金屬的常見(jiàn)腐蝕形態(tài)及其保護(hù)措施課件

金屬的常見(jiàn)腐蝕形態(tài)及保護(hù)措施成員：張銳、魯維、代小波、徐程、葉國(guó)營(yíng)金屬的常見(jiàn)腐蝕形態(tài)及保護(hù)措施成員：張銳、魯維、代小波、徐程、1根據(jù)金屬的腐蝕形態(tài)，腐蝕可分為:全面腐蝕和局部腐蝕全面腐蝕:均勻的全面腐蝕和不均勻的全面腐蝕

也稱(chēng)為均勻腐蝕局部腐蝕：根據(jù)局部腐蝕的形態(tài)、位置、機(jī)理，可分為多種類(lèi)型主要的局部腐蝕：點(diǎn)蝕、縫隙腐蝕、晶間腐蝕、電偶腐蝕、選擇性腐蝕、應(yīng)力腐蝕、磨損腐蝕、腐蝕疲勞。根據(jù)金屬的腐蝕形態(tài)，腐蝕可分為:2局部腐蝕(點(diǎn)蝕)全面腐蝕LocalizedcorrosionGeneralcorrosion（Pittingcorrosion）均勻的全面腐蝕不均勻的全面腐蝕局部腐蝕(點(diǎn)蝕)3全面腐蝕（定義）：暴露于腐蝕環(huán)境中，在整個(gè)金屬表面上進(jìn)行的腐蝕稱(chēng)為全面腐蝕。各部位腐蝕速率接近，金屬的表面比較均勻地減薄，金屬表面無(wú)明顯的腐蝕形態(tài)差別。同時(shí)允許具有一定程度的不均勻性。局部腐蝕（定義）：在腐蝕環(huán)境中，金屬表面某些區(qū)域發(fā)生的腐蝕稱(chēng)局部腐蝕。腐蝕發(fā)生在金屬的某一特定部位，陽(yáng)極區(qū)和陰極區(qū)明顯分開(kāi)，可以用肉眼或微觀(guān)觀(guān)察加以區(qū)分，次生腐蝕產(chǎn)物又可在陰、陽(yáng)極交界的第三地點(diǎn)形成。

全面腐蝕（定義）：4全面腐蝕特點(diǎn)：腐蝕介質(zhì)能夠均勻地抵達(dá)金屬表面的各部位，而且金屬的成分和組織比較均勻。腐蝕在金屬的整個(gè)表面上進(jìn)行，整個(gè)金屬表面幾乎以相同速度進(jìn)行腐蝕，金屬腐蝕表現(xiàn)為整體減薄，直到失效；腐蝕原電池的陰、陽(yáng)極面積非常小，用微觀(guān)方法無(wú)法辨認(rèn)，而且微陽(yáng)極和微陰極的位置隨機(jī)變化，由微觀(guān)腐蝕電池組成；整個(gè)金屬表面在溶液中處于活化狀態(tài)，只是各點(diǎn)隨時(shí)間（或地點(diǎn)）有能量起伏，能量高時(shí)（處）呈陽(yáng)極，能量低時(shí)（處）呈陰極，從而使整個(gè)金屬表面遭受均勻的腐蝕；可以檢測(cè)和預(yù)測(cè)腐蝕速率，評(píng)價(jià)全面腐蝕速率：以單位面積、單位時(shí)間的失重和每年的失厚來(lái)表示；全面腐蝕特點(diǎn)：5全面腐蝕造成金屬的大量損失，所造成金屬的損失量大；從技術(shù)的觀(guān)點(diǎn)來(lái)看，這類(lèi)腐蝕并不可怕，一般不會(huì)造成突然事故。根據(jù)測(cè)定和預(yù)測(cè)的腐蝕速率，在工程設(shè)計(jì)時(shí)可預(yù)先考慮應(yīng)有的腐蝕裕量。表面可根據(jù)服役年限的要求，涂覆不同的覆蓋層，包括金屬?lài)婂?、電鍍、熱浸鍍和各種涂料涂裝體系以防止設(shè)備的過(guò)早腐蝕破壞。全面腐蝕造成金屬的大量損失，所造成金屬的損失量大；6局部腐蝕特點(diǎn)：導(dǎo)致的金屬的損失量小，很難檢測(cè)其腐蝕速率，但由于局部區(qū)的嚴(yán)重腐蝕往往導(dǎo)致突然的腐蝕事故；局部腐蝕的種類(lèi)多種多樣；腐蝕事故中80％以上是由局部腐蝕造成的，難以預(yù)測(cè)局部腐蝕速率并預(yù)防。局部腐蝕特點(diǎn)：7局部腐蝕分類(lèi)電偶腐蝕小孔腐蝕（點(diǎn)蝕）縫隙腐蝕晶間腐蝕應(yīng)力腐蝕腐蝕疲勞磨損腐蝕選擇性腐蝕氫致開(kāi)裂等等。。。。。。局部腐蝕分類(lèi)8電偶腐蝕定義：在電解質(zhì)溶液中，當(dāng)兩種金屬或合金相接觸（電導(dǎo)通）時(shí)，電位較負(fù)的金屬腐蝕被加速，而電位較正的金屬受到保護(hù)的腐蝕現(xiàn)象。特點(diǎn)：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(duì)有用的部件進(jìn)行犧牲陽(yáng)極陰極保護(hù)。電偶腐蝕定義：在電解質(zhì)溶液中，當(dāng)兩種金屬或合金相接觸（電導(dǎo)通9電動(dòng)序和電偶序

電動(dòng)序：按照金屬標(biāo)準(zhǔn)電極電位大小排列的順序表。標(biāo)準(zhǔn)電極電位是純金屬與介質(zhì)中所含該金屬離子的處于平衡狀態(tài)時(shí)的電極電位。電動(dòng)序只能粗略地判定金屬腐蝕的傾向性，在實(shí)際腐蝕體系實(shí)用時(shí)有局限性;電偶序：金屬和合金在實(shí)際使用條件下的腐蝕電位（非平衡電極電位）的相對(duì)大小排列而成的序列表;電偶腐蝕的推動(dòng)力：電偶腐蝕與相互接觸的金屬在溶液中的電位有關(guān)，正是由于接觸金屬電位的不同，構(gòu)成了電偶腐蝕原電池，接觸金屬的電位差是電偶腐蝕的推動(dòng)力。電動(dòng)序和電偶序電動(dòng)序：10陰極（貴）↑PtAu石墨TiAgZr316、317不銹鋼（鈍化）304不銹鋼（鈍化）430不銹鋼（鈍化）Ni（鈍化）70Cu－30Ni青銅Cu黃銅Ni（活化）海軍黃銅SnPb316、317不銹鋼（活化）304不銹鋼（活化）鑄鐵鋼或鐵2024鋁合金Cd1100鋁合金ZnMg和Mg合金↑陽(yáng)極（賤）海水中的電偶序

陰極（貴）海水中的電偶序11電偶腐蝕的影響因素

1．電化學(xué)因素電位差：兩種金屬在電偶序中的起始電位差越大，電偶腐蝕傾向就越大2．介質(zhì)條件金屬的電極電位因介質(zhì)條件（成分、濃度、pH、溫度等）的不同而異，當(dāng)介質(zhì)條件發(fā)生變化時(shí)，金屬的電偶腐蝕行為有時(shí)會(huì)因出現(xiàn)電位逆轉(zhuǎn)而發(fā)生變化。通常陽(yáng)極金屬腐蝕電流的分布是不均勻的，距結(jié)合部越遠(yuǎn)，電流傳導(dǎo)的電阻越大，腐蝕電流就越小。溶液電阻對(duì)電偶腐蝕作用的“有效距離”影響顯著。溶液的電阻越大，“有效距離”越小。電偶腐蝕的影響因素1．電化學(xué)因素12對(duì)于氧濃差極化控制的吸氧腐蝕，電偶電流ig與陰極金屬的面積S2成正比，陰極金屬的面積S2越大，則電偶電流越大3．面積效應(yīng):對(duì)于氧濃差極化控制的吸氧腐蝕，電偶電流ig與陰極13金屬的常見(jiàn)腐蝕形態(tài)及其保護(hù)措施課件14防止電偶腐蝕的措施設(shè)計(jì)和組裝：首先應(yīng)避免“小陽(yáng)極－大陰極”的組合其次是盡量選擇在電偶序中位置靠近的金屬進(jìn)行組裝 在不同的金屬部件之間采取絕緣措施可有效防止電偶腐蝕可以選擇價(jià)廉的材料做成易于更換的陽(yáng)極部件防止電偶腐蝕的措施設(shè)計(jì)和組裝：15涂層：在金屬上使用金屬涂層和非金屬涂層可以防止或減輕電偶腐蝕，不要僅把陽(yáng)極性材料覆蓋起來(lái)，應(yīng)同時(shí)將陰極性材料一起覆蓋。陰極保護(hù)：可采用外加電源對(duì)整個(gè)設(shè)備施行陰極保護(hù)，也可以安裝一塊電位比兩種金屬更負(fù)的第三種金屬使它們都變?yōu)殛帢O。涂層：16點(diǎn)蝕點(diǎn)蝕：又稱(chēng):小孔腐蝕，孔蝕。腐蝕集中在金屬表面的很小范圍內(nèi)，并深入到金屬內(nèi)部，形成小孔狀腐蝕形態(tài)。蝕孔直徑小、深度大。點(diǎn)蝕的程度：用點(diǎn)蝕系數(shù)來(lái)表示，蝕孔的最大深度和金屬平均腐蝕深度的比值。點(diǎn)蝕點(diǎn)蝕：17各種點(diǎn)蝕的形貌a)窄深形b)橢圓形c)寬淺形d)空洞形e)底切形f)水平形g)垂直形點(diǎn)蝕的形貌與產(chǎn)生的條件

各種點(diǎn)蝕的形貌點(diǎn)蝕的形貌與產(chǎn)生的條件18點(diǎn)蝕的危害：(破壞性和隱患性最大的腐蝕形態(tài))

點(diǎn)蝕導(dǎo)致金屬的失重非常小，陽(yáng)極面積很小，局部腐蝕速度很快，常使設(shè)備和管壁穿孔，從而導(dǎo)致突發(fā)事故。例如：晶間腐蝕導(dǎo)致晶粒間失去結(jié)合力，材料的強(qiáng)度下降；點(diǎn)蝕導(dǎo)致金屬制品穿孔而報(bào)廢

對(duì)孔蝕的檢查比較困難，蝕孔尺寸很小，而且經(jīng)常被腐蝕產(chǎn)物遮蓋，因而定量測(cè)量和比較點(diǎn)蝕的程度很困難。

點(diǎn)蝕的危害：(破壞性和隱患性最大的腐蝕形態(tài))19點(diǎn)蝕機(jī)理（鈍態(tài)金屬的點(diǎn)蝕）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(zhǎng)（發(fā)展）“閉塞電池”的形成為基礎(chǔ)，并進(jìn)而形成“活化－鈍化腐蝕電池”－自催化作用點(diǎn)蝕機(jī)理（鈍態(tài)金屬的點(diǎn)蝕）第一階段：蝕孔成核（發(fā)生）20點(diǎn)蝕的影響因素

一、環(huán)境因素：1、介質(zhì)類(lèi)型：

材料易發(fā)生點(diǎn)蝕的介質(zhì)是特定的。例如：不銹鋼容易在含有鹵素離子Cl－、Br－、I－的溶液中發(fā)生點(diǎn)蝕銅對(duì)SO42－敏感，在含SO42－溶液中發(fā)生點(diǎn)蝕當(dāng)溶液中具有FeCl3、CuCl2為代表的二價(jià)以上重金屬氯化物時(shí)，由于金屬離子強(qiáng)烈的還原作用，大大促進(jìn)孔蝕的形成和發(fā)展。

點(diǎn)蝕的影響因素一、環(huán)境因素：212、介質(zhì)濃度：只有當(dāng)鹵素離子達(dá)到一定濃度時(shí)，才發(fā)生點(diǎn)蝕。產(chǎn)生點(diǎn)蝕的最小濃度可以作為評(píng)定點(diǎn)蝕趨勢(shì)的一個(gè)參量。

例如，不銹鋼的點(diǎn)蝕電位隨鹵素離子濃度升高而下降，其關(guān)系可表示為：

其中Eb為點(diǎn)蝕電位；C為(鹵素離子)陰離子濃度；常數(shù)a、b值與鋼種及鹵素離子種類(lèi)有關(guān)。

在Cl-、Br-、I-三種離子中，Cl-對(duì)點(diǎn)蝕電位的影響最大。

2、介質(zhì)濃度：223、介質(zhì)溫度的影響：隨介質(zhì)溫度的提高，不銹鋼點(diǎn)蝕電位降低；在含氯介質(zhì)中，各種不銹鋼都存在臨界點(diǎn)蝕溫度（CPT），在這一溫度點(diǎn)蝕幾率增大，隨溫度升高，點(diǎn)蝕易產(chǎn)生并趨于嚴(yán)重。3、介質(zhì)溫度的影響：23

4、溶液pH的影響：當(dāng)pH<10時(shí)，影響較??；當(dāng)pH>10后，點(diǎn)蝕電位上升。

5、介質(zhì)流速的影響：靜止或滯留的溶液，易產(chǎn)生孔蝕。流速增大，點(diǎn)蝕傾向降低。

對(duì)不銹鋼有利于減少點(diǎn)蝕的流速為1m/s左右。當(dāng)流速進(jìn)一步增大，出現(xiàn)湍流時(shí)，鈍化膜被破壞，孔蝕隨之嚴(yán)重。

4、溶液pH的影響：24防止點(diǎn)蝕的措施1．改善介質(zhì)條件：降低溶液中的Cl-含量，降低溫度，提高pH，使用緩蝕劑；減少氧化劑(除氧、防止Fe3＋及Cu2＋存在)，降低溫度，提高pH值等可減少孔蝕的發(fā)生。2．選用耐點(diǎn)蝕的合金材料：近十幾年來(lái)發(fā)展了很多耐點(diǎn)蝕不銹鋼，含有較多的Ni和Mo，含有N，碳含量低于0.03%.發(fā)展高Cr、Mo、低C（<0.03%）的不銹鋼。雙相不銹鋼及高純鐵素體不銹鋼抗點(diǎn)蝕性能良好；Ti和Ti合金防止點(diǎn)蝕的措施1．改善介質(zhì)條件：253．對(duì)材料表面進(jìn)行鈍化處理，提高其鈍化膜的穩(wěn)定性，即提高材料的鈍態(tài)穩(wěn)定性；4．陰極保護(hù)：使電位低于Eb，最好低于Ep，使不銹鋼處于穩(wěn)定鈍化區(qū)。實(shí)際上應(yīng)用比較困難；5.使用緩蝕劑。特別在封閉系統(tǒng)中使用緩蝕劑最有效，用于不銹鋼的緩蝕劑有硝酸鹽、鉻酸鹽、硫酸鹽和堿，最有效的是亞硫酸鈉。3．對(duì)材料表面進(jìn)行鈍化處理，提高其鈍化膜的穩(wěn)定性，即提高材料26縫隙腐蝕定義：電解質(zhì)溶液存在，在金屬與金屬及金屬和非金屬之間構(gòu)成狹窄的縫隙內(nèi)，介質(zhì)的遷移受到阻滯時(shí)而產(chǎn)生的一種局部腐蝕形態(tài)?？p隙腐蝕將減小部件的有效幾何尺寸，降低吻合程度?？p內(nèi)腐蝕產(chǎn)物的體積增大，形成局部應(yīng)力，并使裝配困難?？p隙腐蝕定義：電解質(zhì)溶液存在，在金屬與金屬及金屬和非金屬之間27縫隙的形成

在工程結(jié)構(gòu)中，一般需要將不同的結(jié)構(gòu)件相互連接，縫隙是不可避免的，例如：不同結(jié)構(gòu)件之間的連接，如金屬和金屬之間的鉚接、搭焊、螺紋連接，以及各種法蘭盤(pán)之間的襯墊等金屬和非金屬之間的接觸。

在金屬表面的沉積物、附著物、涂膜等，如灰塵、沙粒、沉積的腐蝕產(chǎn)物。

縫隙的形成在工程結(jié)構(gòu)中，一般需要將不同的結(jié)構(gòu)28縫隙腐蝕的特征1．可發(fā)生在所有的金屬和合金上，特別容易發(fā)生在靠鈍化耐蝕的金屬材料表面。2．介質(zhì)可以是任何酸性或中性的侵蝕性溶液，而含有Cl－的溶液最易引發(fā)縫隙腐蝕。3．與點(diǎn)蝕相比，同一種材料更容易發(fā)生縫隙腐蝕。當(dāng)Ep<E<Eb時(shí)，原有的蝕孔可以發(fā)展，但不會(huì)產(chǎn)生新的蝕孔；而縫隙腐蝕在該電位區(qū)間內(nèi)，既能發(fā)生，又能發(fā)展?？p隙腐蝕的臨界電位比點(diǎn)蝕電位低。縫隙腐蝕的特征1．可發(fā)生在所有的金屬和合金上，特別容易發(fā)生在29縫隙腐蝕機(jī)理

一個(gè)縫隙要成為腐蝕的部位，必須寬到溶液能夠流入縫隙內(nèi)，又必須窄到能維持液體在縫內(nèi)停滯：發(fā)生縫隙腐蝕最敏感的縫寬約為0.025－0.15mm縫隙腐蝕機(jī)理一個(gè)縫隙要成為腐蝕的部位，必30在初期階段，縫內(nèi)外的金屬表面發(fā)生相同的陰、陽(yáng)極反應(yīng)過(guò)程。陽(yáng)極反應(yīng)：陰極反應(yīng)：后期階段，由于縫內(nèi)缺氧，縫外富氧，形成了“供氧差異電池”?？p隙腐蝕的機(jī)理涉及：金屬離子的濃度、氧的消耗、水解反應(yīng)和酸化作用縫隙腐蝕的機(jī)理與點(diǎn)蝕的機(jī)理類(lèi)似。在初期階段，縫內(nèi)外的金屬表面發(fā)生相同的陰、陽(yáng)極反應(yīng)過(guò)程?？p隙31縫隙腐蝕的影響因素一、縫隙的幾何因素:縫隙的寬度與縫隙腐蝕的速度有關(guān)：縫隙寬度減小，腐蝕速率增加；縫隙腐蝕還與縫外面積有關(guān)：外部面積增大，縫內(nèi)腐蝕程度增大；縫隙外與縫隙內(nèi)的面積比增大，縫隙腐蝕發(fā)生的幾率增大，縫隙腐蝕越嚴(yán)重。縫隙腐蝕的影響因素一、縫隙的幾何因素:32二、環(huán)境因素：溶液中溶解的氧濃度：氧濃度增加，縫外陰極還原反應(yīng)更易進(jìn)行，縫隙腐蝕加劇。2．溶液中Cl－濃度：Cl－濃度增加，縫內(nèi)金屬電位負(fù)移，縫隙腐蝕加速。3．溫度：溫度升高加速陽(yáng)極反應(yīng)。在含氯離子的介質(zhì)中，各種不銹鋼存在一個(gè)臨界縫隙腐蝕溫度4．pH：只要縫外金屬能夠保持鈍態(tài)，pH降低，縫隙腐蝕量增加。5．腐蝕介質(zhì)的流速：流速有正、反兩個(gè)方面的作用。當(dāng)流速適當(dāng)增加時(shí)，增大了縫外溶液的含氧量，縫隙腐蝕加重；但對(duì)于由沉積物引起的縫隙腐蝕，流速加大，有可能將沉積物沖掉，因而縫隙腐蝕減輕。二、環(huán)境因素：33三、材料因素:對(duì)于耐蝕性依靠氧化膜或鈍化層的金屬或合金，特別容易發(fā)生縫隙腐蝕。不銹鋼中Cr、Ni、Mo、N、Cu、Si等能有效提高鈍化膜的穩(wěn)定性和鈍化、再鈍化能力，是提高不銹鋼的耐縫隙腐蝕性能的有效元素。

三、材料因素:34防止縫隙腐蝕的措施1、合理設(shè)計(jì)：避免縫隙的形成最能有效地預(yù)防縫隙腐蝕的發(fā)生。2、選材：根據(jù)介質(zhì)的不同選擇適合的材料可以減輕縫隙腐蝕。3、電化學(xué)保護(hù)：陰極保護(hù)有助于減輕縫隙腐蝕4．應(yīng)用緩蝕劑：采用足量的磷酸鹽、鉻酸鹽和亞硝酸鹽的混合物，對(duì)鋼、黃銅和Zn結(jié)構(gòu)是有效的，也可在結(jié)合面上涂有加緩蝕劑的油漆。

防止縫隙腐蝕的措施1、合理設(shè)計(jì)：35晶間腐蝕定義：金屬材料在腐蝕介質(zhì)中，沿著或緊挨著晶粒邊界發(fā)生的腐蝕。特點(diǎn)：晶間腐蝕是一種危害性很大的局部腐蝕，宏觀(guān)上可能沒(méi)有任何明顯的變化，但材料的強(qiáng)度顯著下降，經(jīng)常導(dǎo)致設(shè)備的突然破壞。晶間腐蝕定義：金屬材料在腐蝕介質(zhì)中，沿著或緊挨著晶粒邊界發(fā)36晶間腐蝕產(chǎn)生的原因

多晶體的金屬和合金的晶粒和晶界存在以下不同：1、晶界處的原子排列混亂，應(yīng)力集中、位錯(cuò)和空位等在晶界處積累，溶質(zhì)、各類(lèi)雜質(zhì)元素（如S、P、B、Si和C等）在晶界處富集，甚至析出沉淀相（碳化物、相等），從而導(dǎo)致晶界與晶內(nèi)的結(jié)構(gòu)和化學(xué)成分出現(xiàn)差異；2、處于特定的腐蝕介質(zhì)中時(shí)，晶界和晶粒表現(xiàn)出不同的電化學(xué)特性。在晶界和晶粒構(gòu)成的腐蝕微電池中，晶界為陽(yáng)極，晶粒為陰極。晶間腐蝕產(chǎn)生的原因多晶體的金屬和合金的晶粒和晶界存在以下不37晶間腐蝕的影響因素

(1)加熱溫度和時(shí)間TTS（Temperature－Time－Sensitivity）曲線(xiàn)溫度－時(shí)間－敏化曲線(xiàn)18Cr－9Ni不銹鋼晶界Cr23C6沉淀與晶間腐蝕的關(guān)系0.05%C、1250℃固溶，H2SO4＋CuSO4溶液溫度750℃以上時(shí)，不產(chǎn)生晶間腐蝕；溫度在600－700℃之間晶間腐蝕最嚴(yán)重；溫度低于600℃，晶間腐蝕減弱；溫度低于450℃難于晶間腐蝕。晶間腐蝕的影響因素(1)加熱溫度和時(shí)間18Cr－9Ni不銹38（2）合金成分1．C：奧氏體不銹鋼中含碳量越高，產(chǎn)生晶間腐蝕傾向的加熱溫度和時(shí)間范圍擴(kuò)大，晶間腐蝕傾向越大。2．Cr、Mo、Ni、Si：Cr、Mo含量增高，可降低C的活度，有利于減輕晶間腐蝕傾向；Ni、Si等非碳化物形成元素降低C在奧氏體中的溶解度，促進(jìn)C的擴(kuò)散和碳化物的析出。3．Ti、Nb：Ti和Nb是非常有益的元素。Ti和Nb與C的親合力大于Cr與C的親合力，因而在高溫下能先于Cr形成穩(wěn)定的TiC和NbC，從而大大降低了鋼中的固溶C量，使Cr23C6難以析出。4．B：在不銹鋼中加入0.004－0.005%的B可降低晶間腐蝕的敏感性，這可能是B在晶界的吸附減少了C、P在晶界的偏聚之故。（2）合金成分39防止晶間腐蝕的措施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(dāng)?shù)臒崽幚恚簩?duì)含碳量較高（0.06－0.08％）的奧氏體不銹鋼，要在1050－1100℃進(jìn)行固溶處理；對(duì)鐵素體不銹鋼在700－800℃進(jìn)行熱處理；加Ti和Nb的不銹鋼要經(jīng)穩(wěn)定化處理。4．適當(dāng)?shù)睦浼庸ぃ好艋斑M(jìn)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(nèi)滑移帶上析出，減少在晶界的析出。防止晶間腐蝕的措施1．降低含碳量：40ThanksThanks41金屬的常見(jiàn)腐蝕形態(tài)及保護(hù)措施成員：張銳、魯維、代小波、徐程、葉國(guó)營(yíng)金屬的常見(jiàn)腐蝕形態(tài)及保護(hù)措施成員：張銳、魯維、代小波、徐程、42根據(jù)金屬的腐蝕形態(tài)，腐蝕可分為:全面腐蝕和局部腐蝕全面腐蝕:均勻的全面腐蝕和不均勻的全面腐蝕

也稱(chēng)為均勻腐蝕局部腐蝕：根據(jù)局部腐蝕的形態(tài)、位置、機(jī)理，可分為多種類(lèi)型主要的局部腐蝕：點(diǎn)蝕、縫隙腐蝕、晶間腐蝕、電偶腐蝕、選擇性腐蝕、應(yīng)力腐蝕、磨損腐蝕、腐蝕疲勞。根據(jù)金屬的腐蝕形態(tài)，腐蝕可分為:43局部腐蝕(點(diǎn)蝕)全面腐蝕LocalizedcorrosionGeneralcorrosion（Pittingcorrosion）均勻的全面腐蝕不均勻的全面腐蝕局部腐蝕(點(diǎn)蝕)44全面腐蝕（定義）：暴露于腐蝕環(huán)境中，在整個(gè)金屬表面上進(jìn)行的腐蝕稱(chēng)為全面腐蝕。各部位腐蝕速率接近，金屬的表面比較均勻地減薄，金屬表面無(wú)明顯的腐蝕形態(tài)差別。同時(shí)允許具有一定程度的不均勻性。局部腐蝕（定義）：在腐蝕環(huán)境中，金屬表面某些區(qū)域發(fā)生的腐蝕稱(chēng)局部腐蝕。腐蝕發(fā)生在金屬的某一特定部位，陽(yáng)極區(qū)和陰極區(qū)明顯分開(kāi)，可以用肉眼或微觀(guān)觀(guān)察加以區(qū)分，次生腐蝕產(chǎn)物又可在陰、陽(yáng)極交界的第三地點(diǎn)形成。

全面腐蝕（定義）：45全面腐蝕特點(diǎn)：腐蝕介質(zhì)能夠均勻地抵達(dá)金屬表面的各部位，而且金屬的成分和組織比較均勻。腐蝕在金屬的整個(gè)表面上進(jìn)行，整個(gè)金屬表面幾乎以相同速度進(jìn)行腐蝕，金屬腐蝕表現(xiàn)為整體減薄，直到失效；腐蝕原電池的陰、陽(yáng)極面積非常小，用微觀(guān)方法無(wú)法辨認(rèn)，而且微陽(yáng)極和微陰極的位置隨機(jī)變化，由微觀(guān)腐蝕電池組成；整個(gè)金屬表面在溶液中處于活化狀態(tài)，只是各點(diǎn)隨時(shí)間（或地點(diǎn)）有能量起伏，能量高時(shí)（處）呈陽(yáng)極，能量低時(shí)（處）呈陰極，從而使整個(gè)金屬表面遭受均勻的腐蝕；可以檢測(cè)和預(yù)測(cè)腐蝕速率，評(píng)價(jià)全面腐蝕速率：以單位面積、單位時(shí)間的失重和每年的失厚來(lái)表示；全面腐蝕特點(diǎn)：46全面腐蝕造成金屬的大量損失，所造成金屬的損失量大；從技術(shù)的觀(guān)點(diǎn)來(lái)看，這類(lèi)腐蝕并不可怕，一般不會(huì)造成突然事故。根據(jù)測(cè)定和預(yù)測(cè)的腐蝕速率，在工程設(shè)計(jì)時(shí)可預(yù)先考慮應(yīng)有的腐蝕裕量。表面可根據(jù)服役年限的要求，涂覆不同的覆蓋層，包括金屬?lài)婂儭㈦婂?、熱浸鍍和各種涂料涂裝體系以防止設(shè)備的過(guò)早腐蝕破壞。全面腐蝕造成金屬的大量損失，所造成金屬的損失量大；47局部腐蝕特點(diǎn)：導(dǎo)致的金屬的損失量小，很難檢測(cè)其腐蝕速率，但由于局部區(qū)的嚴(yán)重腐蝕往往導(dǎo)致突然的腐蝕事故；局部腐蝕的種類(lèi)多種多樣；腐蝕事故中80％以上是由局部腐蝕造成的，難以預(yù)測(cè)局部腐蝕速率并預(yù)防。局部腐蝕特點(diǎn)：48局部腐蝕分類(lèi)電偶腐蝕小孔腐蝕（點(diǎn)蝕）縫隙腐蝕晶間腐蝕應(yīng)力腐蝕腐蝕疲勞磨損腐蝕選擇性腐蝕氫致開(kāi)裂等等。。。。。。局部腐蝕分類(lèi)49電偶腐蝕定義：在電解質(zhì)溶液中，當(dāng)兩種金屬或合金相接觸（電導(dǎo)通）時(shí)，電位較負(fù)的金屬腐蝕被加速，而電位較正的金屬受到保護(hù)的腐蝕現(xiàn)象。特點(diǎn)：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(duì)有用的部件進(jìn)行犧牲陽(yáng)極陰極保護(hù)。電偶腐蝕定義：在電解質(zhì)溶液中，當(dāng)兩種金屬或合金相接觸（電導(dǎo)通50電動(dòng)序和電偶序

電動(dòng)序：按照金屬標(biāo)準(zhǔn)電極電位大小排列的順序表。標(biāo)準(zhǔn)電極電位是純金屬與介質(zhì)中所含該金屬離子的處于平衡狀態(tài)時(shí)的電極電位。電動(dòng)序只能粗略地判定金屬腐蝕的傾向性，在實(shí)際腐蝕體系實(shí)用時(shí)有局限性;電偶序：金屬和合金在實(shí)際使用條件下的腐蝕電位（非平衡電極電位）的相對(duì)大小排列而成的序列表;電偶腐蝕的推動(dòng)力：電偶腐蝕與相互接觸的金屬在溶液中的電位有關(guān)，正是由于接觸金屬電位的不同，構(gòu)成了電偶腐蝕原電池，接觸金屬的電位差是電偶腐蝕的推動(dòng)力。電動(dòng)序和電偶序電動(dòng)序：51陰極（貴）↑PtAu石墨TiAgZr316、317不銹鋼（鈍化）304不銹鋼（鈍化）430不銹鋼（鈍化）Ni（鈍化）70Cu－30Ni青銅Cu黃銅Ni（活化）海軍黃銅SnPb316、317不銹鋼（活化）304不銹鋼（活化）鑄鐵鋼或鐵2024鋁合金Cd1100鋁合金ZnMg和Mg合金↑陽(yáng)極（賤）海水中的電偶序

陰極（貴）海水中的電偶序52電偶腐蝕的影響因素

1．電化學(xué)因素電位差：兩種金屬在電偶序中的起始電位差越大，電偶腐蝕傾向就越大2．介質(zhì)條件金屬的電極電位因介質(zhì)條件（成分、濃度、pH、溫度等）的不同而異，當(dāng)介質(zhì)條件發(fā)生變化時(shí)，金屬的電偶腐蝕行為有時(shí)會(huì)因出現(xiàn)電位逆轉(zhuǎn)而發(fā)生變化。通常陽(yáng)極金屬腐蝕電流的分布是不均勻的，距結(jié)合部越遠(yuǎn)，電流傳導(dǎo)的電阻越大，腐蝕電流就越小。溶液電阻對(duì)電偶腐蝕作用的“有效距離”影響顯著。溶液的電阻越大，“有效距離”越小。電偶腐蝕的影響因素1．電化學(xué)因素53對(duì)于氧濃差極化控制的吸氧腐蝕，電偶電流ig與陰極金屬的面積S2成正比，陰極金屬的面積S2越大，則電偶電流越大3．面積效應(yīng):對(duì)于氧濃差極化控制的吸氧腐蝕，電偶電流ig與陰極54金屬的常見(jiàn)腐蝕形態(tài)及其保護(hù)措施課件55防止電偶腐蝕的措施設(shè)計(jì)和組裝：首先應(yīng)避免“小陽(yáng)極－大陰極”的組合其次是盡量選擇在電偶序中位置靠近的金屬進(jìn)行組裝 在不同的金屬部件之間采取絕緣措施可有效防止電偶腐蝕可以選擇價(jià)廉的材料做成易于更換的陽(yáng)極部件防止電偶腐蝕的措施設(shè)計(jì)和組裝：56涂層：在金屬上使用金屬涂層和非金屬涂層可以防止或減輕電偶腐蝕，不要僅把陽(yáng)極性材料覆蓋起來(lái)，應(yīng)同時(shí)將陰極性材料一起覆蓋。陰極保護(hù)：可采用外加電源對(duì)整個(gè)設(shè)備施行陰極保護(hù)，也可以安裝一塊電位比兩種金屬更負(fù)的第三種金屬使它們都變?yōu)殛帢O。涂層：57點(diǎn)蝕點(diǎn)蝕：又稱(chēng):小孔腐蝕，孔蝕。腐蝕集中在金屬表面的很小范圍內(nèi)，并深入到金屬內(nèi)部，形成小孔狀腐蝕形態(tài)。蝕孔直徑小、深度大。點(diǎn)蝕的程度：用點(diǎn)蝕系數(shù)來(lái)表示，蝕孔的最大深度和金屬平均腐蝕深度的比值。點(diǎn)蝕點(diǎn)蝕：58各種點(diǎn)蝕的形貌a)窄深形b)橢圓形c)寬淺形d)空洞形e)底切形f)水平形g)垂直形點(diǎn)蝕的形貌與產(chǎn)生的條件

各種點(diǎn)蝕的形貌點(diǎn)蝕的形貌與產(chǎn)生的條件59點(diǎn)蝕的危害：(破壞性和隱患性最大的腐蝕形態(tài))

點(diǎn)蝕導(dǎo)致金屬的失重非常小，陽(yáng)極面積很小，局部腐蝕速度很快，常使設(shè)備和管壁穿孔，從而導(dǎo)致突發(fā)事故。例如：晶間腐蝕導(dǎo)致晶粒間失去結(jié)合力，材料的強(qiáng)度下降；點(diǎn)蝕導(dǎo)致金屬制品穿孔而報(bào)廢

對(duì)孔蝕的檢查比較困難，蝕孔尺寸很小，而且經(jīng)常被腐蝕產(chǎn)物遮蓋，因而定量測(cè)量和比較點(diǎn)蝕的程度很困難。

點(diǎn)蝕的危害：(破壞性和隱患性最大的腐蝕形態(tài))60點(diǎn)蝕機(jī)理（鈍態(tài)金屬的點(diǎn)蝕）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(zhǎng)（發(fā)展）“閉塞電池”的形成為基礎(chǔ)，并進(jìn)而形成“活化－鈍化腐蝕電池”－自催化作用點(diǎn)蝕機(jī)理（鈍態(tài)金屬的點(diǎn)蝕）第一階段：蝕孔成核（發(fā)生）61點(diǎn)蝕的影響因素

一、環(huán)境因素：1、介質(zhì)類(lèi)型：

材料易發(fā)生點(diǎn)蝕的介質(zhì)是特定的。例如：不銹鋼容易在含有鹵素離子Cl－、Br－、I－的溶液中發(fā)生點(diǎn)蝕銅對(duì)SO42－敏感，在含SO42－溶液中發(fā)生點(diǎn)蝕當(dāng)溶液中具有FeCl3、CuCl2為代表的二價(jià)以上重金屬氯化物時(shí)，由于金屬離子強(qiáng)烈的還原作用，大大促進(jìn)孔蝕的形成和發(fā)展。

點(diǎn)蝕的影響因素一、環(huán)境因素：622、介質(zhì)濃度：只有當(dāng)鹵素離子達(dá)到一定濃度時(shí)，才發(fā)生點(diǎn)蝕。產(chǎn)生點(diǎn)蝕的最小濃度可以作為評(píng)定點(diǎn)蝕趨勢(shì)的一個(gè)參量。

例如，不銹鋼的點(diǎn)蝕電位隨鹵素離子濃度升高而下降，其關(guān)系可表示為：

其中Eb為點(diǎn)蝕電位；C為(鹵素離子)陰離子濃度；常數(shù)a、b值與鋼種及鹵素離子種類(lèi)有關(guān)。

在Cl-、Br-、I-三種離子中，Cl-對(duì)點(diǎn)蝕電位的影響最大。

2、介質(zhì)濃度：633、介質(zhì)溫度的影響：隨介質(zhì)溫度的提高，不銹鋼點(diǎn)蝕電位降低；在含氯介質(zhì)中，各種不銹鋼都存在臨界點(diǎn)蝕溫度（CPT），在這一溫度點(diǎn)蝕幾率增大，隨溫度升高，點(diǎn)蝕易產(chǎn)生并趨于嚴(yán)重。3、介質(zhì)溫度的影響：64

4、溶液pH的影響：當(dāng)pH<10時(shí)，影響較??；當(dāng)pH>10后，點(diǎn)蝕電位上升。

5、介質(zhì)流速的影響：靜止或滯留的溶液，易產(chǎn)生孔蝕。流速增大，點(diǎn)蝕傾向降低。

對(duì)不銹鋼有利于減少點(diǎn)蝕的流速為1m/s左右。當(dāng)流速進(jìn)一步增大，出現(xiàn)湍流時(shí)，鈍化膜被破壞，孔蝕隨之嚴(yán)重。

4、溶液pH的影響：65防止點(diǎn)蝕的措施1．改善介質(zhì)條件：降低溶液中的Cl-含量，降低溫度，提高pH，使用緩蝕劑；減少氧化劑(除氧、防止Fe3＋及Cu2＋存在)，降低溫度，提高pH值等可減少孔蝕的發(fā)生。2．選用耐點(diǎn)蝕的合金材料：近十幾年來(lái)發(fā)展了很多耐點(diǎn)蝕不銹鋼，含有較多的Ni和Mo，含有N，碳含量低于0.03%.發(fā)展高Cr、Mo、低C（<0.03%）的不銹鋼。雙相不銹鋼及高純鐵素體不銹鋼抗點(diǎn)蝕性能良好；Ti和Ti合金防止點(diǎn)蝕的措施1．改善介質(zhì)條件：663．對(duì)材料表面進(jìn)行鈍化處理，提高其鈍化膜的穩(wěn)定性，即提高材料的鈍態(tài)穩(wěn)定性；4．陰極保護(hù)：使電位低于Eb，最好低于Ep，使不銹鋼處于穩(wěn)定鈍化區(qū)。實(shí)際上應(yīng)用比較困難；5.使用緩蝕劑。特別在封閉系統(tǒng)中使用緩蝕劑最有效，用于不銹鋼的緩蝕劑有硝酸鹽、鉻酸鹽、硫酸鹽和堿，最有效的是亞硫酸鈉。3．對(duì)材料表面進(jìn)行鈍化處理，提高其鈍化膜的穩(wěn)定性，即提高材料67縫隙腐蝕定義：電解質(zhì)溶液存在，在金屬與金屬及金屬和非金屬之間構(gòu)成狹窄的縫隙內(nèi)，介質(zhì)的遷移受到阻滯時(shí)而產(chǎn)生的一種局部腐蝕形態(tài)?？p隙腐蝕將減小部件的有效幾何尺寸，降低吻合程度?？p內(nèi)腐蝕產(chǎn)物的體積增大，形成局部應(yīng)力，并使裝配困難?？p隙腐蝕定義：電解質(zhì)溶液存在，在金屬與金屬及金屬和非金屬之間68縫隙的形成

在工程結(jié)構(gòu)中，一般需要將不同的結(jié)構(gòu)件相互連接，縫隙是不可避免的，例如：不同結(jié)構(gòu)件之間的連接，如金屬和金屬之間的鉚接、搭焊、螺紋連接，以及各種法蘭盤(pán)之間的襯墊等金屬和非金屬之間的接觸。

在金屬表面的沉積物、附著物、涂膜等，如灰塵、沙粒、沉積的腐蝕產(chǎn)物。

縫隙的形成在工程結(jié)構(gòu)中，一般需要將不同的結(jié)構(gòu)69縫隙腐蝕的特征1．可發(fā)生在所有的金屬和合金上，特別容易發(fā)生在靠鈍化耐蝕的金屬材料表面。2．介質(zhì)可以是任何酸性或中性的侵蝕性溶液，而含有Cl－的溶液最易引發(fā)縫隙腐蝕。3．與點(diǎn)蝕相比，同一種材料更容易發(fā)生縫隙腐蝕。當(dāng)Ep<E<Eb時(shí)，原有的蝕孔可以發(fā)展，但不會(huì)產(chǎn)生新的蝕孔；而縫隙腐蝕在該電位區(qū)間內(nèi)，既能發(fā)生，又能發(fā)展?？p隙腐蝕的臨界電位比點(diǎn)蝕電位低。縫隙腐蝕的特征1．可發(fā)生在所有的金屬和合金上，特別容易發(fā)生在70縫隙腐蝕機(jī)理

一個(gè)縫隙要成為腐蝕的部位，必須寬到溶液能夠流入縫隙內(nèi)，又必須窄到能維持液體在縫內(nèi)停滯：發(fā)生縫隙腐蝕最敏感的縫寬約為0.025－0.15mm縫隙腐蝕機(jī)理一個(gè)縫隙要成為腐蝕的部位，必71在初期階段，縫內(nèi)外的金屬表面發(fā)生相同的陰、陽(yáng)極反應(yīng)過(guò)程。陽(yáng)極反應(yīng)：陰極反應(yīng)：后期階段，由于縫內(nèi)缺氧，縫外富氧，形成了“供氧差異電池”?？p隙腐蝕的機(jī)理涉及：金屬離子的濃度、氧的消耗、水解反應(yīng)和酸化作用縫隙腐蝕的機(jī)理與點(diǎn)蝕的機(jī)理類(lèi)似。在初期階段，縫內(nèi)外的金屬表面發(fā)生相同的陰、陽(yáng)極反應(yīng)過(guò)程?？p隙72縫隙腐蝕的影響因素一、縫隙的幾何因素:縫隙的寬度與縫隙腐蝕的速度有關(guān)：縫隙寬度減小，腐蝕速率增加；縫隙腐蝕還與縫外面積有關(guān)：外部面積增大，縫內(nèi)腐蝕程度增大；縫隙外與縫隙內(nèi)的面積比增大，縫隙腐蝕發(fā)生的幾率增大，縫隙腐蝕越嚴(yán)重?？p隙腐蝕的影響因素一、縫隙的幾何因素:73二、環(huán)境因素：溶液中溶解的氧濃度：氧濃度增加，縫外陰極還原反應(yīng)更易進(jìn)行，縫隙腐蝕加劇。2．溶液中Cl－濃度：Cl－濃度增加，縫內(nèi)金屬電位負(fù)移，縫隙腐蝕加速。3．溫度：溫度升高加速陽(yáng)極反應(yīng)。在含氯離子的介質(zhì)中，各種不銹鋼存在一個(gè)臨界縫隙腐蝕溫度4．pH：只要縫外金屬能夠保持鈍態(tài)，pH降低，縫隙腐蝕量增加。5．腐蝕介質(zhì)的流速：流速有正、反兩個(gè)方面的作用。當(dāng)流速適當(dāng)增加時(shí)，增大了縫外溶液的含氧量，縫隙腐蝕加重；但對(duì)于由沉積物引起的縫隙腐蝕，流速加大，有可能將沉積物沖掉，因而縫隙腐蝕減輕。二、環(huán)境因素：74三、材料因素:對(duì)于耐蝕性依靠氧化膜或鈍化層的金屬或合金，特別容易發(fā)生縫隙腐蝕。不銹鋼中Cr、Ni、Mo、N、Cu、Si等能有效提高鈍化膜的穩(wěn)定性和鈍化、再鈍化能力，是提高不銹鋼的耐縫隙腐蝕性能的有效元素。