自然环境下的腐蚀精要.ppt

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1、4自然环境下的腐蚀8/8/20211CONTENTS4.1大气腐蚀4.2土壤腐蚀4.3自然水腐蚀8/8/202124.1大气腐蚀4.1.1概述4.1.2大气腐蚀的分类4.1.3大气腐蚀机理4.1.4大气腐蚀的影响因素4.1.5防止大气腐蚀的方法8/8/202134.1.1概述大气腐蚀是指由大气中的水、氧、酸性污染物等物质的作用而引起的腐蚀。大气腐蚀所造成的金属损失约占金属总量的50%以上。油气田地面管线、设备、容器、井架、抽油机等，大都在大气环境条件下使用，均会遭受大气腐蚀。8/8/202144.1.1概述在腐蚀学科中，常把大气

2、分为海洋、工业、城市、农村大气四类（根据地域及环境腐蚀性划分），其中的海洋大气腐蚀最为严重，工业大气、城市大气次之，农村大气最轻。8/8/202154.1.1概述日常生活中，常可看到海边城市自行车圈锈蚀比内陆的严重的多，据文献介绍钢在海岸的腐蚀比在沙漠中大400～500倍；离海岸24m的钢试样比离海岸240m的腐蚀快12倍；工业大气比沙漠区的腐蚀可能大50至100倍。工业大气、城市大气的腐蚀性超过农村大气，主要原因是空气污染严重，含有大量的腐蚀性气体，如SO2、CO2等。海洋大气因其含有盐分及海水的蒸发使其腐蚀性较之工业和城市大

3、气都严重。8/8/202164.1.2大气腐蚀的分类大气腐蚀速率随着腐蚀条件的变化而变化。金属表面的潮湿程度通常是决定大气腐蚀速率的主要因素。所以，按照金属表面的潮湿程度，也就是按照金属表面电解质液膜的存在和状态的不同，可以把大气腐蚀分成下列三种类型：干型大气腐蚀大气很干燥，金属表面不存在水膜或水膜层的厚度不超过10mm时的腐蚀（未形成连续电解液）。潮型大气腐蚀大气相对湿度足够高，金属表面存在肉眼看不见的薄液膜层时发生的腐蚀。湿型大气腐蚀大气相对湿度接近100%，在金属表面存在着肉眼可见的凝结水膜（以雾、雨等形式）时发生的腐蚀。

4、8/8/20217上述三种类型的大气腐蚀，它们的腐蚀机理和腐蚀速率是各不相同的，其关系式可以定性地用图1所示的曲线来表示。图中Ⅰ区是大气湿度特别低的情况，金属表面的吸附水膜非常薄，还不能看作是完整的和具有电解液的性能，此时金属腐蚀速率很低，属于化学腐蚀中的常温氧化情况，相当于干型大气腐蚀。图1大气腐蚀与金属表面上水膜层厚度之间的关系Ⅰ一水膜厚度δ=1～10nm的区域；Ⅱ一水膜厚度δ=10nm～1μm的区域；Ⅲ一水膜厚度δ=1μm～1mm的区域；Ⅳ一水膜厚度δ＞1mm8/8/20218在区域Ⅱ中，金属表面形成了连续的薄液膜层，具有

5、电解液的特点，腐蚀过程基本上与电化学腐蚀相同，腐蚀速率随液膜厚度的增加而急剧增加，这相当于潮型大气腐蚀。图1大气腐蚀与金属表面上水膜层厚度之间的关系Ⅰ一水膜厚度δ=1～10nm的区域；Ⅱ一水膜厚度δ=10nm～1μm的区域；Ⅲ一水膜厚度δ=1μm～1mm的区域；Ⅳ一水膜厚度δ＞1mm8/8/20219区域Ⅲ、Ⅳ为湿型大气腐蚀区域。由于液膜厚度的增加，氧通过液膜变得困难了，腐蚀速率也相对降低。进入到区域Ⅳ时，由于氧通过液膜有效扩散层得厚度已基本上不随液膜厚度的增加而增加，腐蚀速率已基本不变，这相当于金属全部沉浸在电解液中的腐蚀情况

6、。图1大气腐蚀与金属表面上水膜层厚度之间的关系Ⅰ一水膜厚度δ=1～10nm的区域；Ⅱ一水膜厚度δ=10nm～1μm的区域；Ⅲ一水膜厚度δ=1μm～1mm的区域；Ⅳ一水膜厚度δ＞1mm8/8/202110实际上，金属在大气中的腐蚀，用这三种形式的大气腐蚀完全区分清楚是相当困难的。它既可以从一种形式的腐蚀过渡到另一种形式，又存在着一种腐蚀形式与另一种腐蚀形式的相互转换。例如，在大气中最初以干型腐蚀历程进行腐蚀的金属构件，当湿度增大或生成吸水性的腐蚀产物时，可能会开始按潮型大气腐蚀历程进行。当雨水直接落在金属物件上时，潮的大气腐蚀又转

7、变为湿型大气腐蚀，而当表面逐渐干燥以后，又会重新按潮型大气腐蚀形式进行腐蚀。8/8/2021114.1.3大气腐蚀机理特点：金属处于薄层电解液下的腐蚀过程与电化学动力学规律一样，大气腐蚀速度也与大气条件下的电极过程有关。大气腐蚀是液膜下的电化学腐蚀，与浸在电解液中的腐蚀相比有它的特殊之处。一般腐蚀电池都是短路的，电阻很小，可略而不计。而在极薄的电解液膜下则不可忽视。此外，随着液膜厚度的变化，阴、阳极过程及大气腐蚀的因素也是发生变化的。但由于电解液比较薄，而且常常干湿交替，故大气腐蚀的电极过程有自身的特点。8/8/2021124.

8、1.3大气腐蚀机理结论随着金属表面电解液的变薄，阴极过程更容易进行，而阳极过程更困难阴极去极化过程主要是依靠氧的去极化作用（因为氧的扩散在薄的液膜条件下比全浸状态时更容易）阳极阳极钝化阳极过程在薄液膜下会受到较大的阻碍阳极钝化，金属离子水化过程的困难是造成阳极极