金属在各种环境中的腐蚀

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1、思考题：1、应力腐蚀发生的条件与特征是什么？2、应力腐蚀经过怎样的历程？3、应力腐蚀发生的电位范围有哪些？4、用阳极快速溶解理论解释应力腐蚀。5、大气腐蚀是怎样分类的？6、说明大气腐蚀的电化学过程。7、影响大气腐蚀的因素有哪些？8、说明海水腐蚀的特点。大气腐蚀的分类大气腐蚀机理大气腐蚀电化学过程阴极过程：O2+2H2O+4e→4OH-(4-1)阳极过程：Me→Men++ne(4-2)Fe、Zn还原性酸溶液中,阴极过程是氢去极化;污染大气酸性水膜下，主要是氧去极化。潮大气腐蚀阳极过程控制；湿大气腐蚀阴极过程控制。腐蚀机理潮大气

2、腐蚀锈层起强氧化剂作用,阳极反应发生在金属/Fe3O4界面上：Fe→Fe2++2e(4-3)阴极反应发生在Fe3O4/FeOOH界面上:6FeOOH+2e→2Fe3O4+2H2O(4-4)A-纯净空气;B-有(NH4)2SO4;C-0.01%SO2;D-(NH4)2SO4+0.01%SO2;E-烟粒+0.01%SO2图4-4抛光钢在不同大气环境中腐蚀与相对湿度的关系图4-5大气中SO2含量对碳钢腐蚀速度的影响海水腐蚀电化学特点1多数金属腐蚀过程都是氧去极化过程,氧扩散控制;2阳极过程阻滞很小，加Mo,抑制Cl-破坏作用;3σ

3、高,电阻性阻滞很小;4易局部腐蚀破坏,点蚀，缝隙腐蚀等。4.3金属在土壤中的腐蚀概念：埋藏于地下的金属由于土壤组成和电化学性能及生物环境不同，而发生局部破坏。现象：油、气、水管线、电缆等因穿孔而漏油、漏气或漏水。或使电信设备发生故障。重要腐蚀形式发达国家，地下油、气管线百万公里以上，腐蚀损坏几亿美元/年。意义：研究腐蚀规律及防蚀途径有实际意义。4.3.1土壤腐蚀的特点1土壤特性1)多相性由固、液、气态，三相物质构成的复杂的多相体系。2)导电性水分以各种形式存在，土壤导电性。电解质孔隙率、含水率影响它的透气性和电导率。3)不均

4、匀性O2,溶解水中，在土壤缝隙中。氧浓度、湿度和结构密切相关，[O]干燥砂土最高，潮湿砂土次之，潮湿密实粘土最少。4)土壤酸碱性。大多数是中性的，pH值6.0-7.5；有碱性,西北盐碱土pH值7.5-9.0;也有酸性，腐殖土和沼泽土pH值3-6。pH值越低，土壤腐蚀性越大。2土壤腐蚀电化学过程大多数金属在土壤中腐蚀都属于氧去极化腐蚀。与在电解液中的腐蚀本质是一样的。例Fe:阳极过程：Fe+nH2O→Fe2+nH2O+2e(4-9)阳极反应速度受金属离子化过程控制。pH值低土壤，OH-很少。不能生成Fe(OH)2，阳极区Fe2

5、+浓度增大。pH≥7土壤中,生成Fe(OH)2溶解度很小,沉积在钢铁表面，阻滞阳极溶解。含碳酸盐,在阳极表面生成不溶性沉积物，保护膜。含Cl-和SO42-与Fe2+生成可溶性盐，加速阳极溶解。阴极过程：1/2O2+H2O+2e→2OH-(4-10)弱酸性、中性和碱性土壤中，阴极反应主要是氧去极化作用。土壤中水溶解氧有限，对腐蚀起主要作用的是缝隙和毛细管中的氧。土壤中传递过程比较复杂，进行得较慢。潮湿粘性土壤中，渗水能力和透气性差,氧传递相当困难，使阴极过程受阻。土壤pH>5，腐蚀产物形成保护层。4.3.2土壤腐蚀的几种形式1

6、充气不均匀引起腐蚀主要指地下管线穿过不同的地质结构及潮湿程度不同的土壤带时，由于氧浓度差别引起的宏观电池腐蚀。2杂散电流引起的腐蚀杂散电流是漏电现象。源于直流电的大功率电气装置，电气铁路，电解及电镀、电焊机等装置。3微生物引起的腐蚀对腐蚀有作用细菌硫酸杆菌和硫酸盐还原菌。它们能将土壤中硫酸盐还原产生S2-，小部分消耗在微生物自身的新陈代谢上，大部分可作为阴极去极化剂,促进腐蚀反应。土壤pH4.5-9.0，最适宜硫酸盐还原菌生长;pH<3.5,pH>11，这种菌的活动及生长很难。4.3.3防止土壤腐蚀的措施1涂料或包覆玻璃布防

7、水；2电化学保护，牺牲阳极法，阴极保护与涂料联合使用；3金属涂层或包覆金属，镀锌层等。小结:土壤腐蚀形式：氧浓差、杂散电流、微生物土壤腐蚀的电化学过程：阳极过程：Fe→Fe2++2e阴极过程：1/2O2+H2O+2e→2OH-4.4金属在工业环境中的腐蚀4.4.1金属在酸溶液中腐蚀氧化性酸与非氧化性酸对金属腐蚀不同。非氧化性酸特点阴极过程基本是氢去极化；增加酸度会增加阴极反应，金属腐蚀速度增加。氧化性酸特点阴极过程主要是氧化剂的还原过程引起金属腐蚀。氧化性酸浓度超过临界值时，使钝化型金属进入钝态，抑制腐蚀。溶液腐蚀性与酸强弱

8、及酸阴离子氧化能力有关。金属在无机酸溶液中腐蚀无机酸硫酸、硝酸、盐酸,引起设备腐蚀破坏和造成的经济损失相当严重。A金属在硫酸中的腐蚀高浓度H2SO4是强氧化剂，使可钝化金属进入钝态，低浓度H2SO4无氧化能力，其腐蚀性很强。硫酸腐蚀性主要取决于温度、浓度和流速。a)V与W(H2SO4)关系