【实用资料】金属腐蚀PPT.ppt

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1、金属腐蚀第一章第一章 金属腐蚀金属腐蚀 金属的腐蚀与防护是一门融合了多种学科的新金属的腐蚀与防护是一门融合了多种学科的新金属的腐蚀与防护是一门融合了多种学科的新金属的腐蚀与防护是一门融合了多种学科的新兴边缘学科，它的理论和实践与金属学、化学、兴边缘学科，它的理论和实践与金属学、化学、兴边缘学科，它的理论和实践与金属学、化学、兴边缘学科，它的理论和实践与金属学、化学、电化学、物理学、工程力学、生物学和医学等电化学、物理学、工程力学、生物学和医学等电化学、物理学、工程力学、生物学和医学等电化学、物理学、工程力学、生物学和医学等密切相关。近数十年来，它的发展与成就是相密切相关。近数十年来，它的发展与

2、成就是相密切相关。近数十年来，它的发展与成就是相密切相关。近数十年来，它的发展与成就是相当引人注目的。当引人注目的。当引人注目的。当引人注目的。相关学科：相关学科：相关学科：相关学科：第一章第一章 金属腐蚀金属腐蚀n n第一节第一节第一节第一节 金属腐蚀的基本概念金属腐蚀的基本概念金属腐蚀的基本概念金属腐蚀的基本概念 n n第二节第二节第二节第二节 腐蚀的分类腐蚀的分类腐蚀的分类腐蚀的分类 n n第三节第三节第三节第三节 金属腐蚀速度的表示法金属腐蚀速度的表示法金属腐蚀速度的表示法金属腐蚀速度的表示法n n第四节第四节第四节第四节 金属构件的防护金属构件的防护金属构件的防护金属构件的防护第一节

3、第一节 金属腐蚀的基本概念金属腐蚀的基本概念 是研究金属材料在其周围环境作用下是研究金属材料在其周围环境作用下是研究金属材料在其周围环境作用下是研究金属材料在其周围环境作用下发生破发生破发生破发生破坏坏坏坏以及以及以及以及如何减缓或防止这种破坏如何减缓或防止这种破坏如何减缓或防止这种破坏如何减缓或防止这种破坏的一门科学。的一门科学。的一门科学。的一门科学。其中最重要最常见的破坏形式是其中最重要最常见的破坏形式是其中最重要最常见的破坏形式是其中最重要最常见的破坏形式是断裂、磨损断裂、磨损断裂、磨损断裂、磨损和腐蚀和腐蚀和腐蚀和腐蚀。这三种主要的破坏形式已分别发展成为三这三种主要的破坏形式已分别发

4、展成为三这三种主要的破坏形式已分别发展成为三这三种主要的破坏形式已分别发展成为三个独立的边缘性学科。个独立的边缘性学科。个独立的边缘性学科。个独立的边缘性学科。金属的腐蚀：金属的腐蚀：金属的腐蚀：金属的腐蚀：第一节第一节 金属腐蚀的基本概念金属腐蚀的基本概念 指金属构件受力超过其弹性极限、塑性极限而发指金属构件受力超过其弹性极限、塑性极限而发指金属构件受力超过其弹性极限、塑性极限而发指金属构件受力超过其弹性极限、塑性极限而发生的破坏。生的破坏。生的破坏。生的破坏。断裂：断裂：断裂：断裂：断裂的形式：断裂的形式：断裂的形式：断裂的形式：塑性断裂塑性断裂塑性断裂塑性断裂脆性断裂脆性断裂脆性断裂脆性

5、断裂沿晶断裂沿晶断裂沿晶断裂沿晶断裂穿晶断裂穿晶断裂穿晶断裂穿晶断裂机械断裂等机械断裂等机械断裂等机械断裂等第一节第一节 金属腐蚀的基本概念金属腐蚀的基本概念 指金属表面与其相接触的物体或与其周围指金属表面与其相接触的物体或与其周围指金属表面与其相接触的物体或与其周围指金属表面与其相接触的物体或与其周围环境发生相对运动，因摩擦而产生的损耗环境发生相对运动，因摩擦而产生的损耗环境发生相对运动，因摩擦而产生的损耗环境发生相对运动，因摩擦而产生的损耗或破坏，它是个渐变过程。有时磨损了的或破坏，它是个渐变过程。有时磨损了的或破坏，它是个渐变过程。有时磨损了的或破坏，它是个渐变过程。有时磨损了的零件还可

6、修复。例如，用刷镀可修复轻微零件还可修复。例如，用刷镀可修复轻微零件还可修复。例如，用刷镀可修复轻微零件还可修复。例如，用刷镀可修复轻微磨损的轴。磨损的轴。磨损的轴。磨损的轴。磨损：磨损：第一节第一节 金属腐蚀的基本概念金属腐蚀的基本概念指金属在其周围环境的作用下引起的破坏或变质指金属在其周围环境的作用下引起的破坏或变质指金属在其周围环境的作用下引起的破坏或变质指金属在其周围环境的作用下引起的破坏或变质现象。或者说：金属与环境间的物理现象。或者说：金属与环境间的物理现象。或者说：金属与环境间的物理现象。或者说：金属与环境间的物理化学相互化学相互化学相互化学相互作用，造成金属性能的改变，导致金属

7、、环境或作用，造成金属性能的改变，导致金属、环境或作用，造成金属性能的改变，导致金属、环境或作用，造成金属性能的改变，导致金属、环境或由其构成的一部分技术体系功能的损坏。由其构成的一部分技术体系功能的损坏。由其构成的一部分技术体系功能的损坏。由其构成的一部分技术体系功能的损坏。腐蚀：腐蚀：腐蚀：腐蚀：从不同角度，曾对腐蚀下过不同的定义，例如：从不同角度，曾对腐蚀下过不同的定义，例如：从不同角度，曾对腐蚀下过不同的定义，例如：从不同角度，曾对腐蚀下过不同的定义，例如：(1)(1)(1)(1)材料因与环境反应而引起的损坏或变质；材料因与环境反应而引起的损坏或变质；材料因与环境反应而引起的损坏或变质

8、；材料因与环境反应而引起的损坏或变质；(2)(2)(2)(2)除了单纯机械破坏之外的一切破坏；除了单纯机械破坏之外的一切破坏；除了单纯机械破坏之外的一切破坏；除了单纯机械破坏之外的一切破坏；(3)(3)(3)(3)冶金的逆过程；冶金的逆过程；冶金的逆过程；冶金的逆过程；(4)(4)(4)(4)材料与环境的有害反应。材料与环境的有害反应。材料与环境的有害反应。材料与环境的有害反应。第二节第二节 腐蚀的分类腐蚀的分类 腐腐蚀蚀的的分分类类方方法法最常见腐蚀环境腐蚀环境腐蚀机理腐蚀机理腐蚀形态类型腐蚀形态类型金属材料金属材料应用范围或工业部门应用范围或工业部门防护方法防护方法 第二节第二节 腐蚀的分

9、类腐蚀的分类 腐腐蚀蚀的的分分类类方方法法最常见腐蚀环境腐蚀环境大气腐蚀大气腐蚀大气腐蚀大气腐蚀水腐蚀水腐蚀水腐蚀水腐蚀土壤腐蚀土壤腐蚀土壤腐蚀土壤腐蚀化学介质腐蚀化学介质腐蚀化学介质腐蚀化学介质腐蚀 第二节第二节 腐蚀的分类腐蚀的分类 腐腐蚀蚀的的分分类类方方法法最常见腐蚀机理腐蚀机理潮湿环境下属电化潮湿环境下属电化潮湿环境下属电化潮湿环境下属电化学机理学机理学机理学机理干燥气体中为化学干燥气体中为化学干燥气体中为化学干燥气体中为化学机理。机理。机理。机理。第二节第二节 腐蚀的分类腐蚀的分类 腐腐蚀蚀的的分分类类方方法法最常见防护方法防护方法(1)(1)(1)(1)改变金属材料本身特征。如改

10、变材改变金属材料本身特征。如改变材改变金属材料本身特征。如改变材改变金属材料本身特征。如改变材料的成分或组织结构，研制耐蚀合金。料的成分或组织结构，研制耐蚀合金。料的成分或组织结构，研制耐蚀合金。料的成分或组织结构，研制耐蚀合金。(2)(2)(2)(2)降低腐蚀介质的腐蚀能力。如加入降低腐蚀介质的腐蚀能力。如加入降低腐蚀介质的腐蚀能力。如加入降低腐蚀介质的腐蚀能力。如加入缓蚀剂，改变介质的缓蚀剂，改变介质的缓蚀剂，改变介质的缓蚀剂，改变介质的pHpHpHpH值等。值等。值等。值等。(3)(3)(3)(3)改变金属改变金属改变金属改变金属/介质体系的电极电位。介质体系的电极电位。介质体系的电极电

11、位。介质体系的电极电位。如阴极保护和阳极保护等。如阴极保护和阳极保护等。如阴极保护和阳极保护等。如阴极保护和阳极保护等。(4)(4)(4)(4)借助表面涂层把金属与腐蚀介质分借助表面涂层把金属与腐蚀介质分借助表面涂层把金属与腐蚀介质分借助表面涂层把金属与腐蚀介质分开。开。开。开。第二节第二节 腐蚀的分类腐蚀的分类 按环境腐蚀分类按环境腐蚀分类大气腐蚀、水腐蚀、土壤腐蚀及化学介质腐蚀。大气腐蚀、水腐蚀、土壤腐蚀及化学介质腐蚀。大气的分类：大气的分类：在腐蚀学科中，常把大气分为工业、在腐蚀学科中，常把大气分为工业、海洋和农村大气三类。其中以海洋大气腐蚀最为严重，海洋和农村大气三类。其中以海洋大气腐

12、蚀最为严重，工业大气次之，农村大气最轻。工业大气次之，农村大气最轻。日常生活中，常可看到海边城市自行车圈锈蚀比内日常生活中，常可看到海边城市自行车圈锈蚀比内陆严重得多。钢在海岸的腐蚀比在沙漠中大陆严重得多。钢在海岸的腐蚀比在沙漠中大400400500500倍；倍；离海岸离海岸24m24m的钢试样比离的钢试样比离240m240m的腐蚀快的腐蚀快1212倍；工业大气倍；工业大气比沙漠区的腐蚀可大比沙漠区的腐蚀可大5050至至100100倍。倍。第二节第二节 腐蚀的分类腐蚀的分类 按环境腐蚀分类按环境腐蚀分类大气腐蚀、水腐蚀、土壤腐蚀及化学介质腐蚀。大气腐蚀、水腐蚀、土壤腐蚀及化学介质腐蚀。原因：工

13、业大气的腐蚀性超过农村大气，其主要原因是空气污染严重，含有大量的腐蚀性气体，如SO2，CO2和NOx等。海洋大气因其含有盐分及海水的蒸发使其腐蚀性较工业和农村大气都严重。第二节第二节 腐蚀的分类腐蚀的分类 按环境腐蚀分类按环境腐蚀分类大气腐蚀、水腐蚀、土壤腐蚀及化学介质腐蚀。大气腐蚀、水腐蚀、土壤腐蚀及化学介质腐蚀。机理：机理：大气腐蚀几乎也是一种电化学过程。对于大气的腐蚀性，大气腐蚀几乎也是一种电化学过程。对于大气的腐蚀性，不能只看某些腐蚀性气体的含量和降尘量大小。不能只看某些腐蚀性气体的含量和降尘量大小。如沈阳大气污染中如沈阳大气污染中SOSO2 2最大浓度达最大浓度达1.38mgm1.3

14、8mgm-3-3，降尘量高达，降尘量高达953mgm953mgm-2-2，5 5年合计相对湿度年合计相对湿度70%RH70%RH的日数为的日数为619d619d；上海大气中；上海大气中SOSO2 2最大浓度为最大浓度为0.19mg m0.19mg m-3-3，5 5年合计相对湿度年合计相对湿度70%RH70%RH的日数为的日数为1162d1162d，且气温比沈阳高；而广州大气中，且气温比沈阳高；而广州大气中SOSO2 2最大浓度为最大浓度为0.14mgm0.14mgm-3-3，5 5年合计相对湿度年合计相对湿度70%RH70%RH的日数为的日数为893d893d。实际上，腐蚀以上海最。实际上，

15、腐蚀以上海最为严重，广州次之，沈阳更次之。因为上海平均气温比沈阳高，而为严重，广州次之，沈阳更次之。因为上海平均气温比沈阳高，而腐蚀介质又比广州高。可见，大气腐蚀是一个综合作用的结果。腐蚀介质又比广州高。可见，大气腐蚀是一个综合作用的结果。第二节第二节 腐蚀的分类腐蚀的分类 影响大气腐蚀的主要因素：湿度、工业污染和盐分含量。影响大气腐蚀的主要因素：湿度、工业污染和盐分含量。大气腐蚀环境中，湿度对腐蚀性的影响有着决大气腐蚀环境中，湿度对腐蚀性的影响有着决定性的作用。空气中相对湿度（定性的作用。空气中相对湿度（RHRH）的大小，决定）的大小，决定了大气中金属腐蚀的速度。了大气中金属腐蚀的速度。临界

16、相对湿度临界相对湿度临界相对湿度临界相对湿度：金属腐蚀速度突然上金属腐蚀速度突然上升时的相对湿度升时的相对湿度。一般来说一般来说，当，当RH65%RH65%时，物体表面上附着时，物体表面上附着0.0010.0010.01m0.01m厚的水膜，如水膜中溶解有酸、厚的水膜，如水膜中溶解有酸、碱、盐，则会加速大气腐蚀。碱、盐，则会加速大气腐蚀。空气中相对湿度愈高，金属表面上的水膜愈厚。空气中相对湿度愈高，金属表面上的水膜愈厚。一般因降水造成干湿交替的情况下腐蚀性最强。一般因降水造成干湿交替的情况下腐蚀性最强。湿度湿度湿度湿度相对湿度对水膜厚度的影响湿度湿度湿度湿度第二节第二节 腐蚀的分类腐蚀的分类

17、影响大气腐蚀的主要因素是湿度、工业污染和盐分含量。影响大气腐蚀的主要因素是湿度、工业污染和盐分含量。水膜中溶解的腐蚀性物质除氧外，还水膜中溶解的腐蚀性物质除氧外，还有硫的氧化物有硫的氧化物SOxSOx（主要是（主要是SOSO2 2）、）、COCO2 2和氯和氯化物。化物。在城市大气中在城市大气中SOSO2 2的沉积速度可达的沉积速度可达100mgm100mgm-2-2dd-1-1，在工业大气中可达，在工业大气中可达200mgm200mgm-2-2dd-1-1，农村大气在，农村大气在101030mgm30mgm-2-2dd-1-1之间。大气中之间。大气中COCO2 2的浓度的浓度为为0.03%0

18、.03%0.05%0.05%，水膜中约在，水膜中约在1010-5 5molcmmolcm-3-3（体积摩尔数）数量级。另外（体积摩尔数）数量级。另外在海洋大气中，氯化物沉积速度一般在在海洋大气中，氯化物沉积速度一般在0.30.3300mgm300mgm-2-2dd-1-1。湿度湿度湿度湿度第二节第二节 腐蚀的分类腐蚀的分类 影响大气腐蚀的主要因素是湿度、工业污染和盐分含量。影响大气腐蚀的主要因素是湿度、工业污染和盐分含量。工业大气中的工业废气污染程度决工业大气中的工业废气污染程度决定了它的腐蚀性定了它的腐蚀性。工业废气中含有大量的工业废气中含有大量的SOx，NOx，CO2，CO，Cl2，H2S

19、，NH3等，这些气体在大气中形等，这些气体在大气中形成了酸雨，危害很大。成了酸雨，危害很大。工业工业工业工业污染污染污染污染 在海洋大气中，离海越近，氯化物在海洋大气中，离海越近，氯化物含量越高，其腐蚀性越严重。含量越高，其腐蚀性越严重。氯化物能加速点蚀、应力腐蚀、晶氯化物能加速点蚀、应力腐蚀、晶间腐蚀和缝隙腐蚀等局部腐蚀。间腐蚀和缝隙腐蚀等局部腐蚀。盐分盐分含量含量第二节第二节 腐蚀的分类腐蚀的分类 防止大气腐蚀的措施：防止大气腐蚀的措施：（1 1）研制和选用耐蚀材料。）研制和选用耐蚀材料。大气腐蚀过程往往受到阳极控制，利用合金化手段促使金属材料发生钝化或生成保护性的腐蚀产物，能有效地提高金

20、属材料在大气中的耐蚀性。（2 2）使用涂层和金属镀层保护。）使用涂层和金属镀层保护。对长期暴露在空气中的钢铁材料，经常使用油漆和镀层保护。在油漆中加入钝化剂，有良好的防蚀效果。锌、铬、锡等金属镀层也被普遍采用。（3 3）使用气相缓蚀剂和临时性保护层。）使用气相缓蚀剂和临时性保护层。此法主要用于保护贮藏和运输过程中的金属制品。（4 4）降低大气湿度。）降低大气湿度。湿度是影响大气腐蚀的主要因素，只要把大气的湿度保持在临界湿度以下，就可以减缓金属的大气腐蚀。该法常用于库存金属制品的防蚀。第二节第二节 腐蚀的分类腐蚀的分类 防止大气腐蚀的措施：防止大气腐蚀的措施：防止大气腐蚀的措施还有许多。如合理设

21、计构件，防止缝隙中存水及除尘等。其中尤须重视的问题是减少大气污染。这不仅有利于环境保护和提高人们生活质量，而且对于延长金属材料在大气中的使用寿命也是非常重要的。第二节第二节 腐蚀的分类腐蚀的分类 按环境腐蚀分类按环境腐蚀分类大气腐蚀、水腐蚀、土壤腐蚀及化学介质腐蚀。大气腐蚀、水腐蚀、土壤腐蚀及化学介质腐蚀。定义：水腐蚀指自然界中存在的水（如海水、江河水、定义：水腐蚀指自然界中存在的水（如海水、江河水、雨水、地下水等等）对金属构件和设备产生的腐蚀作用。雨水、地下水等等）对金属构件和设备产生的腐蚀作用。这些水大部分为近中性介质，其腐蚀过程的去极化剂为溶解氧，在某些受污染的水质中，还会发生氢去极化过

22、程。其腐蚀反应为：阳极反应 Mne Mn+阴极反应 O2+2H2O+4e 40H（氧去极化）2H+2e H2 （氢去极化）第二节第二节 腐蚀的分类腐蚀的分类 按环境腐蚀分类按环境腐蚀分类大气腐蚀、水腐蚀、土壤腐蚀及化学介质腐蚀。大气腐蚀、水腐蚀、土壤腐蚀及化学介质腐蚀。类型：在水介质中，除了发生一般的电化学腐蚀外，某些条件下（如厌氧环境）也会发生微生物腐蚀微生物腐蚀。海水是自然界中量最大且具有很大腐蚀性的天然电解质溶液。近年来，世界各国对海洋开发事业极为重视，在沿海地区的工矿企业还常直接把海水作为工业水源，所以，研究和解决金属的海水腐蚀问题具有重大现实意义。第二节第二节 腐蚀的分类腐蚀的分类

23、按环境腐蚀分类按环境腐蚀分类大气腐蚀、水腐蚀、土壤腐蚀及化学介质腐蚀。大气腐蚀、水腐蚀、土壤腐蚀及化学介质腐蚀。原因：海水是腐蚀性电解质。盐度在3338之间，其组成极为复杂，几乎含有地壳中所有的元素。海水中因溶有大量强电解质，平均电导率为4.0Sm-1，其导电性远远超过河水（210-2Sm-1）和雨水（110-3Sm-1）。第二节第二节 腐蚀的分类腐蚀的分类 按环境腐蚀分类按环境腐蚀分类大气腐蚀、水腐蚀、土壤腐蚀及化学介质腐蚀。大气腐蚀、水腐蚀、土壤腐蚀及化学介质腐蚀。原因：海水中还溶有大气所包含的种种气体成分。如氮、氧、二氧化碳和污染性气体等。海水的含氧海水的含氧量是影响海水腐蚀的重要因素量

24、是影响海水腐蚀的重要因素，对于碳钢等常用金属材料来说，海水的含氧量越高，金属的腐蚀速度也越大。由于经常不断的风浪搅动和剧烈的自然对流，在表层几十米深度以内充气良好，海水表层几乎被氧所饱和，常温下的平均值约8mgL-1。第二节第二节 腐蚀的分类腐蚀的分类 按环境腐蚀分类按环境腐蚀分类大气腐蚀、水腐蚀、土壤腐蚀及化学介质腐蚀。大气腐蚀、水腐蚀、土壤腐蚀及化学介质腐蚀。原因：海水中含有复杂的无机物和有机物。除了氯化物以外，海水还含有经常处于饱和状态的碳酸盐以及大量的镁、钙离子，在施加阴极保护过程中，它们在金属表面可生成覆盖层。原因：海水中的微量组分也会影响腐蚀。其中某些有机、无机分子能和金属形成配合

25、物，这些配合物直接影响着金属的溶解和腐蚀产物的性质。第二节第二节 腐蚀的分类腐蚀的分类 按环境腐蚀分类按环境腐蚀分类大气腐蚀、水腐蚀、土壤腐蚀及化学介质腐蚀。大气腐蚀、水腐蚀、土壤腐蚀及化学介质腐蚀。原因：海水具有一定流速和冲击作用，这也是腐蚀的影响因素。对于碳钢等在海水中难以钝化的金属材料，海水流速的增加将加速氧的输运及其腐蚀过程。在海水中能钝化的金属则不然，有一定流速的海水能促进钛、铬镍合金或高铬不锈钢的钝化而提高其耐蚀性。当海水流速很高时，金属的腐蚀急剧增加。此时已不仅是介质的腐蚀作用，而且有介质的摩擦冲击等机械力的作用，产生磨损腐蚀、冲击腐蚀和空泡腐蚀等。海水的运动速度对低碳钢腐蚀的影

26、响第二节第二节 腐蚀的分类腐蚀的分类 大气腐蚀、水腐蚀、土壤腐蚀及化学介质腐蚀。大气腐蚀、水腐蚀、土壤腐蚀及化学介质腐蚀。原因：海洋环境中栖息着多种海生物和微生物。海水腐蚀常受到生物性因素的影响，尤其是海洋附着生物对材料的污损（fouling）。海洋附着生物是生长在船底、海水管道及海水中一切人工设施表面上的动植物及微生物。其中与海水腐蚀有关的常见附着生物有藤壶、贻贝、牡蛎、苔藓虫、石灰虫、海葵、海鞘、水螅、海藻等种类。第二节第二节 腐蚀的分类腐蚀的分类 大气腐蚀、水腐蚀、土壤腐蚀及化学介质腐蚀。大气腐蚀、水腐蚀、土壤腐蚀及化学介质腐蚀。生物污损的影响很复杂生物污损的影响很复杂，有时附着海生物形

27、成了完整致密覆盖层，对金属结构有一定保护作用，但是在以下情况下但是在以下情况下会促进金属的腐蚀。会促进金属的腐蚀。（1）海生物的附着并非完整、均匀，附着层内外形成氧浓差电池。例如藤壶附着在金属表面时，藤壶的壳底和金属表面之间形成缝隙，造成缝隙腐蚀。（2）由于生物的生命活动，局部改变了海水介质的成分。例如附着的海藻因其光合作用的结果，增加了周围海水的氧浓度，加速了金属的腐蚀，在某些情况下可提高腐蚀率20%。生物呼吸作用排放的二氧化碳以及生物遗体分解形成的硫化氢，也有加速腐蚀的作用。第二节第二节 腐蚀的分类腐蚀的分类 大气腐蚀、水腐蚀、土壤腐蚀及化学介质腐蚀。大气腐蚀、水腐蚀、土壤腐蚀及化学介质腐

28、蚀。生物污损的影响很复杂，有时附着海生物形成了完整致密覆盖层，对金属结构有一定保护作用，但是在以下情况下但是在以下情况下会促进金属的腐蚀。会促进金属的腐蚀。（3）附着生物穿透或剥落破坏金属表面上的保护膜和涂层。（4）在附着生物的附着层底部，形成缺氧环境，促进了硫酸盐还原菌等厌氧性微生物的繁殖及其腐蚀破坏作用。海洋生态学专家兹维亚金采夫和别洛古罗娃介绍，俄远东金角湾和伦达湾的海水盐浓度、酸度、温度大致相同。但由于人为原因，金角湾海水浑浊，有机物过剩，含氧量较少，海水化学成分更有助于部分甲壳纲、瓣鳃纲动物和细菌滋生。为检验上述情况对海水中具有腐蚀能力生物的影响，科研人员分别在金角湾和伦达湾的码头附

29、近，将多块用于制造轮船水下构件的优质钢板放入了海面下两米处。天后科研人员发现，两处钢板的表面均出现了霉腐微生物和能将二价铁盐氧化成三价铁化合物的细菌。所不同的是金角湾钢板表面的微生物数量多出了近倍。也正因为如此，越来越多的藤壶、贻贝等动物在金角湾钢板表面的微生物层上安了家。天过后，金角湾钢板表面的生物总重量达到了每平方米公斤，比伦达湾钢板表面的生物总重量多出了一倍多。第二节第二节 腐蚀的分类腐蚀的分类 大气腐蚀、水腐蚀、土壤腐蚀及化学介质腐蚀。大气腐蚀、水腐蚀、土壤腐蚀及化学介质腐蚀。金属材料在海水中被生物污损的程度是不同的。对紫铜和含铜量高（大于70%）的合金，海生物附着很少。一般认为，对生

30、物具有毒性的Cu2+的溶出率大于0.021gm-2h-1，就能避免海生物沾污。另外，当水速超过1ms-1时，海生物也不易附着。总之，影响海水腐蚀的环境因素有溶解气体、无机物、有机物、温度、pH值、海水流速和海生物。第二节第二节 腐蚀的分类腐蚀的分类 按环境腐蚀分类按环境腐蚀分类大气腐蚀、水腐蚀、土壤腐蚀及化学介质腐蚀。大气腐蚀、水腐蚀、土壤腐蚀及化学介质腐蚀。机理：由于海水的中性特征以及高溶解氧量，决定了绝大多数金属和合金在海水中的腐蚀都是氧去极绝大多数金属和合金在海水中的腐蚀都是氧去极化过程化过程。海水pH值一般为8.18.3。海水中溶有碳酸盐等盐类，具有一定的缓冲作用，所以海水的pH值相当

31、稳定。海水腐蚀的电化学过程具有下列特征海水腐蚀的电化学过程具有下列特征（1 1）海水中的氯离子等卤素离子能阻碍和破坏金属的钝化，使得阳）海水中的氯离子等卤素离子能阻碍和破坏金属的钝化，使得阳极化过程较易进行。极化过程较易进行。氯离子的破坏作用有：破坏氧化钝化膜。氯离子对氧化膜具有渗透破坏作用，对胶状保护膜具有解胶破坏作用。吸附作用。氯离子比某些钝化剂更容易吸附，从而阻碍了钝化过程。电场效应。氯离子在金属表面或在薄的钝化膜上吸附，形成强电场，使金属离子易于溶出。形成配合物。氯离子与金属可生成氯的配合物，加速金属溶解。以上这些作用都能造成海水对金属的高腐蚀性。一些耐大气腐蚀的低合金钢在海水中耐蚀性

32、并不好，甚至不锈钢在海水中也常因钝态的局部破坏而遭受严重孔蚀、缝隙腐蚀等局部腐蚀。只有极少数易钝化金属，如钛、锆、铌、钽和哈氏合金等，才能在海水中保持钝态。另外在高速流动的海水中，金属材料容易发生冲击腐蚀和空泡腐蚀。海水腐蚀的电化学过程具有下列特征海水腐蚀的电化学过程具有下列特征（2 2）海水腐蚀的阴极去极化剂主要是氧，阴极过程是腐蚀反应的控）海水腐蚀的阴极去极化剂主要是氧，阴极过程是腐蚀反应的控制性环节。制性环节。在海水的pH条件下，阴极过程主要是氧的去极化。溶解氧的还原反应在Cu，Ag，Ni等金属上比较容易进行，其次是Fe和Cr，在Sn，Al，Zn上因过电位较大，反应较困难。因此，Cu，A

33、g，Ni等金属在溶氧量低的情况下是较稳定的金属，而在溶氧量高和流速大的情况下腐蚀速度也是不小的。在含有大量H2S的污染海水中，还会发生硫化氢的阴极去极化作用。Cu，Ni是易受硫化氢腐蚀的金属。Fe3+，Cu2+等高价重金属离子也可促进阴极反应。由Cu2+2eCu的反应而析出的铜，能沉积在金属表面成为有效的阴极。所以海水中如含有0.110-6以上浓度的Cu2+，就不宜使用铝合金。（3 3）海水腐蚀的电阻性阻滞很小，异种金属的接触能造成显著的腐）海水腐蚀的电阻性阻滞很小，异种金属的接触能造成显著的腐蚀效应。蚀效应。海洋腐蚀区间的划分：可海洋腐蚀区间的划分：可按照浸入海水的深度通常是将海洋环境分按照

34、浸入海水的深度通常是将海洋环境分按照浸入海水的深度通常是将海洋环境分按照浸入海水的深度通常是将海洋环境分为海洋大气区、飞溅区、潮差区、全浸区和海泥区。为海洋大气区、飞溅区、潮差区、全浸区和海泥区。为海洋大气区、飞溅区、潮差区、全浸区和海泥区。为海洋大气区、飞溅区、潮差区、全浸区和海泥区。钢桩长试样在海水中的腐蚀情况 海洋大气区的腐蚀遵循大气腐蚀的规律海洋大气区的腐蚀遵循大气腐蚀的规律海洋大气区的腐蚀遵循大气腐蚀的规律海洋大气区的腐蚀遵循大气腐蚀的规律。在飞溅区在飞溅区在飞溅区在飞溅区金属表面常被充气海水所润湿，并受海水飞溅金属表面常被充气海水所润湿，并受海水飞溅金属表面常被充气海水所润湿，并受

35、海水飞溅金属表面常被充气海水所润湿，并受海水飞溅冲击，冲击，冲击，冲击，腐蚀最为严重腐蚀最为严重腐蚀最为严重腐蚀最为严重，该区的保护涂层也会较快地脱落破坏该区的保护涂层也会较快地脱落破坏该区的保护涂层也会较快地脱落破坏该区的保护涂层也会较快地脱落破坏。潮差区的条件介于飞溅区和全浸区之间，潮差区的条件介于飞溅区和全浸区之间，在该区域内小在该区域内小在该区域内小在该区域内小块试片的腐蚀行为和钢桩等长尺试样的腐蚀情况有很大差块试片的腐蚀行为和钢桩等长尺试样的腐蚀情况有很大差块试片的腐蚀行为和钢桩等长尺试样的腐蚀情况有很大差块试片的腐蚀行为和钢桩等长尺试样的腐蚀情况有很大差别，别，没有一定的规律没有一

36、定的规律没有一定的规律没有一定的规律。全浸区的情况随水深而不同全浸区的情况随水深而不同全浸区的情况随水深而不同全浸区的情况随水深而不同。在浅水地带的氧含量通常在浅水地带的氧含量通常在浅水地带的氧含量通常在浅水地带的氧含量通常近于饱和，生物活性也很大，水温又较高，腐蚀一般较严重近于饱和，生物活性也很大，水温又较高，腐蚀一般较严重近于饱和，生物活性也很大，水温又较高，腐蚀一般较严重近于饱和，生物活性也很大，水温又较高，腐蚀一般较严重。海泥区的介质条件较复杂，海泥区的介质条件较复杂，还常有厌氧性微生物存在。还常有厌氧性微生物存在。还常有厌氧性微生物存在。还常有厌氧性微生物存在。总的来说，钢在海泥区的

37、腐蚀较全浸区略为缓慢总的来说，钢在海泥区的腐蚀较全浸区略为缓慢总的来说，钢在海泥区的腐蚀较全浸区略为缓慢总的来说，钢在海泥区的腐蚀较全浸区略为缓慢。合合合合 金金金金全浸区腐蚀速度全浸区腐蚀速度全浸区腐蚀速度全浸区腐蚀速度潮差区腐蚀速度潮差区腐蚀速度潮差区腐蚀速度潮差区腐蚀速度/mm/mma a-1-1抗冲击抗冲击抗冲击抗冲击/mm/mma a-1-1腐蚀性能腐蚀性能腐蚀性能腐蚀性能平均平均平均平均最大最大最大最大平均平均平均平均最大最大最大最大低碳钢（无氧化皮）低碳钢（无氧化皮）低碳钢（无氧化皮）低碳钢（无氧化皮）0.120.120.40.40.30.30.50.5劣劣劣劣低碳钢（有氧化皮）

38、低碳钢（有氧化皮）低碳钢（有氧化皮）低碳钢（有氧化皮）0.090.090.90.90.20.21 1劣劣劣劣普通铸铁普通铸铁普通铸铁普通铸铁0.150.150.40.4劣劣劣劣铜（冷轧）铜（冷轧）铜（冷轧）铜（冷轧）0.040.040.080.080.020.020.180.18不好不好不好不好顿巴黄铜（顿巴黄铜（顿巴黄铜（顿巴黄铜（10%Zn10%Zn）0.040.040.050.050.030.03不好不好不好不好黄铜（黄铜（黄铜（黄铜（70Cu70Cu30Zn30Zn）0.050.05满意满意满意满意黄铜（黄铜（黄铜（黄铜（22Zn22Zn2Al2Al0.02As0.02As）0.020

39、.020.180.18良好良好良好良好黄铜（黄铜（黄铜（黄铜（20Zn20Zn1Sn1Sn0.02As0.02As）0.040.04满意满意满意满意黄铜（黄铜（黄铜（黄铜（60Cu60Cu40Zn40Zn）0.060.06脱脱脱脱ZnZn0.020.02脱脱脱脱ZnZn良好良好良好良好青铜（青铜（青铜（青铜（5%Sn5%Sn，0.1P0.1P）0.030.030.10.1良好良好良好良好AlAl青青青青铜铜铜铜（7%Al7%Al，2%Si2%Si）0.030.030.080.080.010.010.050.05良好良好良好良好 金属材料在海水中耐蚀性的比较表金属材料在海水中耐蚀性的比较表金属材

40、料在海水中耐蚀性的比较表金属材料在海水中耐蚀性的比较表腐蚀发生在缝隙处或邻近缝隙的区域。铜镍合金（70Cu30Ni）大气腐蚀、水腐蚀、土壤腐蚀及化学介质腐蚀。海水的运动速度对低碳钢腐蚀的影响在一定条件下，极化作用可以降低金属的腐蚀速率。大气腐蚀、水腐蚀、土壤腐蚀及化学介质腐蚀。（3）附着生物穿透或剥落破坏金属表面上的保护膜和涂层。76单位换算系数。大气腐蚀、水腐蚀、土壤腐蚀及化学介质腐蚀。如改变材料的成分或组织结构，研制耐蚀合金。在一定条件下，极化作用可以降低金属的腐蚀速率。相对湿度对水膜厚度的影响在路轨附近这种电位往往是波动的。指腐蚀的发生局限在结构的特定区域或部位上。空气中相对湿度（RH）

41、的大小，决定了大气中金属腐蚀的速度。合合合合 金金金金全浸区腐蚀速度全浸区腐蚀速度全浸区腐蚀速度全浸区腐蚀速度潮差区腐蚀潮差区腐蚀潮差区腐蚀潮差区腐蚀速度速度速度速度/mm/mma a-1-1抗冲击抗冲击抗冲击抗冲击/mm/mma a-1-1腐蚀性能腐蚀性能腐蚀性能腐蚀性能平均平均平均平均最大最大最大最大平均平均平均平均最大最大最大最大铜镍合金（铜镍合金（铜镍合金（铜镍合金（70Cu70Cu30Ni30Ni）0.0080.0080.030.030.050.050.30.30.15%Fe0.15%Fe，良好，良好，良好，良好0.15%Fe0.15%Fe，优优优优秀秀秀秀镍镍镍镍0.020.020

42、.10.10.40.4良好良好良好良好蒙乃尔（蒙乃尔（蒙乃尔（蒙乃尔（65Ni65Ni31Cu31Cu4 4（FeFe+）0.030.030.20.20.50.50.250.25良好良好良好良好因科镍合金（因科镍合金（因科镍合金（因科镍合金（80Ni80Ni13Cr13Cr）0.0050.0050.10.1良好良好良好良好HastelloyHastelloy（53Ni53Ni19Mo19Mo17Cr17Cr）0.0010.0010.0010.001优秀优秀优秀优秀Cr13Cr13钢钢钢钢0.280.28满意满意满意满意Cr17Cr17钢钢钢钢0.20.2满意满意满意满意Cr18Ni9Cr18N

43、i90.180.18良好良好良好良好Cr28Cr28Ni20Ni20钢钢钢钢0.020.02良好良好良好良好ZnZn（99.5%Zn99.5%Zn）0.0280.0280.030.03良好良好良好良好钛钛钛钛0 00 00 00 0优秀优秀优秀优秀耐蚀性最好的是钛合金和镍铬钼合金，而铸铁和碳钢的耐蚀性相当差。耐蚀性最好的是钛合金和镍铬钼合金，而铸铁和碳钢的耐蚀性相当差。耐蚀性最好的是钛合金和镍铬钼合金，而铸铁和碳钢的耐蚀性相当差。耐蚀性最好的是钛合金和镍铬钼合金，而铸铁和碳钢的耐蚀性相当差。减缓与防止海水腐蚀的有效措施如下：减缓与防止海水腐蚀的有效措施如下：减缓与防止海水腐蚀的有效措施如下：减

44、缓与防止海水腐蚀的有效措施如下：合理设计和施工合理设计和施工合理设计和施工合理设计和施工涂覆防蚀涂覆防蚀涂覆防蚀涂覆防蚀电化学保护电化学保护电化学保护电化学保护 （1 1）正确给出腐蚀余量。）正确给出腐蚀余量。例如海上建筑物的例如海上建筑物的桩柱在不同位置的腐蚀程度有所不同，最好采用桩柱在不同位置的腐蚀程度有所不同，最好采用不同的厚度。不同的厚度。（2 2）降低流速以避免冲击腐蚀和空泡腐蚀。）降低流速以避免冲击腐蚀和空泡腐蚀。（3 3）尽可能消除不必要的缝隙和表面污垢物。）尽可能消除不必要的缝隙和表面污垢物。（4 4）避免不同金属材料的联接）避免不同金属材料的联接，必要时应尽可能减少阴极性接触

45、物的面积，或采取绝缘措施。（5 5）构件的应力分布应均匀化）构件的应力分布应均匀化，减轻腐蚀区的载荷。（6 6）铆接和焊接时采用正确的工艺）铆接和焊接时采用正确的工艺，使用比基体的电位稍正的材料做铆钉或焊丝。注意焊接作业时杂散电流的影响。减缓与防止海水腐蚀的有效措施如下减缓与防止海水腐蚀的有效措施如下减缓与防止海水腐蚀的有效措施如下减缓与防止海水腐蚀的有效措施如下合理设计和施工合理设计和施工合理设计和施工合理设计和施工涂覆防蚀涂覆防蚀涂覆防蚀涂覆防蚀电化学保护电化学保护电化学保护电化学保护 保护性覆盖层（尤其是油漆）至今仍是普遍采用的防止海水腐蚀的有效措施。防蚀性能较好的常用涂料有环氧沥青涂料

46、、焦油环氧涂料、氯化橡胶涂料和高聚氯乙烯涂料等。为了防止生物污损，需使用防污漆，但含铜离子的涂料在铝制构件上不宜使用，此时应选用有机毒物涂料。第二节 腐蚀的分类这时所需施加的保护电流就可大大减少。(2)降低腐蚀介质的腐蚀能力。(1)改变金属材料本身特征。3300mgm-2d-1。0Sm-1，其导电性远远超过河水（210-2Sm-1）和雨水（110-3Sm-1）。一、金属腐蚀与防护的意义阳极所溶解的金属量应为：中原油田自开发以来，因腐蚀造成的直接经济损失累计已达5亿元左右。大气腐蚀、水腐蚀、土壤腐蚀及化学介质腐蚀。氯化物能加速点蚀、应力腐蚀、晶间腐蚀和缝隙腐蚀等局部腐蚀。影响土壤腐蚀的主要因素：

47、水份、pH值、含盐量、含氧量、透水性和透气性以及杂散电流与细菌活动情况等。金属的相对密度，g/cm3；0Sm-1，其导电性远远超过河水（210-2Sm-1）和雨水（110-3Sm-1）。防止土壤腐蚀的方法很多，目前最广泛使用的是覆盖层与电化学保护相结合的方法。将金属失重腐蚀速度换算为腐蚀深度的公式为：减缓与防止海水腐蚀的有效措施如下减缓与防止海水腐蚀的有效措施如下减缓与防止海水腐蚀的有效措施如下减缓与防止海水腐蚀的有效措施如下合理设计和施工合理设计和施工合理设计和施工合理设计和施工涂覆防蚀涂覆防蚀涂覆防蚀涂覆防蚀电化学保护电化学保护电化学保护电化学保护 阴极保护是防止海水腐蚀最有效的手段之一。

48、它通常与涂层保护联合使用。海水中的阴极保护电流在阴极产生氢氧根离子，结果使阴极区海水中的碳酸钙和氢氧化镁过饱和，在金属表面形成致密的石灰质覆盖层。这时所需施加的保护电流就可大大减少。在海水中进行阴极保护的实际操作中，往往一开始先施加比通常阴极极化更大的电流密度加速极化。海水常用的牺牲阳极海水常用的牺牲阳极有锌合金、铝合金和镁合金。由于铝合金的价格较有锌合金、铝合金和镁合金。由于铝合金的价格较便宜，综合性能较好，日益得到广泛应用。便宜，综合性能较好，日益得到广泛应用。第二节第二节 腐蚀的分类腐蚀的分类 按环境腐蚀分类按环境腐蚀分类大气腐蚀、水腐蚀、土壤腐蚀及化学介质腐蚀。大气腐蚀、水腐蚀、土壤腐

49、蚀及化学介质腐蚀。原理：金属在土壤中的腐蚀，一般也属于电化学腐蚀。因金属和介质土壤的电化学不均一性而形成腐蚀原电池，但因土壤介质具有多样性和不均匀性等特点，所以除了有可能生成和金属组织的不均一性有关的腐腐蚀微电池外蚀微电池外，土壤介质的宏观不均一性还会引起腐蚀腐蚀宏电池宏电池，它在土壤腐蚀中往往起着更大的作用。第二节第二节 腐蚀的分类腐蚀的分类 按环境腐蚀分类按环境腐蚀分类大气腐蚀、水腐蚀、土壤腐蚀及化学介质腐蚀。大气腐蚀、水腐蚀、土壤腐蚀及化学介质腐蚀。影响土壤腐蚀的主要因素：水份、pH值、含盐量、含氧量、透水性和透气性以及杂散电流与细菌活动情况等。一般常用土壤电阻率土壤电阻率作为腐蚀性指标

50、，电阻率越小，腐蚀性越大。第二节第二节 腐蚀的分类腐蚀的分类 按环境腐蚀分类按环境腐蚀分类大气腐蚀、水腐蚀、土壤腐蚀及化学介质腐蚀。大气腐蚀、水腐蚀、土壤腐蚀及化学介质腐蚀。常见的腐蚀形式：细菌腐蚀和杂散电流腐蚀。常见的腐蚀形式：细菌腐蚀和杂散电流腐蚀。常见的腐蚀形式：细菌腐蚀和杂散电流腐蚀。常见的腐蚀形式：细菌腐蚀和杂散电流腐蚀。杂散电流也称迷走电流，是从电路上直接或间接漏散到土壤或其他导电介质中的电流。其主要来源是应用直流电的大功率电气装置，如电气化铁道，电解槽及电镀槽，电焊机或电化学维护装置等。下图为埋设在电气化铁道附近的金属管道受杂散电流影响所造成的腐蚀情况。土壤中的杂散电流腐蚀（箭头