(完整word版)電偶腐蝕

1、電偶腐蝕簡述電偶腐蝕簡述摘要。 電偶腐蝕 （亦稱接觸腐蝕） ，是指當(dāng)兩種或者兩種以上不同金屬在導(dǎo)電介質(zhì)中接觸后，由于各自電極電位不同而構(gòu)成腐蝕原電池。電偶腐蝕是一種普遍存在的且危害極大的腐蝕形成，它廣泛地存在石油、天然氣、船舶、航空和建筑工業(yè)等行業(yè)中，一旦發(fā)生則極有可能造成嚴(yán)重的損失。 本文主要介紹了關(guān)于電偶腐蝕的基本相關(guān)知識，包括電偶腐蝕的概念、形成原因、影響因素以及如何判斷是否形成了電偶腐蝕及其預(yù)防措施。關(guān)鍵字： 電偶腐蝕；金屬接觸；電位差；預(yù)防措施1. 電偶腐蝕的基本簡介由于腐蝕電位不同，造成同一介質(zhì)中異種金屬接觸處的局部腐蝕，就是電偶腐蝕（galvanic corrosion），亦稱接

2、觸腐蝕或雙金屬腐蝕。當(dāng)兩種或兩種以上不同金屬在導(dǎo)電介質(zhì)中接觸后， 由于各自電極電位不同而構(gòu)成腐蝕原電池，電位較正的金屬為陰極，發(fā)生陰極反應(yīng)，導(dǎo)致其腐蝕過程受到抑制;而電位較負(fù)的金屬為陽極，發(fā)生陽極反應(yīng)，導(dǎo)致其腐蝕過程加速。它是一種危害極為廣泛和可能產(chǎn)生嚴(yán)重?fù)p失的腐蝕形式，廣泛地存在于船舶、 油氣、航空、建筑工業(yè)和醫(yī)療器械中。它會造成熱交換器、船體推進(jìn)器、閥門、冷凝器與醫(yī)學(xué)植入件的腐蝕失效，是一種普遍存在的腐蝕類型。電偶腐蝕往往會誘發(fā)和加速應(yīng)力腐蝕、點(diǎn)蝕、縫隙腐蝕、氫脆等其他各種類型的局部腐蝕，從而加速設(shè)備的破壞。兩種或兩種以上不同電極電位的金屬處于腐蝕介質(zhì)內(nèi)相互接觸而引起的電化學(xué)腐蝕，又稱接觸

3、腐蝕或雙金屬腐蝕。電偶腐蝕原理見圖1。發(fā)生電偶腐蝕時,電極電位較負(fù)的金屬通常會加速腐蝕，而電極電位較正的金屬的腐蝕則會減慢。圖2為現(xiàn)實(shí)中幾個電偶腐蝕的例子。圖 2電偶腐蝕的實(shí)例合金中呈現(xiàn)不同電極電位的金屬相、化合物、 組分元素的貧化或富集區(qū)，以及氧化膜等也都可能與金屬間發(fā)生電偶現(xiàn)象，鈍化與濃差效應(yīng)也會形成電偶型的腐蝕現(xiàn)象，這些微區(qū)中的電偶現(xiàn)象通常稱為腐蝕微電池，不稱作電偶腐蝕。在工程技術(shù)中， 不同金屬的組合是不可避免的，幾乎所有的機(jī)器、設(shè)備和金屬結(jié)構(gòu)件都是由不同的金屬材料部件組合而成，電偶腐蝕非常普遍。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(jìn)行犧牲陽極陰極保護(hù)。2. 電偶腐蝕形成的

4、原因不同金屬接觸產(chǎn)生電偶腐蝕必須具備三個條件：一定的電位差、 存在腐蝕電解液 （形成電子通道）、電連接（金屬間接觸區(qū)） 。三個條件缺一不可。以下用內(nèi)襯不銹鋼復(fù)合鋼管為例。內(nèi)襯不銹鋼復(fù)合鋼管是通過冷滾壓復(fù)合技術(shù),將內(nèi)管為不銹鋼， 外管鍍鋅鋼管復(fù)合而成。它分成：(1) 適量復(fù)合： 復(fù)合界面接合距離用電子顯微鏡測量大于25，復(fù)合強(qiáng)度為大于0.2 MPa ；(2) 過盈復(fù)合：復(fù)合界面接合距離用電子顯微鏡測量5 25，復(fù)合強(qiáng)度為 2 4Mpa；(3) 過量復(fù)合：復(fù)合界面接合距離用電子顯微鏡測量小于5，復(fù)合強(qiáng)度為大于 4Mpa 。電位差電位較正的“不銹鋼管”和電位較負(fù)的“碳鋼管”偶接，“不銹鋼管”呈陰極，

5、“碳鋼管”呈陽極，二者的電位差越大則電偶腐蝕傾向愈大。形成電子通道經(jīng)導(dǎo)線連接或直接接觸后形成電子通道?！疤间摴堋敝械蔫F失去的電子到達(dá)“不銹鋼管”表面被腐蝕劑吸收(內(nèi)襯不銹鋼復(fù)合鋼管，沒有電解質(zhì)成為離子通道"面積 ") 。金屬間接觸區(qū)兩種金屬的接觸區(qū)有電解質(zhì)覆蓋或浸沒?！疤间摴堋敝械蔫F失去的電子形成離子進(jìn)去溶液，“不銹鋼管”表面的電子被電解質(zhì)中的腐蝕劑（如空氣中的氧）拿走。電解質(zhì)成為離子通道。內(nèi)襯不銹鋼復(fù)合鋼管， 沒有電解質(zhì)成為離子通道；沒有鐵失去的電子形成離子進(jìn)去溶液；只有兩金屬電位差。因此，沒有形成電偶腐蝕。3. 電偶腐蝕的判斷及其影響因素3.1 判斷根據(jù)電化學(xué)理論可以對

6、電偶腐蝕現(xiàn)象作定性判斷，但對腐蝕的結(jié)果還難以作出動力學(xué)分析。各種常見的金屬或合金在某些腐蝕介質(zhì)內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)電極電位雖已充分了解，但還不能由此確定電偶腐蝕的速度及其結(jié)果的實(shí)際圖像，也就是還不能從電偶中不同金屬的可逆電極電位之差直接得到各部位電偶腐蝕速度的定量關(guān)系。在工程設(shè)計中， 往往需要結(jié)合在實(shí)際介質(zhì)中的腐蝕電位和可能掌握的極化曲線特征作出判斷，并作必要的實(shí)際測定和驗(yàn)證。在腐蝕過程中，隨著條件的變化，金屬的電偶腐蝕偶序有可能發(fā)生變化，甚至出現(xiàn)極性倒轉(zhuǎn)。此外，電偶腐蝕的結(jié)果也直接與電極的面積大小有關(guān)。3.2 影響因素影響電偶腐蝕速度的因素主要有：所形成的電偶間的電極電位差;腐蝕介質(zhì)的電導(dǎo)；金屬表面的極

7、化和由于陰、陽極反應(yīng)生成表面膜或腐蝕產(chǎn)物的影響；電偶間的空間布置（幾何因素）。電偶腐蝕速度，在數(shù)量上服從法拉第電解定律。兩金屬之間的電極電位差愈大、電流愈大， 則腐蝕愈快。電路中的各種電阻則按歐姆定律影響電偶腐蝕電流，介質(zhì)的電導(dǎo)率高，則加速電偶腐蝕(可參考水溶液電解、電勢-pH 圖)。電偶作用有時也會促進(jìn)陰極的破壞，如等面積的鋁（陰極）和鎂(陽極 )在海水中，電偶作用將加速鎂陽極的腐蝕,而在充氣條件下陰極表面上的主要產(chǎn)物OH- 也會同時促進(jìn)鋁的破壞，所以電偶中的兩極最終都會加劇腐蝕。偶對中的陰極和陽極的面積的相對大小，對腐蝕速度影響很大。在般情況下， 隨著陰極對陽極面積的比值增加，腐蝕速度增加

8、。 陰、陽極面積比對陽極的腐蝕速度影響可以樣來解釋：在氫去極化時，腐蝕電流密度為陰極電流控制，陰極面積越大，陰極電流密度越小，陰極上氫超電壓就越小，氫去極化速度亦越大，結(jié)果陽極的溶解速度增加。在氧去極化腐蝕時，其腐蝕速度為氧擴(kuò)散條件控制，若陰極的面積相對增加，則溶解氧更易抵達(dá)陰極表面進(jìn)行還原反應(yīng)，圍而擴(kuò)散電流增加，導(dǎo)致陽極的加速溶解。從生產(chǎn)實(shí)際來看，不同金屬偶合起來，在不同的電極面積比下，對陽極的腐蝕速度就有不同的加速作用。銅板用鋼鉚釘鉚接，前者屬于大陽極小陰極的結(jié)構(gòu)，后者屬于大陰極小陽極的結(jié)構(gòu)。 從防腐的角度考慮， 大陰極小陽極的連接結(jié)構(gòu)是危險的， 因?yàn)樗墒垢g電流急劇增加， 連接結(jié)構(gòu)很快

9、受到破壞。 而大陽極一小陰極的結(jié)構(gòu)則較為安全， 因?yàn)殛枠O面積大，陽極溶解速度相對減小，不至于短期內(nèi)引起連接結(jié)構(gòu)的破壞。4. 防止措施電偶腐蝕的主要防止措施有：選擇在工作環(huán)境下電極電位盡量接近（最好不超過50毫伏） 的金屬作為相接觸的電偶對；減小較正電極電位金屬的面積，盡量使電極電位較負(fù)的金屬表面積增大；盡量使相接觸的金屬電絕緣,并使介質(zhì)電阻增大；充分利用防護(hù)層,或設(shè)法外加保護(hù)電位。選擇防護(hù)方法時應(yīng)考慮面積律的影響，以及腐蝕產(chǎn)物的影響等。1.設(shè)計與組裝 ：盡量選擇在電偶序中位置靠近的金屬組合，盡量避免“大陰極小陽極”的組合結(jié)構(gòu)。不同金屬部件之間應(yīng)采取絕緣，陰極部件金屬應(yīng)采用易于更換且較為價廉的材

10、料。使用介質(zhì)不一定有現(xiàn)成的電偶序，需要預(yù)先實(shí)驗(yàn)。2.涂層或鍍層 ：在金屬上使用金屬鍍層或者非金屬鍍層，不要僅把陽極性材料覆蓋起來，應(yīng)同時將陰極材料覆蓋起來。如果只涂覆與陽極上，由于涂層多孔性或局部剝落則會導(dǎo)致小陽極大陰極組合。同時采用金屬鍍層時應(yīng)在兩種金屬表面鍍同一種金屬鍍層。3.陰極保護(hù) ：可采用外加電源對整個設(shè)備施行陰極保護(hù)；可以安裝一塊電位比兩種金屬更負(fù)的第三金屬使他們都變?yōu)殛帢O。4.緩蝕劑 ：在允許條件下，向介質(zhì)中加入緩蝕劑。如在鋼+銅接觸的封閉熱水系統(tǒng)中加入適當(dāng)?shù)乃苄跃徫g劑。參考文獻(xiàn)：1 陳興偉 ,吳建華 , 王佳 ,王春麗 . 電偶腐蝕影響因素研究進(jìn)展 J. 腐蝕科學(xué)與防護(hù)技術(shù) ,2010,04:363-366.2 曾榮昌 ,陳君 , 張津 . 鎂合金電偶腐