第一章金属与非金属材料的腐蚀2016 1.ppt

腐蚀与防护 第一章金属与非金属材料的腐蚀 腐蚀与防护 第一章金属与非金属材料的腐蚀第二章钻井 采油及集输系统的腐蚀与防护第三章酸性油气田的腐蚀与防护第四章海洋及滩涂油气田的腐蚀与防护第五章炼油设备的腐蚀与防护第六章管道及储罐防腐层应用技术 第一章金属与非金属材料的腐蚀 第一节腐蚀概论第二节金属腐蚀的分类第三节常用腐蚀评价方法 一 腐蚀的基本概念二 腐蚀原理三 腐蚀的危害四 腐蚀防护的意义 第一节腐蚀概论 交通离不开金属 建筑离不开金属 军事离不开金属 体育离不开金属 科技离不开金属 生活离不开金属 金属的腐蚀在生活中非常普遍 指甲油腐蚀泡沫板 铝的点蚀现象 碳钢的点蚀现象 有金属 材料 存在的地方就会有腐蚀问题 悄悄进行的破坏 例 油气工业采集和输送过程中使用大量弯头 三通等复杂部件 其多以高温高压流体的冲刷腐蚀失效为主 水下油气田生产设施 油气田中出现的冲刷腐蚀失效 每年因腐蚀造成经济损失占国民生产总值6 全世界每年由于腐蚀而报废的金属设备和材料 约相当于金属年产量的1 3 全世界每年因金属腐蚀造成的直接经济损失约达 万亿美元 约占各国国内生产总值 GDP 的2 4 是地震 水灾 台风等自然灾害造成损失总和的 倍 一 腐蚀的基本概念腐蚀即是损坏 腐烂 第一节腐蚀概论 腐蚀是指材料在其周围环境的作用下引起的破坏或变质现象 材料是指具有满足指定工作条件下使用要求的形态和物理性状的物质 是组成生产工具的物质基础 腐蚀定义包含所有的自然存在的和人造的材料 庞大的材料体系 无机非金属材料 金属材料 有机高分子材料 复合材料 有色金属 铝 铜等非铁基材料 黑色金属 钢 铸铁 陶瓷 塑料 橡胶 纤维等 水泥 耐火材料 玻璃 传统硅酸盐材料 钢筋混凝土 玻璃钢 钢塑复合管等 化学腐蚀 电化学腐蚀 化学腐蚀 酸 碱 化学腐蚀 紫外线 温度 湿气 臭氧 射线辐射 物理腐蚀 溶解 溶胀 渗透 环境应力开裂 具有可设计性 通过基体和增强材料的选择 匹配 复合工艺等手段进行设计和控制 以最大限度满足使用性能要求和环境条件要求 材料 第一节腐蚀概论 从不同角度曾对腐蚀下过不同的定义 主要有以下三个 1 材料因与环境反应而引起的损坏或变质 除了单纯机械破坏之外的一切破坏 强调了腐蚀与单纯的机械破坏具有本质上区别 适用于金属和非金属材料 第一节腐蚀概论 从不同角度曾对腐蚀下过不同的定义 主要有以下三个 2 材料与环境的有害反应 指明了腐蚀决定于材料和环境这两个因素 适用于金属和非金属材料 第一节腐蚀概论 从不同角度曾对腐蚀下过不同的定义 主要有以下三个 3 冶金的逆过程 阐明了金属腐蚀过程在热力学上具有自发性及腐蚀产物类似于相应的天然矿石 只适用于金属材料 第一节腐蚀概论 金属的腐蚀 金属腐蚀后失去其金属特性 往往变成更稳定的化合物 水管生锈 金属加热氧化 金属腐蚀是普遍存在的一种自然规律 是不可避免的自然现象 从热力学的角度来看 金属化合物的标准摩尔生成吉布斯函数都是负值 说明金属生成金属化合物的反应都是自发的 这就是自然界中为什么纯金属很少的原因 第一节腐蚀概论 铁的自然循环 炼钢 矿化 铁矿石 钢铁生锈 钢铁 热力学 自发过程 铁锈 金属为何会发生腐蚀 腐蚀的特点 1 自发性 热力学稳定态 自然界矿石 金属 冶炼过程 吸收能量 释放能量 腐蚀过程 热力学介稳态 体系自由能减少过程 G 0 自发过程 金属转化成为低能量氧化物及其衍生物的过程即为腐蚀 氧化物 单质 热力学的原理 物质总是寻求最低的能量状态 如果反应体系的始状态转变为终态 自由能是降低的 反应就能自发进行 腐蚀的特点 2 普遍性 腐蚀的特点 3 隐蔽性 发展速度缓慢 二 腐蚀原理1 金属腐蚀原理当金属和周围的介质相接触时 由于发生化学作用或电化学作用引起的破坏 是金属腐蚀的主要原因 例如钢铁的生锈 银器的发黑 铜钱发绿等 第一节腐蚀概论 二 腐蚀原理1 金属腐蚀原理 金属与液态介质 如水溶液 潮湿的气体或电解质溶液接触时 就会产生原电池作用 即电化学作用 由电化学作用引起的腐蚀 叫做电化学腐蚀 金属与氧气 氯气 二氧化碳 硫化氢等干燥气体或汽油 润滑油等非电解质接触发生化学作用所产生的腐蚀 叫做化学腐蚀 第一节腐蚀概论 锌的化学活动性比铜强 也就是锌比铜更容易失去电子 因而被氧化 宏观腐蚀电池浓度 温度不同 异种金属接触 金属依靠它们化学活动性的强弱来排列 一般有如下次序 也叫做电动序 钾 钙 钠 镁 铝 锰 锌 铬 铁 镍 锡 铅 氢 铜 汞 银 金 位于前面的金属容易放出电子 成为阳极 而位于后面的金属不易放出电子 成为阴极 第一节腐蚀概论 金属物品与水或潮湿的空气相接触时 大部分腐蚀是电化学作用 当两种不同的金属在有水存在的情况下互相接触时 就构成一个原电池 其中较活泼的金属为阳极而被腐蚀 例如 船体钢壳与某种青铜铸品相接触的地万 往往容易腐蚀 这是因为在电动序中 铁的位置在铜的前面 又如在铜板上钉一个铁制的铆钉 铜器上的铁铆钉为什么特别容易生锈 微电池腐蚀示意图 Fe2 在介质中与OH 相遇又形成Fe OH 2 即整个过程为2Fe O2 2H2O 2Fe OH 2这样钢铁在水中不断得到腐蚀 即使单独的一种金属构件 与水或潮湿泥土相接触时 也同样会发生电化学腐蚀 因为工业用的金属经常含有各种杂质 例如普通钢是铁碳合金 钢中含有Fe3C和其他杂质 阳极是溶解极 2Fe 2Fe2 4e电子向阴极Fe3C移动 与介质中的O2和H2O作用形成氢氧离子 即4e 2H2O O2 4OH 腐蚀微电池金属化学成分 组织结构 物理状态不同 析氢腐蚀和吸氧腐蚀 铁在非氧化酸中发生析氢腐蚀 阳极 Fe 2e Fe2 阴极 2H 2e H2 总反应 Fe 2H Fe2 H2 铁在中性和碱性溶液中发生吸氧腐蚀 阳极 2Fe 4e 2Fe2 阴极 2H2O O2 4e 4OH 总反应 2Fe 2H2O O2 2Fe OH 2 第一节腐蚀概论 金属腐蚀的本质 本质是 金属失去电子被氧化 第一节腐蚀概论 二 腐蚀原理2 非金属腐蚀原理非金属的腐蚀一般不是电化学腐蚀 而是纯粹的化学或物理的作用 这是与金属腐蚀的主要区别 当非金属材料表面和介质接触后 溶液 或氢气 会逐渐扩散到材料内部 表面和内部都可能产生一系列变化 如聚合物分子起了变化 可引起物理机械性能的变化 即强度降低 软化或硬化等 第一节腐蚀概论 非金属因为没有电化学溶解作用 所以 对离子的抵抗力强 能耐非氧化性稀酸 碱 盐溶液等 金属则会不同程度地受到酸 碱 盐侵蚀 金属一般不受有机溶剂的作用 而有机材料则容易受溶剂溶解 非金属也会产生应力腐蚀破裂 例如聚乙烯 有机玻璃 不透性石墨在化学介质和应力的同时作用下会破裂 非金属腐蚀破坏的主要特征是物理 机械性能的变化或外形的破坏 不一定是失重 往往还会增重 第一节腐蚀概论 三 腐蚀的危害1 腐蚀造成重大的直接和间接经济损失 2 腐蚀消耗大量的资源和能源 3 腐蚀还危及人身安全和造成环境污染 4 腐蚀妨碍新技术 新工艺的发展 第一节腐蚀概论 钢铁工业每年腐蚀掉大量的钢铁每年腐蚀大约10 20 的金属年产量 2012年钢产量 世界 15 478亿吨中国 7 165亿吨 日本 1 0723亿吨 世界每年腐蚀掉的钢 日本的钢产量 中国一年被腐蚀掉的钢 一大型钢铁企业年产量 第一节腐蚀概论 交通运输铁轨 机车部件的腐蚀和磨蚀飞机零部件的高温腐蚀和应力腐蚀船舶在海洋环境中的腐蚀 钢轨的锈蚀 磨损机车底架 侧梁铆钉头被局部腐蚀穿透机车气缸 气缸套壁空泡腐蚀 9mm5mm 甚至穿透 带来极大的事故隐患 第一节腐蚀概论 海洋环境中 海水腐蚀介质 海洋大气腐蚀介质 海水冲刷 复杂波动载荷等 船舶腐蚀 船体锈蚀 螺旋桨叶片电偶腐蚀 应力腐蚀等 我国海水每年腐蚀掉的钢 约相当于宝钢一年半的产量 2010年 海水腐蚀的损失是1 2万亿 占GDP的3 相当于每个中国人掏出1000元为此买单 能源电力水电 水轮机组的腐蚀 叶片空蚀 火电 锅炉和管道的腐蚀 核电站 高温 辐照 液态金属等腐蚀 煤矿安全 油气开采 运输 第一节腐蚀概论 化工工业机械电子民生环境污染 腐蚀造成的经济损失 美国 占国民生产总值的1 8 4 2 四 腐蚀与防护的重要意义随着工业迅速的发展 腐蚀问题越来越严重 国家科技部门 各工厂对这个问题也越来越重视 腐蚀给国民经济带来巨大的损失 据统计 由于腐蚀而报废的金属设备和材料相当于金属年产量的1 3 假定其中2 3的金属尚可回炉重新熔炼 那么剩下的1 3 或者说约有1 10的金属材料因腐蚀而无法收回 可见腐蚀造成资源极大的浪费 第一节腐蚀概论 据资料统计 2000 2003年1到5月 中原油田因腐蚀造成的直接经济损失达到2 31亿元 此数据还不包括腐蚀维护费以及井下工具腐蚀失效 地面容器设备失效等 腐蚀经济损失可分为直接损失和间接损失两类 1 直接损失更换已腐蚀的设备部件等所耗用的金属和非金属材料费用和制造费 防腐蚀所需要的材料费和施工维修费 以及由腐蚀造成的损失等 统称为直接损失 第一节腐蚀概论 第一节腐蚀概论 2 间接损失除直接损失外 因腐蚀涉及造成的其他损失称为间接损失 间接损失可由以下几方面造成 1 突然停车 2 物料损失 3 产品污染 4 效率降低 5 过剩设计 3 国外腐蚀损失实例 1 据美国国家运输安全局对1969 1978年发生的管道事故报告的统计结果 管道失效原因中腐蚀占43 6 2 1975年 挪威艾柯基斯克油田阿尔法平台APIX52高温立管 由于原油中含有1 5 3 的CO2及6 8 的Cl 同时由于飞溅区的腐蚀 仅投产2个月 立管被腐蚀得薄如纸张 导致了严重的爆炸 燃烧和人身伤亡事故 第一节腐蚀概论 3 国外腐蚀损失实例 3 1975年美国芝加哥一个大的炼油厂一根15cm的不锈钢弯管破裂引起爆炸和火灾 停车6周 这次腐蚀事故总维修费50万美元 停车造成的税收损失高达500万美元 4 1977年完工的美国拉斯维加斯一条长约1287km 观景1219 2mm的原油输送管道 一半埋地一半外露 造价80亿美元 使用12年后 发生腐蚀穿孔达826处之多 仅修复费用一项就耗资15亿美元 第一节腐蚀概论 3 国外腐蚀损失实例 5 1988年 英国帕尔波 阿尔法平台油管因CO2腐蚀疲劳造成断裂引起突然鲍照燃烧 死亡166人 使英国北海油田原油产量减少12 6 腐蚀造成资源 能源的大量消耗 例如美国1975年因腐蚀所消耗的能源占总能源消耗的3 5 折算成石油相当于6219 5万吨 又因水质腐蚀产物堵塞水管而增加泵的额外电能消耗 每年高达2 5亿度 第一节腐蚀概论 3 国外腐蚀损失实例 7 1984年 印度中央邦首府博帕尔公司的一个阀门因腐蚀失效 导致剧毒原料异氰酸甲酯泄漏 3000人死亡 5000人双目失明 8 1985年日本波音747客机 腐蚀疲劳坠毁 500多人死亡 9 1967年美国桥梁倒塌 46人死亡 应力腐蚀和疲劳的联合作用 第一节腐蚀概论 4 国内腐蚀损失实例 1 在20世纪70年代开发四川某气田时 由于硫化氢腐蚀破裂产生井喷 大量天然气放空 持续6天后遇雷击引起火灾 造成经济损失6亿元 2 据统计 在我国的管道事故中 腐蚀造成的破坏约占30 1987年的有关资料表明东部几个油田的容器腐蚀报废率为4 93 容器平均穿孔率0 14次 台 年 管线因腐蚀穿孔达2万次 年 更换管线数量达400km 年 特别近几年不少油田生产开发进入后期 原油含水量增高 设备老化 腐蚀问题越来越严重 第一节腐蚀概论 4 国内腐蚀损失实例 3 1993年仅中原油田金属设施的腐蚀速率高达1 5 3 0mm a 一年内油田地面生产系统腐蚀穿孔达8345次 全油田有400多口油井因深井泵腐蚀穿孔而停止作业 100多口注水井套管腐蚀穿孔 其中30多口井因此报废 注水井油管的平均使用寿命为1年 最短4个月 年更换油管50多万米 1993年油井井口管线穿孔1945次 更换40 49km 集输管线穿孔1393次 更换13 2km 典型的腐蚀穿孔形貌腐蚀穿孔带来的后果 第一节腐蚀概论 4 近年来 南海某油田海上钻井管线腐蚀日益严重 数月内就不得不更换 有时甚至造成管线破断 落入井下等严重问题 5 胜利油田由于地处滩海地区 地表沟渠纵横 海岔 河岔多 芦苇丛生 地下水位高 高盐碱化等特点 随着原油开发进入中后期 地下采出液含水率高 含砂量大 油田各类管线和设施在严峻的腐蚀环境下运行 腐蚀成为影响管道系统可靠性及使用寿命的关键因素 是造成管道事故的最主要原因 每年因金属腐蚀造成的直接经济损失高达几亿元 6 中国石化集团华北石油局盐池采油厂张天渠油田已经开发了近20年 采出液综合含水体积分数已达到76 在役管道的腐蚀结垢情况比较严重 穿孔和漏油事故频繁发生 待维护和更换的工程量逐年增加 该油田自开发以来 共修复改造各类腐蚀结垢集输管道近10km 管道平均使用寿命一般为1 3年 最高也仅为5年 第一节腐蚀概论 腐蚀防护意义 减少损失和降低防腐成本 延长服役寿命 通过普及腐蚀与防护知识 推广应用先进的防腐蚀技术 腐蚀造成的经济损失可减少30 40 腐蚀损失和防护费用与防腐蚀程度关系 总费用最低 腐蚀损失和防腐成本的最少 防腐蚀 成本支出腐蚀 导致设备损失 停工损失等 腐蚀科学的发展 腐蚀科学的发展 腐蚀科学的发展 第一章金属与非金属材料的腐蚀 第一节腐蚀概论第二节金属腐蚀的分类第三节常用腐蚀评价方法 一 按腐蚀环境分类二 按腐蚀机理分类三 按腐蚀形态分类 第二节金属腐蚀的分类 最常见的是从下列不同角度分类 腐蚀环境 腐蚀机理 腐蚀形态类型 金属材料 应用范围或工业部门 防护方法 第二节金属腐蚀的分类 按防护方法分类 则是从防腐蚀出发 依采取措施的性质和限制进行分类 如 1 改善金属材料通过改变材料的成分或组织结构 研制耐蚀合金 2 改变腐蚀介质如加入缓蚀剂 改变介质的pH值等 3 改变金属 介质体系的电极电势如阴极保护和阳极保护等 4 借助表面涂层把金属与腐蚀介质分开 第二节金属腐蚀的分类 腐蚀 非金属腐蚀 化学腐蚀 电化学腐蚀 全面腐蚀 局部腐蚀 机理 形态类型 腐蚀环境 干腐蚀 湿腐蚀 无水有机液体和气体中的腐蚀 熔盐和熔渣中的腐蚀 高温气体腐蚀 丝状腐蚀 选择性腐蚀 剥蚀 点腐 晶间腐蚀 缝隙腐蚀 电偶腐蚀 其它 金属腐蚀 物理腐蚀 生物腐蚀 应力作用下的腐蚀 第二节金属腐蚀的分类 第二节金属腐蚀的分类 一 按腐蚀环境分类根据腐蚀环境 腐蚀可分为下列几类 干腐蚀 湿腐蚀 无水有机液体和气体中的腐蚀 熔盐和熔渣中的腐蚀 熔融金属中的腐蚀 第二节金属腐蚀的分类 1 干腐蚀 1 失泽金属在露点以上的常温干燥气体中发生腐蚀 氧化 表面生成很薄的腐蚀产物 使金属失去光泽 干腐蚀为化学腐蚀机理 2 高温氧化金属在高温气体中腐蚀 氧化 有时生成很厚的氧化皮 在热应力或机械应力下可引起氧化皮剥落 属于高温腐蚀 第二节金属腐蚀的分类 2 湿腐蚀湿腐蚀主要是指在潮湿环境和含水介质中的腐蚀 绝大部分常温腐蚀属于这一种 其腐蚀机理为电化学腐蚀机理 第二节金属腐蚀的分类 2 湿腐蚀湿腐蚀又可分为 1 自然环境下的腐蚀 大气腐蚀 土壤腐蚀 海水腐蚀 微生物腐蚀 2 工业介质中的腐蚀 酸 碱 盐溶液中的腐蚀 工业水中的腐蚀 高温高压水中的腐蚀 第二节金属腐蚀的分类 3 无水有机液体和气体中的腐蚀无水有机液体和气体中的腐蚀属于化学腐蚀 1 卤代烃中的腐蚀如Al在CCl4和CHCl3中的腐蚀 四氯化碳化学性质不活泼 不助燃 与酸 碱不起作用 但对某些金属 如铝 铁 有明显的腐蚀作用 2 醇中的腐蚀如Al在乙醇中 Mg和Ti在甲醇中的腐蚀 第二节金属腐蚀的分类 4 熔盐和熔渣中的腐蚀熔盐和熔渣中的腐蚀属电化学腐蚀 5 熔融金属中的腐蚀熔融金属中的腐蚀为物理腐蚀 熔融金属是将金属加热到其熔点临界温度时的状态 即似熔非熔 固相和液相之间 第二节金属腐蚀的分类 金属在露点以上的常温干燥气体中的腐蚀 生成很薄的表面产物 使金属失去光泽 属于化学腐蚀范畴 金属在高温气体中腐蚀 在金属表面有时生成一层很薄的氧化皮 氧化皮在热应力和机械应力的作用下可能剥落 属于高温腐蚀 如Al在CCl4和CHCl3中的腐蚀 如Al在乙醇中 Mg在Ti在甲醇中的腐蚀 二 按腐蚀机理分类1 化学腐蚀金属与氧气 氯气 二氧化碳 硫化氢等干燥气体或汽油 润滑油等非电解质接触发生化学作用所产生的腐蚀 叫做化学腐蚀 条件 反应是在干燥或高温的气体 非电解质溶液中进行 特点 金属表面原子与氧化剂直接发生反应 生成腐蚀产物 在化学腐蚀过程中 电子的传递是在金属和氧化剂之间进行的 因而腐蚀时无电流产生 第二节金属腐蚀的分类 化学腐蚀可分为 1 在干燥气体中的腐蚀在干燥气体中的腐蚀通常指金属在高温气体作用下的腐蚀 例如 轧钢时生成厚的氧化铁皮 燃气轮机叶片在工作状态下的腐蚀 2 在非电解质溶液中的腐蚀在非电解质溶液中的腐蚀指金属在不导电的液体中发生的腐蚀 例如 Al在CCl4 CHCl3或CH3CH2OH中的腐蚀 镁和钛在CH3OH中的腐蚀等 第二节金属腐蚀的分类 2 电化学腐蚀金属与液态介质 如水溶液 潮湿的气体或电解质溶液接触时 就会产生原电池作用 即电化学作用 由电化学作用引起的腐蚀 叫做电化学腐蚀 第二节金属腐蚀的分类 2 电化学腐蚀 特点 在腐蚀过程中有电流产生 电化学腐蚀的过程至少包括有一个阳极反应和一个阴极反应 并与流过金属内部的电子流和介质中定向迁移的离子联系在一起 阳极反应是金属原子从金属转移到介质中并放出电子的过程 即氧化过程 阴极反应是介质中的氧化剂夺取电子发生还原反应的还原过程 第二节金属腐蚀的分类 原电池 化学能电能 阳极反应 Zn Zn2 2eZn为阳极 阴极反应 H 2e H 2H H2Cu为阴极 总反应 Zn 2H Zn2 H2 由阴极和阳极及电解液组成的系统为原电池 原电池电流产生的原因 阳极与阴极在电介质溶液中电位不同 而产生的电位差引起的原电池的电位差是电池反应的推动力 化学腐蚀与电化学腐蚀的区别 条件现象本质联系 电化学腐蚀 化学腐蚀 两种腐蚀往往同时发生 只是电化学腐蚀比化学腐蚀要普遍得多 3 物理腐蚀物理腐蚀是指金属由于单纯的物理溶解作用引起的破坏 熔融金属中的腐蚀就是固态金属与熔融液态金属 如铅 钵 钠 汞等 相接触引起的金属溶解或开裂 这种腐蚀不是由于化学反应 而是由于物理溶解作用 形成合金 或液态金属渗入晶间造成的 热浸锌用的铁锅 由于液态锌的溶解作用 可使铁锅腐蚀 第二节金属腐蚀的分类 4 生物腐蚀生物腐蚀指金属表面在某些微生物生命活动产物的影响下所发生的腐蚀 这类腐蚀很难单独进行 但它能为化学腐蚀 电化学腐蚀创造必要的条件 促进金属的腐蚀 微生物进行生命代谢活动时会产生各种化学物质 如含硫细菌在有氧条件下能使硫或硫化物氧化 反应最终将产生硫酸 这种细菌代谢活动所产生的酸会造成水泵等机械设备的严重腐蚀 第二节金属腐蚀的分类 按腐蚀形态分类 全面腐蚀局部腐蚀应力作用下的腐蚀 电偶腐蚀点蚀缝隙腐蚀晶间腐蚀剥蚀选择性腐蚀丝状腐蚀 应力腐蚀断裂氢脆和氢损伤腐蚀疲劳磨损腐蚀 湍流腐蚀空泡腐蚀微振腐蚀 三 按腐蚀形态分类 第二节金属腐蚀的分类 局部腐蚀 点蚀 全面腐蚀 均匀的全面腐蚀 不均匀的全面腐蚀 一 全面腐蚀或均匀腐蚀 全面腐蚀是指腐蚀发生在整个金属表面 但各点的腐蚀速率不一定相同 如果各处的腐蚀速率相同 则为均匀腐蚀 否则就为不均匀腐蚀 碳钢在强酸 强碱中发生的腐蚀属于全面腐蚀 第二节金属腐蚀的分类 全面腐蚀 全面腐蚀 一 全面腐蚀或均匀腐蚀特征 腐蚀破坏面积均匀分布在金属表面上 但又有别于点腐蚀 而是无明显的腐蚀深度 腐蚀结果使金属变薄 全面腐蚀虽可造成金属的大量损失 但其危害性远不如局部腐蚀大 第二节金属腐蚀的分类 二 局部腐蚀局部腐蚀的破坏形态较多 对金属结构的危害性也比全面腐蚀大得多 主要有以下几种类型 第二节金属腐蚀的分类 八大局部腐蚀形态 电偶腐蚀点蚀缝隙腐蚀晶间腐蚀选择性腐蚀磨损腐蚀应力腐蚀腐蚀疲劳 第二节金属腐蚀的分类 图1 1腐蚀形态示意图 第二节金属腐蚀的分类 常见腐蚀形态示意图 第二节金属腐蚀的分类 第二节金属腐蚀的分类 局部腐蚀与全面腐蚀的比较 二 局部腐蚀1 点蚀点蚀又称孔蚀 蚀孔有大有小 多数情况下为小孔 一般情况下 点蚀表面直径等于或小于它的深度 只有几十微米 分散或密集分布在金属表面上 孔口多数被腐蚀产物所覆盖 点蚀的几种形貌如图1 2所示 第二节金属腐蚀的分类 在大多数含有氯离子或氯化物的腐蚀介质中 都有发生点蚀的可能 点蚀随着氯离子浓度加大而加速 其他阴离子如Br I 离子 过氯酸盐或硫酸盐等也可诱发点蚀 点蚀机理 点蚀的发生 发展可分为两个阶段 即蚀孔的成核和蚀孔的生长过程 蚀孔成核的原因一种说法认为 点蚀的发生是由于氯离子和氧竞争吸附所造成 当金属表面上氧的吸附点被氯离子所替代时 点蚀就发生了 另一说法认为 氯离子半径小 可穿过钝化膜进入膜内 产生强烈的导电感应离子 使膜在特定点上维持高的电流密度并使阳离子杂乱移动 当膜溶液界面的电场达到某一临界值时 就发生点蚀 蚀孔的生长过程在大多数情况下 蚀核将继续长大 当长至一定的临界尺寸 一般孔径大于30 m 时 出现宏观蚀坑 第二节金属腐蚀的分类 点蚀的危害 破坏性和隐患性最大的腐蚀形态 点蚀的危害的特点 点蚀导致金属的失重非常小 阳极面积很小 局部腐蚀速度很快 常使设备和管壁穿孔 从而导致突发事故 例如 晶间腐蚀导致晶粒间失去结合力 材料的强度下降 点蚀导致金属制品穿孔而报废对孔蚀的检查比较困难 蚀孔尺寸很小 而且经常被腐蚀产物遮盖 因而定量测量和比较点蚀的程度很困难 第二节金属腐蚀的分类 防止点蚀的措施 首先是材料因素 加入合适的抗点蚀的合金元素 降低有害杂质 其次是改善热处理制度和环境因素的间题 环境因素中尤以卤素离子的浓度影响最大 此外 可采取提高溶液的流动速度 搅拌溶液 加入缓蚀剂 或降低介质温度及采用阴极极化法等措施 使金属的电势低于临界点蚀电势 对于具体的材料要用具体的防护措施 第二节金属腐蚀的分类 2 晶间腐蚀 沿着或紧挨着金属的晶粒边界发生的腐蚀称为晶间腐蚀 特点 在表面还看不出破坏时 晶粒之间已丧失了结合力 失去金属声音 严重时只要轻轻敲打就可破碎 甚至形成粉状 因此 它是一种危害性很大的局部腐蚀 1Cr18Ni9晶间腐蚀Inconel800晶间腐蚀 晶间腐蚀的产生必须有两个基本因素 一是内因 晶粒和晶界区的组织不同 电化学性质存在显著差异 即金属或合金本身晶粒与晶界化学成分差异 晶界结构 元素的固溶特点 沉淀析出过程 固态扩散等金属学间题 导致电化学不均匀性 使金属具有晶间腐蚀倾向 二是外因 晶粒和晶界的差异要在适当的环境下才能显露出来 在腐蚀介质中能显示晶粒与晶界的电化学不均匀性 总之 当某种介质与金属所共同决定的电位条件下 晶界的溶解电流密度远大于晶粒本身的溶解电流密度时 便可产生晶间腐蚀 晶间腐蚀产生的原因多晶体的金属和合金的晶粒和晶界存在以下不同 1 晶界处的原子排列混乱 应力集中 位错和空位等在晶界处积累 溶质 各类杂质元素 如S P B Si和C等 在晶界处富集 甚至析出沉淀相 碳化物 相等 从而导致晶界与晶内的结构和化学成分出现差异 2 处于特定的腐蚀介质中时 晶界和晶粒表现出不同的电化学特性 在晶界和晶粒构成的腐蚀微电池中 晶界为阳极 晶粒为阴极 晶间腐蚀机理 贫铬理论又统称为贫乏理论 最早发现于奥氏体不锈钢 由于晶界析出碳化铬而引起晶界附近铬的贫化而造成晶间腐蚀 所以有人提出了贫铬理论 用贫乏理论也可满意地解释铁素体不锈钢的晶间腐蚀及杜拉铝 Al Cu合金 和Ni Mo合金的晶间腐蚀 阳极相理论随着冶炼工艺的发展 低碳 超低碳不锈钢大量生产 因此由碳化物引起的晶间腐蚀已大为减少 但超低碳钢 特别高碳 高钼含量的Fe Cr Fe Cr Ni系不锈钢在650 850 受热 晶界常由于 相析出而引起晶间腐蚀 晶界吸附理论在一些非敏化态钢中 主要由于杂质元素 P Si 等在晶界吸附而产生晶间腐蚀 超低碳的Cr18 Ni9钢 在1050 固溶处理后 在强氧化性介质中 如硝酸加重铬酸盐 会出现晶间腐蚀 防止晶间腐蚀的措施 1 降低含碳量低碳不锈钢 甚至是超低碳不锈钢 可有效减少碳化物析出造成的晶间腐蚀 2 合金化在钢中加入Ti或Nb 析出TiC或NbC 避免贫Cr区的形成 3 适当的热处理对含碳量较高 0 06 0 08 的奥氏体不锈钢 要在1050 1100 进行固溶处理 对铁素体不锈钢在700 800 进行热处理 加Ti和Nb的不锈钢要经稳定化处理 4 适当的冷加工敏化前进行30 50 的冷形变 可以改变碳化物的形核位置 促使沉淀相在晶内滑移带上析出 减少在晶界的析出 第二节金属腐蚀的分类 3 电偶腐蚀 两种电极电势不同的金属或合金相在电解质溶液中接触时 即可发现电势较低的金属腐蚀加速 而电势较高的金属腐蚀反而减慢 得到了保护 这种在一定条件下 如电解质溶液或大气 产生的电化学腐蚀 即一种金属或合金由于同电极电势较高的另一种金属接触而引起腐蚀速度增大的现象 称为电偶腐蚀或双金属腐蚀 也叫做接触腐蚀 例如 黄铜零件与纯铜管在热水中相接触造成的腐蚀 又如 碳钢与不锈钢 钢与轻金属相接触也会形成电偶腐蚀 第二节金属腐蚀的分类 电偶腐蚀 电偶腐蚀的特点 发生电偶腐蚀时 电极电位较负的金属通常会加速腐蚀 而电极电位较正的金属的腐蚀则会减慢 如不锈钢和碳钢的连接处 碳钢在介质中做为阳极而被腐蚀 电动序和电偶序 电偶腐蚀的推动力 接触金属的电位差 电动序 金属置于含有该金属盐的溶液中在标准条件下测 定的热力学平衡电位 实际腐蚀体系 非纯金属 杂质或合金 钝化膜 电动序并不适用 电偶序 实际金属或合金在特定介质中的实际电位 非平衡 的次序 不同介质中具有不同的电偶序 金属或合金在海水中的电偶序 第二节金属腐蚀的分类 一些工业金属和合金在海水中的电偶序 铂金石墨钛银Chlorimet3 62Ni 18Cr 18Mo HastelloyC 62Ni 17Cr 15Mo 18 8Mo不锈钢 钝态 18 8不锈钢 钝态 11 30 Cr不锈钢 钝态 Inconel 80Ni 13Cr 7Fe 钝态 镍 钝态 银焊药Monel 70Ni 32Cu 铜镍合金 60 90Cu 40 11Ni 青铜铜黄铜 阴极性 阳极性 Chlorimet2 66Ni 32Mo 1Fe HastelloyB 60Ni 30Mo 6Fe 1Mn Inconel 活态 镍 活态 锡铅铅 锡焊药18 8钼不锈钢 活态 18 8不锈钢 活态 高镍铸铁13 Cr不锈钢铸铁钢或铁2024铝 4 5Cu 1 5Mg 0 6Mu 镉工业纯铝 1100 锌镁和镁合金 第二节金属腐蚀的分类 防止电偶腐蚀的措施 组装构件应尽量选择在电偶序中位置靠近的金属相组合 应避免大阴极小阳极的结构件 不同金属部件之间应绝缘 可有效的防正电偶腐蚀 应用涂层方法防止电偶腐蚀 设计时应将阳极部件做成易更换 并且价廉的材料 这样在经济上是合理的 采用电化学保护 即外加电源对整个设备实行阴极保护 使两种金属都变为阴极 或安装一块电极电位比两种金属更负的第三种金属 大阳极 小阴极大阴极 小阳极 不好 第二节金属腐蚀的分类 4 缝隙腐蚀缝隙的形成 在工程结构中 一般需要将不同的结构件相互连接 缝隙是不可避免的 例如 不同结构件之间的连接 如金属和金属之间的铆接 搭焊 螺纹连接 以及各种法兰盘之间的衬垫等金属和非金属之间的接触 在金属表面的沉积物 附着物 涂膜等 如灰尘 沙粒 沉积的腐蚀产物 第二节金属腐蚀的分类 缝隙腐蚀 定义 由于缝隙的存在 使缝隙内溶液中与腐蚀有关的物质 如氧或某些阻蚀性物质 迁移因难 引起缝隙内金属的腐蚀 这种现象叫做缝隙腐蚀 第二节金属腐蚀的分类 缝隙腐蚀的特征 可发生在所有金属与合金上 特别容易发生在靠钝化而耐蚀的金属及合金上 介质可以是任何侵蚀性溶液 酸性或中性 而含有氯离子的溶液最易引起缝隙腐蚀 与点蚀相比 对同一种合金而言 缝隙腐蚀更易发生 缝隙腐蚀的临界电位要比点蚀电位低 第二节金属腐蚀的分类 缝隙腐蚀的发生 首先应具有一腐蚀条件的缝隙 其缝宽必须使浸蚀液能进入缝内 同时缝宽又必须窄到能使液体在缝内停滞 一般发生缝隙腐蚀最敏感的缝宽为0 025 0 1mm 第二节金属腐蚀的分类 缝隙腐蚀机理 第二节金属腐蚀的分类 缝隙腐蚀机理 第二节金属腐蚀的分类 缝隙腐蚀机理 第二节金属腐蚀的分类 缝隙腐蚀机理 第二节金属腐蚀的分类 缝隙腐蚀机理 第二节金属腐蚀的分类 缝隙腐蚀机理 第二节金属腐蚀的分类 缝隙腐蚀机理 阳极反应 M Mn ne阴极反应 O2 2H2O 4e 4OH 缝内水解反应 MC12 H2O M OH 2 2H C1 驱动力 氧浓差电池 闭塞电池水解酸化 大阴极小阳极 第二节金属腐蚀的分类 初期阶段 缝隙腐蚀常有一段较长的孕育期 当缝内p 值下降到临界值后 与孔蚀相似 产生加速腐蚀 一般在含Cl 溶液中最易发生有效的防止方法是消除缝隙 第二节金属腐蚀的分类 缝隙腐蚀与点蚀的相互关系通常 缝隙腐蚀所引起的危害比点蚀更大 与点蚀相比较 在同样条件下 缝隙腐蚀可能有更大的腐蚀电位差 或者有更强的腐蚀电流密度 第二节金属腐蚀的分类 第二节金属腐蚀的分类 防止缝隙腐蚀的措施 合理设计 尽量减少缝隙的存在 同时选择具有较稳定钝性的合金 焊接比铆接或螺钉连结好 对焊优于搭焊 螺钉接合结构中可采用低硫橡胶垫片 不吸水的垫片 聚四氟乙烯 或在接合面上涂以环氧 聚胺酯或硅橡胶密封膏 以保护连接处 或涂以有缓蚀剂的油漆 如果缝隙难以避免时 则采用阴极保护 如在海水中采用锌或镁的牺牲阳极法 选用耐缝隙腐蚀的材料 带缝隙的结构若采用缓蚀剂法防止缝隙腐蚀 要采用高浓度的缓蚀剂 第二节金属腐蚀的分类 合理设计 第二节金属腐蚀的分类 第二节金属腐蚀的分类 5 剥蚀剥蚀又称剥层腐蚀 这类腐蚀在表面的个别点上产生 随后在表面下进一步扩展 并沿着与表面平行的晶界进行 由于腐蚀产物的体积比原金属体积大 从而导致金属鼓胀或者分层剥落 第二节金属腐蚀的分类 5 剥蚀 铝的剥层腐蚀 在金属层状结构层与层之间产生腐蚀 先垂直向内发展 然后改变方向 有选择地腐蚀与表面平行的物质 剥蚀 腐蚀产物的膨胀力使未腐蚀的表层成层状脱离 第二节金属腐蚀的分类 6 选择性腐蚀 选择性腐蚀 是指腐蚀在合金的某些特定部位有选择性地进行 或者说 腐蚀是从一种固溶体合金表面除去其中某种元素或某一相 其中电势较低的金属或相发生优先溶解而被破坏 特点 在二元或多元合金中 较贵的金属为阴极 较贱的金属为阳极 构成成分差异腐蚀原电池 较贵的金属保持稳定或与较活泼的组分同时溶解后再沉积在合金表面 而较贱的金属发生溶解 比较典型的选择性腐蚀 黄铜脱Zn 第二节金属腐蚀的分类 黄铜脱锌 锌溶入溶液 黄铜表面覆盖一层疏松的红色薄膜 实际上铜也溶解 但其后又沉积在合金表面上 除均匀的层状脱锌外 还有局部的带状或栓状脱锌 黄铜脱锌分三步 黄铜脱ZnCu Zn合金 加Zn可提高Cu的强度和耐冲蚀性能 但随Zn含量的增加 脱锌腐蚀将变得严重 黄铜脱锌即是Zn被选择性溶解 留下了多孔的富Cu区 从而导致合金强度大大下降 黄铜脱锌是个复杂的电化学反应过程 而不是一个简单的活泼金属分离现象 黄铜脱Zn 阳极反应 Zn Zn2 2e Cu Cu e阴极反应 O2 2H2O 4e 4OH Zn2 留在溶液中 而Cu 与溶液中氯化物作用形成Cu2Cl2 并分解 Cu2Cl2 Cu CuCl2 Cu又沉淀到基体上 Cu2 参加阴极反应 Cu 2e Cu总的效果是Zn溶解 留下多孔的Cu 7 丝状腐蚀 特殊形式的缝隙腐蚀丝状腐蚀是一种浅型的涂膜下腐蚀 定义 在非金属涂层下面的金属表面发生的一种细丝状腐蚀 如在镀镍的钢板上 在镀铬或搪瓷的钢件上都曾发现这种腐蚀 而在清漆或瓷漆下面的金属上这类腐蚀发展得更为严重 因多数发生在漆膜下面 因此也称作膜下腐蚀 第二节金属腐蚀的分类 丝状腐蚀特征腐蚀产物呈丝状纤维网的样子 沿着线迹所发生的腐蚀在金属上掘出了一条可觉察的小沟 深度约为5 8 m 而且在小沟上每隔一段距离就有一个较深的小孔 图1 3丝状腐蚀示意图 第二节金属腐蚀的分类 丝状腐蚀的产生条件 1 较高的相对湿度金属发生丝状腐蚀的相对湿度范围为60 95 相对湿度在80 85 时通常最易引发丝状腐蚀 高于95 时 丝充分宽化 以致造成涂层鼓泡 2 涂 镀 层存在缺陷丝状腐蚀通常起源于涂 镀 层的孔隙 机械缺陷 气泡或较薄的边缘处 3 有氧气存在氧气是维持丝状腐蚀阴极反应的必要条件 4 合适的温度条件室温下丝状腐蚀通常就会发生 但温度升高 发展速度则增加 第二节金属腐蚀的分类 丝状腐蚀机理氧透过膜 有机涂膜 金属氧化膜等 进行扩散 特别是发生横向扩散 致使头尾之间的V形界面处氧的浓度最高 而头部中心氧的浓度低 形成了氧浓差电池 初始腐蚀产物是Fe OH 2 它含有从大气中透过漆膜渗进来的水分 并可能由金属离子水解生成酸 由于腐蚀产物的沉淀并进一步氧化为Fe OH 3 组成稳定的腐蚀产物Fe2O3 H2O 铁锈 丝状腐蚀机理示意图 第二节金属腐蚀的分类 丝状腐蚀的机理 引发丝状腐蚀依靠腐蚀介质的渗透 1 活性端金属离子促进水的驱入 2 非活性端氧扩散 形成氧浓差电池 3 头部小阳极 躯干与尾部大阴极 4 Cl 的内迁与氯化物水解 闭塞电池效应 第二节金属腐蚀的分类 丝状腐蚀控制措施 1 降低大气环境中的相对湿度 2 严格控制材料表面的预处理工艺 选用渗透性低的涂料 降低涂层孔隙率 3 对于铝合金 涂漆前进行阳极氧化处理 第二节金属腐蚀的分类 三 应力作用下的腐蚀 定义 金属在应力和腐蚀结合所产生的开裂现象称作应力作用下的腐蚀 在固定 静止 应力情况 称为应力腐蚀破裂 或应力腐蚀开裂 记为SCC 在循环应力情况 称为腐蚀疲劳 记为CF 根据腐蚀形态可分为 应力腐蚀开裂 腐蚀疲劳 磨损腐蚀 氢脆等等 第二节金属腐蚀的分类 应力的来源 1 外部 直接作用在金属上的载荷 拉伸 压缩 弯曲 扭转等通过接触面的相对运动 高速流体 含有固体颗粒的流动 等施加在金属表面上 2 内部 加工 热处理 表面处理等过程引入残余应力 或腐蚀产物楔入引入扩张应力 第二节金属腐蚀的分类 1 应力腐蚀开裂应力腐蚀断裂是指金属材料在拉应力和腐蚀环境的共同作用下产生的破坏现象 应力作用下的腐蚀 输气 第二节金属腐蚀的分类 发生应力腐蚀破裂需同时具备的三个条件 1 特定的合金成分和组织 包括合金的晶粒大小 晶粒取向 形态 相结构 各类缺陷 加工状态等 2 特定环境 包括介质成分 浓度 杂质和温度 如下表引起合金产生SCC的某些介质 3 足够大的拉伸应力 超过某一极限值 第二节金属腐蚀的分类 第二节金属腐蚀的分类 引起合金产生SCC的某些介质 只有拉伸应力引起应力腐蚀开裂 压应力不引起应力腐蚀开裂拉伸应力的来源 1 残余应力 2 外应力和载荷 工作应力 3 不均匀应力 4 热应力 拉应力方向 2 氢损伤由于氢的存在或与氢发生反应而引起金属设备破坏 称为金属的氢损伤 第二节金属腐蚀的分类 第二节金属腐蚀的分类 2 氢损伤根据氢引起金属破坏的条件 机理和形态 可分为氢腐蚀 氢鼓泡和氢脆四类 氢腐蚀 HA 氢与钢中的碳化学反应生成CH4 导致材料脱碳及沿晶开裂 使材料失去力学性能 氢鼓泡 HB 氢在金属内部扩散 聚集成高氢区 鼓泡使金属内部产生裂纹 氢脆 HE 氢与一些亲和力大的金属元素如Ti Nb Zr生成金属氢化物 导致材料脆性断裂 第二节金属腐蚀的分类 氢腐蚀 氢鼓泡模型 第二节金属腐蚀的分类 氢脆在高强钢中晶格高度变形 当 进入后 晶格应变更大 使韧性及延展性降低 导致脆化 在外力下可引起破裂 一般钢强度越高 氢脆破裂的敏感性越大 机理还不十分清楚 有各种理论 第二节金属腐蚀的分类 氢脆防止方法在未破裂前氢脆是可逆的 如进行适当的热处理 使氢逸出 金属可恢复原性能 在容易发生氢脆的环境中 避免使用高强钢 可用 合金钢 焊接时采用低氢焊条 保持环境干燥 水是氢的主要来源 电镀液要选择 控制电流 酸洗液中加入缓蚀剂 氢已进入金属后 可进行低温烘烤驱氢 如钢一般在90 150 脱氢 第二节金属腐蚀的分类 氢鼓泡对低强度钢 特别是含大量非金属夹杂时溶液中产生的氢原子很容易扩散到金属内部 当环境中含有硫化物 氰化物 含磷离子等阻止放氢反应的毒素时 进入钢内结合成分子 使钢表面产生鼓泡 第二节金属腐蚀的分类 氢鼓泡机理 第二节金属腐蚀的分类 氢鼓泡防止方法除去毒素 硫化物 氰化物 磷离子等 最有效可选用无空穴的镇静钢代替沸腾钢采用氢不易渗透的奥氏体不锈钢或镍的衬里 或橡胶 塑料 瓷砖村里 第二节金属腐蚀的分类 氢损伤的控制措施1 降低内氢 1 脱氢处理 2 阻止氢的内部扩散 2 限制外氢 1 金属与氢或致氢介质的隔离 2 降低外氢的活性 第二节金属腐蚀的分类 3 腐蚀疲劳腐蚀疲劳指在循环应力与腐蚀介质联合作用下所引起的破坏 是疲劳的一种特例 应力作用下的腐蚀 油管接箍发生汽蚀的蜂窝状形貌 第二节金属腐蚀的分类 腐蚀疲劳特点 第二节金属腐蚀的分类 第二节金属腐蚀的分类 腐蚀疲劳机理 第二节金属腐蚀的分类 腐蚀疲劳控制 第二节金属腐蚀的分类 4 磨损腐蚀由于腐蚀介质和金属表面间的相对运动引起金属的加速破坏或腐蚀 称为磨损腐蚀 简称磨蚀 造成腐蚀损坏的流动介质包括气体 水溶液 有机体系 液态金属以及含有固体颗粒 气泡的液体等 应力作用下的腐蚀 第二节金属腐蚀的分类 磨损腐蚀 主要形式 1 湍流腐蚀 2 冲击腐蚀 3 空泡腐蚀 4 摩振腐蚀其中 2 是磨损腐蚀的主要形式 1 和 2 有时合称为冲刷腐蚀 第二节金属腐蚀的分类 1 湍流腐蚀湍流使金属表面液体的搅动比层流时更为剧烈 结果使金属与介质的接触更为频繁 湍流不仅加速了腐蚀剂的供应和腐蚀产物的迁移 而且也附加了一个液体对金属表面的切应力 此切应力能够把已经形成的腐蚀产物从金属表面剥离 并由流体带走 如果流体中含有气泡或固体颗粒 则会加剧磨损腐蚀 几种磨损腐蚀的形式 第二节金属腐蚀的分类 湍流腐蚀湍流腐蚀多发生在流体改变方向的部位 如弯头 三通 旋风分离器 容器内以及入口管相对的部位 发生湍流腐蚀的弯头 未发生湍流腐蚀的弯头 第二节金属腐蚀的分类 防止湍流腐蚀的措施 1 改进设计 降低表面流速和避免恶劣的湍流出现 2 控制环境 控制温度 pH 氧含量 添加缓蚀剂 澄清和过滤流体中的固体颗粒 避免蒸汽中冷凝水的形成 去除溶解在流体中的气体等 对减轻冲刷腐蚀非常有效 3 正确选材 可以选择更耐蚀的材料 4 表面处理与保护 5 阴极保护 第二节金属腐蚀的分类 2 空泡腐蚀空泡腐蚀又称空蚀 是由于金属构件与流体高速相对运动时在金属表面局部地区产生涡流 伴随汽泡在金属表面迅速生成和破坏引起的 第二节金属腐蚀的分类 第二节金属腐蚀的分类 b空泡腐蚀空泡腐蚀的形成过程大致上可分为以下几步 金属表面膜上形成气泡 气泡破灭导致表面膜破裂 暴露的新鲜金属表面遭受腐蚀 重新成膜 在原位置膜附近形成新气泡 气泡再次破灭 表面膜重遭毁坏 裸露金属又被腐蚀 重新形成新膜 以此循环往复 金属表面便形成类似点蚀的空穴 几种磨损腐蚀的形式 第二节金属腐蚀的分类 防止空泡腐蚀的措施 1 改进设计 避免高速过流表面的压力突然下降 2 选则更为耐蚀的材料和适当的表面处理 特别是在金属表面涂覆高聚物或弹性体 对减轻空泡溃灭的机械破坏有明显效果 3 去除溶解在流体中的气体 可减轻空泡的形成 4 阴极保护有时可有效减轻空泡腐蚀 但原因不是由于腐蚀速度的降低 而是由于阴极反应在表面析出氢气泡的衬垫作用 5 正确的操作也可以避免产生严重的空泡腐蚀 如在管路被堵塞而使流体流线不正常时应让水泵停止工作 入口处由于空吸形成的低压会促进泵内流体中气泡的形成 3 微振腐蚀微振腐蚀又称振动腐蚀 摩擦氧化 它是指两种金属 或一种金属与另一种非金属材料 相接触的交界面在负荷的条件下 发生微小的振动或往复运动而导致金属的破坏 几种磨损腐蚀的形式 第二节金属腐蚀的分类 几种磨损腐蚀的形式 3 微振腐蚀最常见的例子是滚珠轴承与轴之间 也发生在引擎 机车部件 螺栓连接的部件等处 第二节金属腐蚀的分类 防止微振腐蚀的措施 1 最可靠的办法是避免可能引起微动的连接方式 如采用焊接 粘结等使连接件成为一个整体 2 对接触表面进行润滑可以消除微动腐蚀的磨损过程 3 在接触表面之间加入隔离或衬垫材料 如涂层或垫圈 对减轻微动腐蚀会有帮助 4 可通过增加接触面的法向载荷或增加表面粗糙度 阻止接触面之间的微动 5 合理选材和表面强化 提高接触材料的硬度 防止或减轻磨损腐蚀可从以下几方面考虑 即选用耐磨蚀性能较好的材料 改进设计 降低流速 除去介质中有害成分 采用合适涂层及阴极保护 其中以合理选材 改进设计和阴极保护这些措施最为有效 磨损腐蚀的控制 第二节金属腐蚀的分类 第一章金属与非金属材料的腐蚀 第一节腐蚀概论第二节金属腐蚀的分类第三节常用腐蚀评价方法 第三节常用腐蚀评价方法 一 表观检查 1 宏观检查宏观检查就是用肉眼或低倍放大镜对金属材料在腐蚀前后及去除腐蚀产物前后的形态进行仔细的观察和检查 宏观检查方便简捷 虽然粗略主观 但却是一种有价值的定性方法 观察材料时应注意观察和记录 材料表面的颜色与状态 材料表面腐蚀产物的颜色 形态 类型 附着情况及分布 腐蚀介质的变化 判别腐蚀类型 观察重点部位 2 显微检查显微检查就是利用金相显微镜或者用扫描电镜 透射电镜 电子探针 X射线结构分析仪等大型仪器对被腐蚀试样的表面或断口进行检查 这是宏观检查的进一步发展 显微检查一般有跟踪连续观察和制备显微磨片进行观察两种方法 光学显微镜除用于检查材料腐蚀前后的金相组织外 更重要的是 判断腐蚀类型 确定腐蚀程度 确证析出相与腐蚀的关系 调查腐蚀事故的起因 提供腐蚀发生和发展情况 第三节常用腐蚀评价方法 二 金属腐蚀程度评价方法1 重量法 1 增重法当腐蚀产物牢固地附着在试样上 又几乎不溶于溶液 也不为外部物质所玷污 这时可用增重法测定腐蚀破坏程度 增重法适用于评定全面腐蚀和晶间腐蚀 而不适用于其它类型的局部腐蚀 可用下式表示其腐蚀速度 第三节常用腐蚀评价方法 2 失重法失重法是一种简单而直接的方法 它直接表示由于腐蚀而损失的材料重量 不需经过腐蚀产物的化学组成分析和换算 可利用下式来表征腐蚀速度 第三节常用腐蚀评价方法 方法选用可根据腐蚀产物容易去除或完全牢固地附着在试件表面的情况来选取失重或增重表示法一般均用失重表示腐蚀速度但如腐蚀产物不易消除或牢固附着在金属的表面 亦有用增重表示的 第三节常用腐蚀评价方法 根据我国选定的非国际单位制的时间单位除了上面所用的小时 h 外 还有天 符号为d day 年 符号为a annual 因此 以质量变化表示的腐蚀速度的单位还有kg m2a g dm2d g cm2h和mg dm2d 有些文献上用英文缩写mdd代表mg dm2d 用gmd代表g m2d 第三节常用腐蚀评价方法 金属试样在单位时间 单位表面积的重量变化 测量金属腐蚀速度的金属试样 第三节常用腐蚀评价方法 测量金属腐蚀速度试样 第