復(fù)雜。雜。基本上遵循以下規(guī)律：初始，流速基本上遵循以下規(guī)律：初始，流速腐蝕腐蝕流速增大到流速增大到一定值，腐蝕一定值，腐蝕 流速繼續(xù)流速繼續(xù)腐蝕腐蝕 地下金屬管道腐蝕與防護(hù)地下金屬管道腐蝕與防護(hù) 141 2. 海水海水 海洋占地球表面積的海洋占地球表面積的71，約為，約為361106Km2，平均水深，平均水深為為3795m，pH值為值為8.l0.2。海水的成分較復(fù)雜，

54、而且隨水的。海水的成分較復(fù)雜，而且隨水的深度而變，含鹽量在深度而變，含鹽量在3.03.5之間，溶解氧量為之間，溶解氧量為38mg/L，并隨水的深度而變化。并隨水的深度而變化。表表2-4 海水的主要成分（氯度海水的主要成分（氯度=19） 地下金屬管道腐蝕與防護(hù)地下金屬管道腐蝕與防護(hù) 142（1）特征：增加導(dǎo)電率，含氧量、含鹽量）特征：增加導(dǎo)電率，含氧量、含鹽量 高高（2）影響海水腐蝕的因素）影響海水腐蝕的因素v所含鹽類及其濃度所含鹽類及其濃度 海水中鹽的種類很多，其中以氯化物的含量最多，約占總海水中鹽的種類很多，其中以氯化物的含量最多，約占總鹽量的鹽量的85以上。其所含鹽量常以鹽度表示，系指以上

55、。其所含鹽量常以鹽度表示，系指1000g海海水中溶解的固體鹽類的克數(shù)。在表層海水中，總鹽度一般水中溶解的固體鹽類的克數(shù)。在表層海水中，總鹽度一般在在3237.5的范圍內(nèi)。含鹽量的多少會直接影響海水的電導(dǎo)的范圍內(nèi)。含鹽量的多少會直接影響海水的電導(dǎo)值。值。地下金屬管道腐蝕與防護(hù)地下金屬管道腐蝕與防護(hù) 143v 溶解的氧量溶解的氧量金屬在海水中的腐蝕過程是受陰極反應(yīng)中氧的去極化作用金屬在海水中的腐蝕過程是受陰極反應(yīng)中氧的去極化作用控制的，因此海水中溶解的氧量是影響腐蝕性的一個重要控制的，因此海水中溶解的氧量是影響腐蝕性的一個重要因素，腐蝕速度隨氧含量的增高而加快。因素，腐蝕速度隨氧含量的增高而加快。

56、海水中的氧含量隨深度的增加而降低，根據(jù)挪威西部海面海水中的氧含量隨深度的增加而降低，根據(jù)挪威西部海面的實測，表面海水中的氧含量為的實測，表面海水中的氧含量為6.26.6molL。v 溫度溫度溫度愈高，金屬在海水中的腐蝕速度愈快。溫度愈高，金屬在海水中的腐蝕速度愈快。海水溫度是隨緯度、季節(jié)和深度不同而變化的。海水溫度是隨緯度、季節(jié)和深度不同而變化的。水溫高處，往往鹽度也高。水溫高處，往往鹽度也高。地下金屬管道腐蝕與防護(hù)地下金屬管道腐蝕與防護(hù) 144v 流速流速 海水的運(yùn)動有助于將空氣中的氧擴(kuò)散到金屬表面，因海水的運(yùn)動有助于將空氣中的氧擴(kuò)散到金屬表面，因此隨著海水運(yùn)動速度的加大，腐蝕速度將加快。此

57、外，此隨著海水運(yùn)動速度的加大，腐蝕速度將加快。此外，挾帶著泥砂的海水對金屬構(gòu)筑物表面的高速沖刷，還挾帶著泥砂的海水對金屬構(gòu)筑物表面的高速沖刷，還會產(chǎn)生會產(chǎn)生“磨蝕磨蝕”。v 海洋生物海洋生物 除了細(xì)菌腐蝕以外，海藻、貝類等海洋生物附著在金除了細(xì)菌腐蝕以外，海藻、貝類等海洋生物附著在金屬表面，阻礙了氧與金屬的接觸，會形成氧的濃差電屬表面，阻礙了氧與金屬的接觸，會形成氧的濃差電池，在構(gòu)筑物上出現(xiàn)坑蝕。池，在構(gòu)筑物上出現(xiàn)坑蝕。 地下金屬管道腐蝕與防護(hù)地下金屬管道腐蝕與防護(hù) 145（3）海水腐蝕的特點）海水腐蝕的特點q 由于海水接近中性，并含有大量的由于海水接近中性，并含有大量的氯離子氯離子，故海水對

58、于鋼鐵，故海水對于鋼鐵等大多數(shù)金屬的腐蝕，其陽極極化的程度很小，等大多數(shù)金屬的腐蝕，其陽極極化的程度很小，腐蝕速度主腐蝕速度主要是由陰極反應(yīng)過程中氧的去極化作用所控制要是由陰極反應(yīng)過程中氧的去極化作用所控制。q 不同的金屬材料在海水中的自然電位與其標(biāo)準(zhǔn)電極電位差異不同的金屬材料在海水中的自然電位與其標(biāo)準(zhǔn)電極電位差異較大，電偶序也有所變化。較大，電偶序也有所變化。q 由于海水的電阻率很小，其腐蝕速率大。由于海水的電阻率很小，其腐蝕速率大。 地下金屬管道腐蝕與防護(hù)地下金屬管道腐蝕與防護(hù) 146q 對于海洋采油平臺和油氣輸送管道的防腐，要特別注意對于海洋采油平臺和油氣輸送管道的防腐，要特別注意海洋海

59、洋大氣帶和飛濺帶大氣帶和飛濺帶的特點。海洋大氣濕度高并含有鹽霧，其腐的特點。海洋大氣濕度高并含有鹽霧，其腐蝕形式主要還是全面腐蝕。蝕形式主要還是全面腐蝕。飛濺區(qū)和潮差區(qū)飛濺區(qū)和潮差區(qū)，構(gòu)筑物受浪花，構(gòu)筑物受浪花和海潮的沖擊，不僅會發(fā)生全面腐蝕，還有坑蝕和沖蝕，需和海潮的沖擊，不僅會發(fā)生全面腐蝕，還有坑蝕和沖蝕，需要采取特殊的防腐保護(hù)層。要采取特殊的防腐保護(hù)層。 q 不同水深處，腐蝕速率不同。不同水深處，腐蝕速率不同。q 將若干塊互不連通的碳鋼小試件放在不同水深處所測得的腐蝕速率將若干塊互不連通的碳鋼小試件放在不同水深處所測得的腐蝕速率與位置的關(guān)系見圖與位置的關(guān)系見圖2-2（a），可見飛濺區(qū)與潮

60、差區(qū)腐蝕最重；在全），可見飛濺區(qū)與潮差區(qū)腐蝕最重；在全浸區(qū)，腐蝕速率隨水深的增加而減小，因為在不同深度處，海水的浸區(qū)，腐蝕速率隨水深的增加而減小，因為在不同深度處，海水的含氧量不同。含氧量不同。地下金屬管道腐蝕與防護(hù)地下金屬管道腐蝕與防護(hù) 147圖圖2-2 腐蝕速率腐蝕速率與水深的關(guān)系與水深的關(guān)系 -海洋大氣；海洋大氣；-飛濺區(qū)；飛濺區(qū)；-潮差區(qū)；潮差區(qū)；-全浸區(qū)；全浸區(qū)；-海泥區(qū)海泥區(qū)需要注意的是，在從海平面一直伸到海底的整個金屬需要注意的是，在從海平面一直伸到海底的整個金屬構(gòu)筑物上，各處的腐蝕速率要比處于同一水深的構(gòu)筑物上，各處的腐蝕速率要比處于同一水深的小構(gòu)件快得多。圖小構(gòu)件快得多。圖3