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第四章__金属在各种环境中的腐蚀
第四章 金属在各种环境中的腐蚀 4.1、金属在大气中的腐蚀 大气的主要成分: 大气的次要成分(杂质) 。 在大气中,普遍存在的腐蚀成分是氧、水蒸气、二氧化碳。氧的含量基本保持不变,而且是大量的,它真正的参与腐蚀反应。水和二氧化碳的含量随气候和地理位置的变化而变化。 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。 空气的相对湿度对金属的大气腐蚀有重要的影响。 金属表面上的水膜 大气腐蚀的特点 大气腐蚀速度与金属表面水膜厚度的关系 I区为金属表面上有几个分子层厚的吸附水膜,没有形成连续的电解液,相当于“干氧化”状态,发生纯化学腐蚀。 II区对应于“潮大气腐蚀”状态,出于电解液膜的存在,开始了电化学腐蚀过程.腐蚀速度急剧增加。 III区为可见的液膜层,III区相当于“湿大气腐蚀”。随着液膜厚度进一步增加,氧的扩散变得困难,因而腐蚀速度也相应降低。液膜更厚就进入IV区,这与浸泡在液体中的腐蚀相同。 一般环境的大气腐蚀大多是在II、III区进行的,随着气候条件和相应的金属表面状态的变化,各种腐蚀形式可以互相转换。 大气腐蚀的三种类型 (1)干的大气腐蚀 当空气十分干燥,金属表面上不存在水膜金属的腐蚀属于常温氧化。 (2) 潮的大气腐蚀 当Rh100%,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。 (3) 湿的大气腐蚀 当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。 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 由于水膜薄,腐蚀过程的产物仍留在水膜中,因此腐蚀产物的性质对大气腐蚀过程有重要影响。 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(如炭粒),或者在金属表面上形成缝隙,增加水汽凝聚(如硅质颗粒)。 防锈 (1)各种金属耐大气腐蚀性能 普通碳钢在潮湿和污染大气中很容易生锈,须使用油漆涂料之类的覆盖层进行保护。 含铜、磷、铬、镍的低合金钢有良好的耐大气腐蚀性能。 当大气污染严重时,不含钼的奥氏体不锈钢也会产生锈点。有色金属铝、铜、铅、锌有良好耐大气腐蚀性能,但当存在污染物质时,腐蚀速度增大。 涂料和金属镀层 对于机器设备和管道的外表面,构件和建筑物,最常用的防锈方法是油漆涂料覆盖层。化工大气防腐蚀涂料包括各色环氧树脂漆,各种过氯乙烯漆,各色乙烯漆,有机硅耐热漆,铝粉漆,各色聚氨酯漆等。 金属镀层用得较多的是钢管和部件镀锌、镀镉和镀铬。 金属制品在加工,贮存和运输中的防锈 1、降低空气湿度 2、 暂时性防锈层 “暂时”并不是指时间短,而是指金属制品在连续加工或使用时可以顺利地将防锈材料除去。 防锈水 ? 防锈切削液 ? 防锈油和防锈脂 防锈塑料 ? 气相缓蚀剂(简记为VPI或VCI) 4.3、 海水腐蚀与海洋设施防护 海水的组成和性质 海水近似看做3%或3.5%的氯化钠溶液。几乎含有地壳中所有的自然状态的元素。海水的pH值在7.2 ? 8.6,呈微碱性。海水的温度在 –2 ~ 35?C之间。 海水导电性强 海水中含氧量大,表层海水可以认为被氧饱和。随温度变化,氧的含量在5 ~ 10mg/L范围。 海水腐蚀的特点 由于海水导电性好,腐蚀电池中的欧姆电阻很小,因此异金属接触能造成阳极性金属发生显著的电偶腐蚀破坏。 海水中含有大量氯离子,容易造成金属钝态局部破坏。 碳钢在海水中发生吸氧腐蚀,凡是使氧极限扩散电流密度增大的因素,如充气良好,流速增大,都会使碳钢腐蚀速度增大。 海洋环境的腐蚀分为几个区域 。 船舶和海洋设施的保护 (1)材料 低合金海水用钢与碳钢的比较 (2)设计和施工 在选材、设计和施工中要避免造成电偶腐蚀和缝隙腐蚀。与高流速海水接触的设备(泵、推进器、海水冷却器等)要避免湍流腐蚀和空泡腐蚀 (3)涂料保护 (4)阴极保护 阴极
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