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管道的防腐蚀技术及绝热 第一部分 腐蚀的基础知识 1.腐蚀的定义 材料（通常是金属）或材料的性质由于与它所处环境的反应而恶化变质。 定义包含了三个方面的研究内容，即材料、环境及反应的种类。 （1）材料 材料包括金属材料、非金属材料及材料的性质。材料是腐蚀发生的内因。如在稀硫酸中，铅很耐蚀，而钢铁腐蚀剧烈，说明不同材料间的腐蚀行为差异是很大的。金属材料通常指纯金属及其合金，工程结构材料中纯金属是很少用的，绝大多数为合金。非金属材料又可分为有机非金属材料与无机非金属材料，种类繁多，性能各异，但它们大多都具有良好的耐腐蚀性能，甚至有独特的耐蚀性，非金属材料在防腐蚀中起着相当重要的作用，我们当然要加以研究和利用。 材料的性质也是我们要研究的，有许多种腐蚀的结果，不是整体材料被腐蚀了，而是使材料的性质发生了变化，使原来塑性很好的材料变脆了（如金属发生应力腐蚀后），或使原来弹塑性很好的材料变脆变硬（如橡胶的老化等）腐蚀的结果是材料的质量变化不大，而性质发生了恶化、变质。 （2）环境 环境是腐蚀的外部条件，任何材料在使用过程中总是处于特定的环境中。对腐蚀起作用的环境因素有： 介质 介质的成分、浓度对腐蚀有很大影响，有时介质中有很多种物质，我们要找出对腐蚀起作用的成份（常见的如H+、OH-、溶解氧、Cl-、Fe3+、Cu2+、SO42-、NO3-等）以及这些成份的浓度。这些物质中随着浓度的变化，其腐蚀行为有可能发生相当大的改变，或加剧腐蚀或使腐蚀速率下降。 温度 对腐蚀而言，温度是一个非常重要的因素，随着温度的增加，反应的活化能增加，多数情况下温度的增加会加速腐蚀。工程材料都有一个极限使用温度，许多材料的极限使用温度大大地低于它的蠕变温度，就是根据腐蚀制定的。 流速 合适的流速对防腐是有好处的，对某些软的材料（如铅），流速过高易引起冲刷腐蚀，对易钝化材料，较高流速可加速氧的输送，使管道或设备处于钝化状态。 压力 压力产生应力。许多金属材料在特定介质中，在应力高于某个值时就会产生应力腐蚀破裂。若设备在制造安装过程中就存有应力，则会使发生应力腐蚀所允许的操作压力下降，化工装备过程中的设备压力就是应力的主要来源，控制压力在允许的范围内可以有效地控制应力腐蚀的发生。 （3）反应的种类及过程 腐蚀是材料与环境发生反应的结果。金属材料与环境通常发生化学或电化学反应，非金属材料与环境则会发生溶胀、溶解、老化等反应。 2.腐蚀的本质 在自然界中大多数金属常以矿石形式即金属化合物的形式存在，而腐蚀则是一种使金属回复到自然状态的过程。例如，铁在自然界中大多为赤铁矿（主要成分为Fe2O3），而铁的腐蚀产物——铁锈主要成分也是Fe2O3，可见，铁的过程正是回复到它的自然状态——矿石的过程。 金属化合物通过冶炼还原出金属的过程大多是吸热过程。因此需要提供大量热能才能完成这种转变过程；而当在腐蚀环境中，金属变为化合物时却能释放能量，其释放的热量正好与冶炼过程中吸收的热量相等。可用下式概括金属腐蚀过程和冶金过程，从式绪-1可看出，腐蚀是冶金的逆过程。 金属单质+O2金属化合物+热量 铁为什么会腐蚀呢，因为单质状态的铁比它的化合状态具有更高的能量。在自然条件下，金属铁自发地转变为能量更低的化合物状态，从不稳定的高能态变为稳定的低能态。腐蚀过程就像水从高处向低处流动一样，是自发进行的。 金属腐蚀的本质就是金属由能量高的单质状态自发地向能量低的化合物状态转变的过程。 从能量观点来看，金属腐蚀的倾向也可以从矿石中冶炼金属时所消耗能量的大小来判断；冶炼时，消耗能量大的金属较易腐蚀，例如铁、铅、锌等；消耗能量小的金属，腐蚀倾向就小，像金这样的金属在自然界中以单质状态（砂金）存在，它就不易被腐蚀。 3腐蚀的分类 （1） 按腐蚀反应的机理分类 可分为化学腐蚀和电化学腐蚀 1）化学腐蚀 指金属与非电解质发生化学作用而引起的破坏，反应特点是只有氧化—还原反应，无电流产生。化学腐蚀通常为干腐蚀，腐蚀速率相对较小。如铁在干燥的大气中、铝在无水乙醇中的腐蚀，实际上单纯化学腐蚀是很少的，上述介质常因含有水分而使金属的腐蚀由化学腐蚀转变为电化学腐蚀。 2）电化学腐蚀 指金属与电解质溶液因发生电化学作用而产生的破坏。反应过程中均包括阳极反应和阴极反应两个过程，在腐蚀过程中有电流流动（电子和离子的运动）。 电化学腐蚀是最普遍、最常见的腐蚀，有时单独造成腐蚀，有时和力、生物共同作用产生腐蚀。当某种金属在特定的电解质溶液中同时又受到拉应力作用时，将可能发生应力腐蚀破裂，例如奥氏体不锈钢在含氯化物水溶液的高温环境中会发生这种类型的腐蚀