金属在某些环境中的腐蚀与防护.ppt

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1、材料腐蚀与防护贵州大学材料与冶金学院7.1大气腐蚀7.2土壤腐蚀7.3海水腐蚀第七章金属在某些环境中的腐蚀■大气的腐蚀性■大气腐蚀的特点■大气腐蚀的影响因素■防锈大气腐蚀■土壤腐蚀的特点■埋地钢铁管道的保护■土壤腐蚀的几种常见形式土壤腐蚀■海水腐蚀■船舶和海洋设施的保护海水腐蚀7.1大气腐蚀成分克/米３重量％成分毫克/米３重量ppm空气1172100氖(Ne)1412氮(N2)87975氪(Kr)43氧(O2)26923氦(He)0.80.7氩(Ar)151.26氙(Xe)0.50.4水蒸汽80.70氢(H2)0.05

2、0.04二氧化碳0.50.04大气的近似组成(10oC，100KPa)空气中氧的含量约23%，是大量的也是主要的腐蚀剂，直接参与金属的腐蚀反应。空气相对湿度对金属的大气腐蚀也有重要影响。(相对湿度：空气中水蒸气含量与同温度下饱和水蒸气含量的比值的百分数)。杂质典型浓度，微克/米３二氧化硫(SO2)工业区：冬天350，夏天100农村地区：冬天100，夏天40二氧化硫(SO3)大约为SO2含量的10％硫化氢(H2S)工业区：1.5~90城市地带：0.5~1.7农村地区：0.15~0.45春季测量数字氨(NH3)工业区：4.

3、8农村地区：2.1氯化物(空气样品)内地工业区：冬天4.8，夏天2.7沿海农村区：年平均5.4氯化物(雨水样品)内地工业区：冬天7.9，夏天5.3沿海农村区：冬天57，夏天18毫克/升尘粒工业区：冬天250，夏天100农村地区：冬天60，夏天15大气的次要成分(杂质)当空气湿度达到100%，形成肉眼可见的水膜；当空气的相对湿度低于100%，金属表面也可能形成水膜，原因是：由于金属表面上形成的水膜并不是纯净的水，形成电解质溶液。因此，大气腐蚀属于电化学腐蚀范畴。毛细凝聚化学凝聚吸附凝聚毛细管半径Ao冷疑时相对湿度%毛细管

4、半径Ao冷疑时相对湿度%3609447989080302115706050构件中的狭缝金属表面上的灰尘腐蚀产物中的细孔大气腐蚀条件下水汽毛细凝聚的可能中心毛细管半径与水汽冷疑所需相对湿度的关系溶液中的盐相对湿度%溶液中的盐相对湿度%硫酸铜硫酸钾硫酸钠碳酸钠硫酸亚铁硫酸锌硫酸镐氯化钾硫酸铵989893929290898681氯化铵氯化钠氯化亚铜氯化亚铁氯化镍碳酸钾氯化镁氯化钙氯化锌807668565444343210与饱和盐溶液平衡的空气相对湿度(20oC)吸附水膜厚度与空气相对湿度的关系(洁净的细磨过的铁表面)Ⅰ:干大

5、气腐蚀δ=10~100ÅⅡ:潮大气腐蚀δ=100Å~1ųmⅢ:湿大气腐蚀δ=1ųm~1mmⅣ:全浸,δ>1mm大气腐蚀速度水膜厚度δⅣⅢⅠⅡ■大气腐蚀的类型干大气腐蚀：空气十分干燥，金属表面上不存在水膜,金属的腐蚀属于常温氧化。潮大气腐蚀：Rh<100%，在金属表面上存在肉眼不可见的薄液膜,随水膜厚度增加,V-迅速增大。湿大气腐蚀：Rh≈100%，金属表面上形成肉眼可见的水膜，随水膜厚度增加，V-逐渐减小。■大气腐蚀的特点氧分子还原反应速度较大，成为主要的阴极过程。即使液膜呈酸性，氧分子还原反应仍占阴极过程的主要地位；

6、在薄的液膜下氧容易到达金属表面，有利于金属钝化；潮的大气腐蚀受阳极极化控制，湿的大气腐蚀受阴极极化控制；此外，腐蚀产物的性质对大气腐蚀过程有重要影响。析出H2或吸收O2的体积(cm3/dm2)镁在全浸，蒸镏水薄膜和洁净大气条件下腐蚀时的氢去极化及氧去极化全浸薄水膜大气腐蚀氧去极化氢去极化(根据ToMawoB)501001502003020101(根据Po3eHΦe∧b4)氧扩散层厚度(ų)氧还原反应速度(mA/cm2)水膜厚度(ų)（铜表面上）1.21.00.80.60.40.200200400600180150120

7、906030021大气腐蚀的影响因素（1）气候条件：湿度、降水量、温度、日照量；（2）大气污染物质：SO2：能强烈促进钢铁的大气腐蚀盐粒：溶解于金属表面水膜，增加吸湿性和导电性，氯离子还具有强腐蚀性。烟尘：烟尘落在金属表面，能吸附腐蚀性物质，或者在金属表面上形成缝隙，增加水汽凝聚。铁的大气腐蚀(大气中含0.01%SO2)暴露55天的结果相对湿度(%)12010080604020(mg/dm2)腐蚀增重204060801000抛光钢试样大气腐蚀（空气中杂质）(mg/dm2)腐蚀增重相对湿度(%)E:烟尘颗粒+0.01%S

8、O2D:硫铵颗粒+0.01%SO2C:无颗粒+0.01%SO2B:硫铵颗粒无SO2A:纯净空气12080400305060809099EDCBASO2对钢铁大气腐蚀的影响(根据Evans)124816时间(天)90.067.545.022.50-22.5-45.0-67.5-90.0-112.5重量变化mg222BAAB曲线A:暴