钢 材 的 腐 蚀 与 防 护.doc

钢 材 的 腐 蚀 与 防 护(一)腐蚀种类钢材受腐蚀的原因很多，可根据其与环境介质的作用分为化学腐蚀和电化学腐蚀两类。1化学腐蚀亦称干腐蚀，属纯化学腐蚀。是指钢材在常温和高温时发生的氧化或硫化作用。氧化作用的原因是钢铁与氧化性介质接触产生化学反应。氧化性气体有空气、氧、水蒸气、二氧化碳、二氧化硫和氯等，反应后生成疏松氧化物。其反应速度随温度、湿度提高而加速。干湿交替环境下腐蚀更为厉害，在于燥环境下腐蚀速度缓慢，例如：2电化学腐蚀也称湿腐蚀，是由于电化学现象在钢材表面产生局部电池作用的腐蚀。例如在水溶液中的腐蚀，在大气，土壤中的腐蚀等。钢材在潮湿的空气中，由于吸附作用，在其表面覆盖一层极薄的水膜，由于表面成分或者受力变形等的不均匀，使邻近的局部产生电极电位的差别，形成了许多微电池。在阳极区，铁被氧化成Fe+2离子进入水膜。因为水中溶有来自空气中的氧，在阴极区氧被还原为OH-离子，两者结合成不溶于水的Fe(OH)2，并进一步氧化成疏松易剥落的红棕色铁锈Fe(OH)3。在工业大气的条件下，钢材较容易锈蚀。钢材在大气中的腐蚀，实际上是化学腐蚀和电化学腐蚀同时作用所致，但以电化学腐蚀为主。(二)防腐措施钢材的腐蚀有材质的原因，也有使用环境和接触介质等原因，因此防腐蚀的方法也有所侧重。目前所采用的防腐蚀方法有如下几种。1合金化在碳素钢中加入能提高抗腐蚀能力的合金元素，如铬、镍、锡、钛和铜等，制成不同的合金钢，能有效地提高钢材的抗腐蚀能力。2金属覆盖用耐腐蚀性能好的金属，以电镀或喷镀的方法覆盖在钢材的表面，提高钢材的耐腐蚀能力。如镀锌、镀铬、镀铜和镀镍等。3非金属覆盖在钢材表面用非金属材料作为保护膜，与环境介质隔离，以避免或减缓腐蚀。如喷涂涂料、搪瓷和塑料等。钢结构防止腐蚀用得最多的方法是表面油漆。常用底漆有：红丹防锈底漆、环氧富锌漆和铁红环氧底漆等。底漆要求有比较好的附着力和防锈蚀能力。常用面漆有：灰铅漆、醇酸磁漆和酚醛磁漆等。面漆是为了防止底漆老化，且有较好的外观色彩，因此面漆要求有比较好的耐候性、耐湿性和耐热性，且化学稳定性要好，光敏感性要弱，不易粉化和龟裂。一般混凝上配筋的防锈措施是：保证混凝土的密实度，保证钢筋保护层的厚度和限制氯盐外加剂的掺量或使用防锈剂等。预应力混凝土用钢筋由于易被腐蚀，故应禁止使用氯盐类外加剂。牺牲阳极牺牲阳极，是指阳极随着流出的电流而逐渐消耗,所以,称为牺牲阳极。1 初级定义 定义1：阳极随着流出的电流而逐渐消耗,所以,称为牺牲阳极,这种阳极消耗快,安设位置及方法必须便于更换.低电位金属材料有镁、镁合金、纯锌、锌合金、铝合金等。定义2：这种方法称牺牲阳极法阴极保护这类活泼金属或合金则称为牺牲阳极.牺牲阳极法阴极保护是应用最早的一种电化学保护技术。定义3：得到阳极的保护,阳极逐步被消耗,故称为牺牲阳极.2)强制电流法就是给被保护金属结构施加一个阴极电流,而给辅助阳极施加阳极电流,构成一个腐蚀电流,以使金属结构得到保护。 2 中级定义 定义4：由于该金属的腐蚀对原有腐蚀电池提供保护,加快了自身的腐蚀,因此称为牺牲阳极.牺牲阳极材料应能满足下列要求:(l)要有足够的负电位,而且很稳定。定义5：牺牲阳极法牺牲阳极(:sacrificialanode)由电位较负的金祸材料制成,当它与被保护的管道连接时,自身发生优先离解,从而抑制了管道的腐蚀,故称为牺牲阳极.牺牲阳极应有足够负的稳定电位,以保持足够大的驱动电压:同时有较大的理论发生电量,还要有高而稳定的电流效率。定义6：中电位够负的金属或合金称为牺牲阳极.考虑到原油气本身易爆的危险性避免杂散电流原油储罐内部采用外加电流防腐蚀法没有可靠性。定义7：在阴极(被保护结构)得到保护的同时,阳极不断地被消耗,故称为牺牲阳极.3种理想的阳极物质是镁、铝和锌,它们在自然环境中的腐蚀电位达到-10V(相对Cu|CuSO4,下同) 3 高级定义 定义8：该电位较负的电极称为牺牲阳极,因为随着电流的不断流动,阳极材料不断消耗掉.作为牺牲阳极材料,金属或合金必须满足以下条件1:(1)电位足够负,可供应充分的电子使被保护金属设备发生阴极极化。 4 材料 作为牺牲阳极材料，必须能满足以下要求：1、 要有足够负的稳定电位；2、 自腐蚀速率小且腐蚀均匀，要有高而稳定的电流效率；3、 电化学当量高，即单位重量产生的电流量大；4、 工作中阳极极化要小，溶解均匀，产物易脱落；5、 腐蚀产物不污染环境，无公害；6、 材料来源广，加工容易，价格低廉。常用的牺牲阳极品种有镁基、锌基和铝基合金3类。锌是我们日常生活中比较常见的一种金属，在元素周期表中锌的原子量是65.4，密度是7.14，化合价是2，具有420摄氏度的熔点。锌是一种电位为负性的金属，它的标准电位是负的0.76V，在海水中高纯锌的稳定电位向负向游动偏移的，在PH值不同时，锌的腐蚀率也不一样，在PH小于6时和PH大于12时，锌的腐蚀率都较大；但是在6-12的PH值的范围内锌的腐蚀率比较小。其中的杂质也会对锌的阳极腐蚀率跟阳极行为产生很大影响。杂质的存在，会形成局部的腐蚀电源，可以形成局部电池，这些电池可以使得锌的表面上形成氢氧化物，形成坚固的覆盖层防止进一步的发生溶解。这样形成覆盖层的方式可以用在阴极保护系统中。锌阳极综述 1 简介 锌阳极产品规格：可以根据顾客要求提供不同形状的锌阳极, 如矩形, 方形, 镯式, 以及其他各种异型。产品名称直径包装锌含量用途锌阳极8mm-100mm木箱99.9953金属防腐蚀的阴极保护，钢帘线等电镀行业。锌合金牺牲阳极适用于海水、淡海水介质中的船舶、压载水舱、机械设备、海洋工程和海港设施、钻井平台、港口码头、海水介质的冷凝器、水泵以及低电阻率土壤中的管道、电缆等设施。产品说明：该产品经中国船级社（CCS）认可，质量标准符合GB/T4950-2002标准，锌阳极化学成分符合US MIL-A-18001H 和ASTM-B418( 类型1) 标准。用于管道的阳极同时符合SY/T0019-97埋地钢质管道牺牲阳极阴极保护设计规范。原料：0#蒸馏锌锭，锌锭含量99.995%。原料严格执行国家标准GB/T 470-1997。检测：从原料（锌锭）至出锌阳极过程中无其他成分进入，无接触其他金属。使用DF100型直读光谱仪，等离子体电感耦合原子发射光谱等高端检测仪器。从原料-加工-入库每个工序层层把关，层层检测。不放过任何一个微小的细节，从而使我们的产品性能长期稳定。确保每批锌阳极含量99.995%以上。运输贮存：禁止用带酸，碱，盐等腐蚀锌的包装物和运输工具装运，并应贮存在干燥，通风，无腐蚀性物质的库房里，严防雨水淋湿。锌阳极的阴极保护法是在保护钢铁设备上连接一种更易失去电子的金属或合金。例如：钢闸门的保护，有的就应用这种方法。它是一种比较更为活泼的金属，如锌等，连接在钢闸门上。这样，当发生电化腐蚀时，被腐蚀的是那种比铁更活泼的金属，而铁被保护了。通常在轮船的尾部和在船壳的水线以下部分，装上一定数量的锌块，来防止船壳等的腐蚀，就是应用的这种方法。 目前，电化学保护发出应用除海水或河道中钢铁设备的保护外，还应用于防止电缆、石油管道、地下设备和化工设备等的腐蚀。中文名称：锌合金牺牲阳极 英文名称： Zinc alloy sacrificial anode定义1： 依靠自身腐蚀速率增加而使与之耦合的阴极获得保护的电极。 所属学科： 船舶工程(一级学科) ；船舶腐蚀与防护(二级学科) 定义2： 靠着自身腐蚀速度的增加而提供电偶阴极保护的辅助电极。 所属学科： 机械工程(一级学科) ；腐蚀与保护(二级学科) ；电化学腐蚀(三级学科) 得到阳极的保护,阳极逐步被消耗,故称为牺牲阳极：强制电流法就是给被保护金属结构施加一个阴极电流,而给辅助阳极施加阳极电流,构成一个腐蚀电流,以使金属结构得到保护。 2 参数 锌的密度为7.14g/cm3，开路电位：1.03V，土壤中电流效率大于65%E=0.2V通常应用在小于500NaN电阻率的水中。在小于15.m土壤电阻率的土壤中也可用锌阳极。高纯锌通常用来制造挤压的带状阳极或作为固定参比电极、接地电池用。锌也可做成镯式阳极，主要应用在水下和海底管道上，一种是作成块状然后焊接在钢支架上形成一个圆形，还有直接做成半环状，直接扣在管道上。尺寸：25.428.5mm 15.822.2mm 12.714.2mm 8.711.9mm 3.9mm锌带不加填包料的锌接地电池特殊用途：锌接地极，参比电极，接地电池，防交流干扰(