地下金属管道腐蚀与防护重点

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1、绪论1，腐蚀分类：化学腐蚀、电化学腐蚀2，电化学腐蚀的特点：（1）介质为离子导电的电解质（2）金属/电解质界面反应过程是因为电荷转移而引起的电化学反应（3）界面上的电化学过程可以分为两个相互独立的氧化和还原过程（4）电化学腐蚀过程伴随电子的流动3，金属/电解质界面上伴随电荷转移发生的化学反应称为电极反应第一章1，电化学腐蚀——依靠腐蚀原电池的作用而进行的腐蚀过程叫做电化学腐蚀。2，电位—pH图（p9）（1）m线：4H++4e+O2=2H2On线：2H++2e=H2n线之下有H2析出，是H2稳定区；高于m线则有O2析出，是O2稳定区（2）D到D’的发生过程①Fe位于D

2、点处生成铁锈的腐蚀过程在该区域内Fe(OH)2和H2O是稳定的，因此在PH=9.6∽12.5的范围内能形成Fe(OH)2钝化膜。腐蚀体系中的电极反应为阳极反应：Fe——Fe2++2e2H2O=2H++2OH-次生反应：Fe2++2OH-——Fe(OH)2阴极反应：2H++1/2O2+2e——H2O总反应：Fe+1/2O2+H2O——Fe(OH)2②当体系的电位升高至D点以上，在图的右上方D’时，随着电位上升，氧的平衡分压增加，Fe(OH)2将进一步氧化成Fe(OH)3阳极反应：2Fe(OH)2+2H2O——2Fe(OH)3+2H++2e阴极反应：1/2O2+H2O+

3、2e——2OH-总反应：2Fe(OH)2+1/2O2+H2O——2Fe(OH)3③欲使图1-6中的B点位置移出腐蚀区，可采用的控制腐蚀措施：a：降低电极电位至非腐蚀区，即通常采用的阴极保护法；b：把Fe的电位升高至钝化区，即采用阳极保护，或在溶液中注入缓蚀剂，使金属表面形成钝化膜；c：调整溶液PH值，在PH=9.6∽12.5的范围内能形成Fe(OH)2或Fe(OH)3钝化膜3，腐蚀原电池分类：微电池、宏电池地下管道最常见的腐蚀现象——氧浓差电池4，腐蚀原电池作用过程：①阳极过程：金属溶解，以离子形式转入溶液，并把当量电子留在金属上；②电子转移：在电路中电子由阳极流至

4、阴极；③阴极过程：由阳极流过来的电子被溶液中能吸收电子的氧化剂D所接受，其本身被还原5，腐蚀原电池形成条件：①有电解质溶液与金属相接触；②金属的不同部位或两种金属间存在电极电位差；③两极之间相互连通6，腐蚀速度v-是指单位时间内单位面积上损失的质量。g/(m2h)v-=W/St=3600IA/(SFn)S——阳极的金属表面积凡是能降低腐蚀电流I的因素，都能减缓腐蚀7，极化——腐蚀原电池在电路接通以后，电流流过电极时电位偏离初始电位的现象称为电极。阳极电位往正方向偏移，叫阳极极化；阴极电位往负方向偏移，叫阴极极化。电极极化分类：①活化计划；②浓度极化；③电阻极化活化极

5、化——由于电极上电化学反应速度缓慢而引起的极化叫活性极化，（电化学极化）过电位是相对可逆电极偏离平衡态时的电位变化值，它是与电极反应相联系的。η活化=a+[RT/(αnF)]lni=a+βlni8，腐蚀极化图p17图1-11EA0阳极的平衡电极电位，曲线EA0S是阳极极化曲线EC0阴极的平衡电极电位，曲线EC0S是阴极极化曲线两条极化曲线相交于S，横坐标Icorr表示当电池的回路电阻R等于零时电池中流过的电流，也就是电池可能达到的腐蚀电流最大限度Imax，此时两级电位相等。（1）腐蚀的控制因素（定义）——腐蚀原电池的作用过程是由阳极过程、阴极过程和电子转移三步骤构成

6、，其中阻力最大步骤对腐蚀速度起主要影响，称为腐蚀的控制因素（2）利用腐蚀极化图，说明腐蚀过程受哪些因素控制（p17图1-12）（a）的控制因素是阳极极化性能（b）的控制因素是阴极极化性能（c）是混合控制（d）为电阻极化所控制9，金属钝化（1）引起金属钝化的因素：化学钝化、电化学钝化①化学钝化——一般在强氧化剂（如硝酸、硝酸银、氯酸、重络酸钾或氧）中钝化，属于化学因素引起的钝化，叫做化学钝化②电化学钝化——外加电流引起的阳极极化时的钝化，电极电位正移，属于电化学因素引起的钝化，叫做电化学钝化（1）阳极钝化现象是金属钝化的主要特征之一（2）典型的阳极极化钝化曲线（P24

7、图1-19）AB——电流随电位升高而增大，处于金属活化溶解区BC——电流急剧下降，处于不稳定状态，为活化/钝化过渡区CD——随着电位的正移电流几乎保持不变，是稳定钝化区DE——电流再次随着电位升高而增大，为过钝化区①化学反应AB：Fe——Fe2++2eBC：2Fe+3H2O——Fe2O3+6H++6eCD：Fe2+——Fe3++e3Fe+4H2O——Fe3O4+8H++8eDE：4OH-——O2+2H2O+4e②钝化参数ic——越小——越易钝化；；Ec——越负——越易钝化Ip——越小——形成钝化膜越好10，土壤腐蚀的原因：①电化学腐蚀。土壤是固态、液态、气态组成