腐蚀与防腐总结

1、1储运与建筑工程学院课件主讲：寇主讲：寇 杰杰联系方式联系方式：2腐蚀与防腐主要内容 本门课程的讲解内容参考的资料较多，希本门课程的讲解内容参考的资料较多，希望各位能以本总结为主线，参考教学课件和望各位能以本总结为主线，参考教学课件和相关资料完成本门课程的学习。相关资料完成本门课程的学习。 本课程的主要内容为：本课程的主要内容为： 电化学腐蚀基础电化学腐蚀基础 腐蚀控制方法（防腐蚀技术）腐蚀控制方法（防腐蚀技术）3参考资料1.油气管道腐蚀与防护油气管道腐蚀与防护，寇杰等编写，中国石化出版社，寇杰等编写，中国石化出版社2.金属的腐蚀与保护金属的腐蚀与保护张承忠张承忠3.腐蚀电化学原理曹楚南编著4

2、.地下金属管道的腐蚀与防护5.腐蚀工程M.G.方坦纳, N.D.格林著，左景伊译6.管线腐蚀控制A.W.皮博迪（原著），R.L.比安切蒂7.金属腐蚀理论及应用魏宝明主编8.金属腐蚀与控制孙跃、胡津 9.材料腐蚀通论腐蚀科学与工程基础 10.油气田腐蚀与防护技术手册 4腐蚀的定义 从广义的角度，材料腐蚀的定义是：材料腐从广义的角度，材料腐蚀的定义是：材料腐蚀是材料受环境介质的化学、电化学或物理作用蚀是材料受环境介质的化学、电化学或物理作用而破坏的现象。而破坏的现象。 目前，广泛被接受的材料腐蚀的目前，广泛被接受的材料腐蚀的定义：定义：材料材料腐蚀是材料受环境介质的化学作用而破坏的现象腐蚀是材料受

3、环境介质的化学作用而破坏的现象。 5腐蚀的分类一 按金属腐蚀破坏的类型分按金属腐蚀破坏的类型分类类 均匀腐蚀均匀腐蚀 全面腐蚀全面腐蚀 非均匀腐蚀非均匀腐蚀 局部腐蚀局部腐蚀 坑点腐蚀坑点腐蚀 溃疡腐蚀溃疡腐蚀 选择性腐蚀选择性腐蚀 晶间腐蚀晶间腐蚀 腐蚀裂纹腐蚀裂纹 氢鼓泡和氢脆氢鼓泡和氢脆6腐蚀的分类二 按作用机理分类按作用机理分类 化学腐蚀化学腐蚀 纯粹的电化学腐蚀纯粹的电化学腐蚀 电化学与机械作用共同产生的腐蚀电化学与机械作用共同产生的腐蚀 细菌腐蚀细菌腐蚀 宏观电池腐蚀宏观电池腐蚀 缝隙腐蚀缝隙腐蚀 土壤腐蚀土壤腐蚀 7腐蚀科学的任务和内容 研究由于金属和环境相互作用而发生在金属表面

4、研究由于金属和环境相互作用而发生在金属表面的物理、化学的破坏；研究破坏的现象、过程、机理的物理、化学的破坏；研究破坏的现象、过程、机理和规律；提出抗腐蚀的原理和在各种环境条件下抗腐和规律；提出抗腐蚀的原理和在各种环境条件下抗腐蚀的方法和措施，为金属材料的合理使用提供理论依蚀的方法和措施，为金属材料的合理使用提供理论依据。据。 8电化学腐蚀的定义 不仅金属与周围介质发生反应而破坏并且伴随不仅金属与周围介质发生反应而破坏并且伴随有净电流产生的现象，称有净电流产生的现象，称电化学腐蚀电化学腐蚀。或者定义为。或者定义为电化学腐蚀是指金属与电解质因发生电化学反应而电化学腐蚀是指金属与电解质因发生电化学反

5、应而产生的破坏产生的破坏。 9电化学腐蚀的过程 任何一种按电化学机理进行的腐蚀反应至少包含任何一种按电化学机理进行的腐蚀反应至少包含有一个有一个阳极反应阳极反应和一个和一个阴极反应阴极反应，并与流过金属内部，并与流过金属内部的的电子流和介质中定向迁移的离子电子流和介质中定向迁移的离子联系在一起。阳极联系在一起。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过程。子发生还原反应的过程。 10电化学腐蚀的特点介质为离子导电的电解质；介质为离子

6、导电的电解质； 金属金属/ /电解质界面反应过程是因电荷转移而引起的电解质界面反应过程是因电荷转移而引起的电化学过程，必须包括电子和离子在界面上的转移；电化学过程，必须包括电子和离子在界面上的转移； 界面上的电化学过程可以分为两个相互独立的氧界面上的电化学过程可以分为两个相互独立的氧化和还原过程。化和还原过程。金属金属/ /电解质界面上伴随电荷转移电解质界面上伴随电荷转移发生的化学反应称为电极反应发生的化学反应称为电极反应。 电化学腐蚀过程伴随电子的流动，即电流的产生。电化学腐蚀过程伴随电子的流动，即电流的产生。 11电化学腐蚀的特点 总之，电化学腐蚀实际上是短路的原电池电极反总之，电化学腐蚀

7、实际上是短路的原电池电极反应的结果，这种原电池又称为应的结果，这种原电池又称为腐蚀原电池腐蚀原电池。腐蚀原电。腐蚀原电池与一般原电池的差别仅在于原电池是把化学能转变池与一般原电池的差别仅在于原电池是把化学能转变为电能（如干电池），作用有功，而腐蚀原电池只导为电能（如干电池），作用有功，而腐蚀原电池只导致材料的破坏，不对外界作有用功。当金属表面受到致材料的破坏，不对外界作有用功。当金属表面受到外界的交、直流杂散电流的干扰，产生外界的交、直流杂散电流的干扰，产生电解电池电解电池的作的作用时，腐蚀金属电极的阳极溶解，即发生所谓的用时，腐蚀金属电极的阳极溶解，即发生所谓的“杂杂散电流腐蚀散电流腐蚀”。

8、电解池的正极进行阳极反应，负极进。电解池的正极进行阳极反应，负极进行阴极反应，其电极的正、负极性正好与腐蚀原电池行阴极反应，其电极的正、负极性正好与腐蚀原电池相反。故相反。故电化学反应是借助于原电池或电解池进行的电化学反应是借助于原电池或电解池进行的。 12电化学腐蚀与化学腐蚀的对比 化学腐蚀的介质可以是不电离、不导电的干气体和化学腐蚀的介质可以是不电离、不导电的干气体和非电解质溶液；电化学腐蚀介质是电解质溶液；非电解质溶液；电化学腐蚀介质是电解质溶液； 化学腐蚀中金属原子与介质是在两相的界面上直接化学腐蚀中金属原子与介质是在两相的界面上直接交换电子，发生直接的化学反应，没有电流产生；在交换电

9、子，发生直接的化学反应，没有电流产生；在电化学腐蚀中，金属在阳极上失去电子，腐蚀介质在电化学腐蚀中，金属在阳极上失去电子，腐蚀介质在阴极区得到电子，有电流产生。阴极区得到电子，有电流产生。13原电池的电化学过程 原电池的电化学过程是由原电池的电化学过程是由阳极的氧化过程阳极的氧化过程、阴极的还原过程阴极的还原过程以及以及电子的转移过程电子的转移过程所组成。所组成。 14电化学腐蚀速度 在电化学作用下，单位时间、单位面在电化学作用下，单位时间、单位面积上发生变化的物质的量称为积上发生变化的物质的量称为腐蚀速度腐蚀速度。 金属的腐蚀速度与其腐蚀电流密度成正比，金属的腐蚀速度与其腐蚀电流密度成正比，

10、可以用腐蚀电流密度来描述电化学腐蚀速度的大可以用腐蚀电流密度来描述电化学腐蚀速度的大小。小。 15腐蚀原电池 腐蚀原电池腐蚀原电池实质实质是一个短路的原电池，即电子是一个短路的原电池，即电子回路短接，电流不对外做功，电子自耗于腐蚀电池回路短接，电流不对外做功，电子自耗于腐蚀电池内阴极的还原反应中。因此，如果金属阳极的离子内阴极的还原反应中。因此，如果金属阳极的离子化被促进，即可加剧腐蚀过程。化被促进，即可加剧腐蚀过程。 16腐蚀电池的分类 金属的腐蚀是由氧化与还原反应组成的电池金属的腐蚀是由氧化与还原反应组成的电池反应过程实现的，反应过程实现的，依据氧化与还原电极的大小及依据氧化与还原电极的大

11、小及肉眼的可分辨性肉眼的可分辨性，腐蚀电池可分为：，腐蚀电池可分为： 宏观电池宏观电池 微观电池微观电池 17宏观电池的类型 不同金属分别浸入不同的电解质溶液中构成的腐蚀不同金属分别浸入不同的电解质溶液中构成的腐蚀电池，有时称为电偶电池或双金属电池。电池，有时称为电偶电池或双金属电池。 不同金属浸入同一种电解质溶液中构成腐蚀电池。不同金属浸入同一种电解质溶液中构成腐蚀电池。 同一金属材料浸入同一电解质溶液中，由于在金属同一金属材料浸入同一电解质溶液中，由于在金属的不同区域其介质的浓度、温度、流动状态及的不同区域其介质的浓度、温度、流动状态及PH值不值不同，造成不同区域的电位不同，而构成浓差或温

12、差宏同，造成不同区域的电位不同，而构成浓差或温差宏观腐蚀电池。观腐蚀电池。 18微观电池形成原因金属表面的化学成份不均匀而形成微电池（如铸金属表面的化学成份不均匀而形成微电池（如铸铁中的石墨）；铁中的石墨）；金属组织的不均匀性形成微电池，晶粒与晶界之金属组织的不均匀性形成微电池，晶粒与晶界之间、不同相之间电位不同；间、不同相之间电位不同；金属表面物理状态不均匀形成微电池，金属在机金属表面物理状态不均匀形成微电池，金属在机加工中，由于各部变形不均匀，受力不均匀，受力加工中，由于各部变形不均匀，受力不均匀，受力较大的部位成为阳极，形成微电池。较大的部位成为阳极，形成微电池。 金属表面膜如果失去了完

13、整性，也会形成微观电池，这种金属表面膜如果失去了完整性，也会形成微观电池，这种微电池又叫膜孔电池，一般膜为阴极，孔膜下的金属为阳极。微电池又叫膜孔电池，一般膜为阴极，孔膜下的金属为阳极。膜孔电池是发生孔蚀和应力腐蚀的主要原因。膜孔电池是发生孔蚀和应力腐蚀的主要原因。 19双电层的建立 金属是具有一定结合力的原子或离子结合而成的金属是具有一定结合力的原子或离子结合而成的晶体。晶体点阵上的质点离开点阵变成离子要消耗能晶体。晶体点阵上的质点离开点阵变成离子要消耗能量，需要外界做功。量，需要外界做功。 任何一种金属与电解质溶液接触时，其界面上的任何一种金属与电解质溶液接触时，其界面上的原子或离子之间必

14、然发生相互作用，可能出现以下几原子或离子之间必然发生相互作用，可能出现以下几种情况：种情况：金属表面带负电荷，溶液带正电荷；金属表面带负电荷，溶液带正电荷； 金属表面带正电荷，溶液带负电荷；金属表面带正电荷，溶液带负电荷；特殊的双电层。特殊的双电层。20双电层的建立 金属本身是电中性的，电解质溶液也是电中性的，金属本身是电中性的，电解质溶液也是电中性的，但当金属以阳离子形式进入溶液、溶液中正离子沉积但当金属以阳离子形式进入溶液、溶液中正离子沉积在金属表面上、溶液中离子分子被还原时，都将使金在金属表面上、溶液中离子分子被还原时，都将使金属表面与溶液的电中性遭到破坏，形成带异种电荷的属表面与溶液的

15、电中性遭到破坏，形成带异种电荷的双电层。双电层。 21双电层的组成n双电层是由紧密层与双电层是由紧密层与分散层两大部分组成分散层两大部分组成的。的。22电极电位 电子导体（金属）与离子导体（液体、固体电电子导体（金属）与离子导体（液体、固体电解质）接触，并有电荷在两相之间迁移而发生氧化解质）接触，并有电荷在两相之间迁移而发生氧化还原反应的体系称为还原反应的体系称为电极电极。 金属在电解质溶液中会在金属金属在电解质溶液中会在金属/ /电解质溶液界面电解质溶液界面上形成双电层。双电层两侧的电位差，即金属与溶上形成双电层。双电层两侧的电位差，即金属与溶液之间的电位差为液之间的电位差为电极电位电极电位

16、。 23电极电位的定义方式一金属金属/ /溶液界面附近总的电位跃是电极电位的基础。溶液界面附近总的电位跃是电极电位的基础。电极电位是金属自动电离的氧化过程和溶液中阳离子电极电位是金属自动电离的氧化过程和溶液中阳离子的还原过程，在整个扩散中达到平衡时，金属表面和的还原过程，在整个扩散中达到平衡时，金属表面和扩散末端的电位差。金属扩散末端的电位差。金属/ /溶液两相间总电位跃的绝溶液两相间总电位跃的绝对值叫对值叫绝对电极电位绝对电极电位。金属金属/ /溶液之间的电位差是无法测量的，所以单个溶液之间的电位差是无法测量的，所以单个电极的绝对电极电位也就无法得知。实际中采用两个电极的绝对电极电位也就无法

17、得知。实际中采用两个电极进行比较，得出相对的电极电位。电极进行比较，得出相对的电极电位。 24电极电位的定义方式二 氢标电极电位氢标电极电位是被测电极与标准氢电极组成的原电池是被测电极与标准氢电极组成的原电池的电位差。的电位差。 标准氢电极是指氢气压力为标准氢电极是指氢气压力为1 1大气压（大气压（latmlatm）、）、2525，H H+ +活度为活度为1 1，进行，进行 的可逆反应的电极体系的可逆反应的电极体系。 eHH221 人为地规定氢电极的标准电位人为地规定氢电极的标准电位为为E E0 0=0=0。标准氢电极与任何电极组标准氢电极与任何电极组成可逆原电池，反应达到平衡时，成可逆原电池

18、，反应达到平衡时，测得的电位差就是该电极电位值，测得的电位差就是该电极电位值，通常指的电极电位如果不加说明就通常指的电极电位如果不加说明就是指氢标电极电位。比是指氢标电极电位。比HSEPHSEP低为负低为负电性金属；比电性金属；比HSEPHSEP高为正电性金属。高为正电性金属。负电性越强，离子化越大，腐蚀趋负电性越强，离子化越大，腐蚀趋势更严重。势更严重。 25电极电位的定义方式三平衡电极电位平衡电极电位（平衡电位）是指当金属电极与（平衡电位）是指当金属电极与溶 液 界 面 的 电 极 过 程 建 立 起 平 衡 反溶 液 界 面 的 电 极 过 程 建 立 起 平 衡 反应：应： ，该电极反

19、应的，该电极反应的电量和物质量在氧化、还原反应中都达到平衡时的电量和物质量在氧化、还原反应中都达到平衡时的电极电位电极电位，用，用BEP来表示。显然该平衡过程包括两来表示。显然该平衡过程包括两个含义：物质平衡、电荷平衡。个含义：物质平衡、电荷平衡。 neOmHMOmHneMnn2226电极电位的定义方式四稳态电极电位稳态电极电位是指在一个电极表面上同是指在一个电极表面上同时进行两个不同质的氧化、还原反应，但仅时进行两个不同质的氧化、还原反应，但仅有电量的平衡，而无物质的平衡时的电位。有电量的平衡，而无物质的平衡时的电位。 例 如 ， 将 铁 放 入 盐 酸 溶 液 中 ， 发 生 铁 的 氧

20、化 反 应 ：例 如 ， 将 铁 放 入 盐 酸 溶 液 中 ， 发 生 铁 的 氧 化 反 应 ：FeFe2+2e，使铁电极表面带上剩余电荷；同时，它吸附使铁电极表面带上剩余电荷；同时，它吸附着酸溶液中的着酸溶液中的H+，在铁表面使氢还原：在铁表面使氢还原：2H+2eH2。达到达到平衡只可能是电荷交换的平衡平衡只可能是电荷交换的平衡i氧化氧化i还原还原（iFe/Fe2+iH2/H+），），而无物质的平衡。显然，稳态电位不是平衡电位，是不能利用而无物质的平衡。显然，稳态电位不是平衡电位，是不能利用能斯特公式计算的，只能靠实测取得。在实际中，由于金属通能斯特公式计算的，只能靠实测取得。在实际中，

21、由于金属通常很少处于自己离子的溶液中，而往往是与其它溶液相接触，常很少处于自己离子的溶液中，而往往是与其它溶液相接触，很少是平衡可逆状态体系，故常呈现非平衡的稳态电位。稳态很少是平衡可逆状态体系，故常呈现非平衡的稳态电位。稳态电位在金属腐蚀与防腐中有重要的意义。电位在金属腐蚀与防腐中有重要的意义。 27电极电位的定义方式五n标准电极电位标准电极电位：指参加电极反应的物质都处于标：指参加电极反应的物质都处于标准状态，即准状态，即25、离子活度为、离子活度为1、分压力为、分压力为1大大气压时测得的电势（与氢电极比较）。至今为止气压时测得的电势（与氢电极比较）。至今为止已经测定了各种金属元素的标准电

22、极电位。已经测定了各种金属元素的标准电极电位。28极化现象 由于电极上有电流通过而造成电位变化的现象由于电极上有电流通过而造成电位变化的现象称为称为极化现象极化现象。由于有电流通过而发生的电极电位。由于有电流通过而发生的电极电位偏离起始电位（偏离起始电位（E E（i=0i=0）的变化值，用过电位或超的变化值，用过电位或超电位来表示，电位来表示，E Ei iE E（i=0i=0）。 EEcEa通路前通路后t阴极极化：电位向负向偏移阳极极化：电位向正向偏移29阳极极化的原因 阳极过程进行缓慢活化极化阳极过程进行缓慢活化极化 阳极表面的金属离子浓度升高，阻碍金属的继阳极表面的金属离子浓度升高，阻碍金

23、属的继续溶解浓差极化续溶解浓差极化 金属表面生成保护膜电阻极化金属表面生成保护膜电阻极化30阴极极化的原因 阴极过程进行的缓慢活化极化阴极过程进行的缓慢活化极化 阴极附近反应物或反应生成物扩散阴极附近反应物或反应生成物扩散缓慢浓差极化缓慢浓差极化 31交换电流密度的解释 交换电流密度交换电流密度 i io o仅是表示平衡态下氧化仅是表示平衡态下氧化和还原速度的一种简便形式，并不表示有真和还原速度的一种简便形式，并不表示有真正的净电流产生，因为在平衡态时，电荷交正的净电流产生，因为在平衡态时，电荷交换是平衡的，正负抵消。换是平衡的，正负抵消。 不同的金属电极有不同的不同的金属电极有不同的io值值

24、 io腐蚀速度快，电极不易腐蚀速度快，电极不易极化，易建立稳定的平衡电位极化，易建立稳定的平衡电位 io耐蚀性好耐蚀性好 32极化规律的概念 对于单电极而言，当电极上有正电流通过时（阳极电流，对于单电极而言，当电极上有正电流通过时（阳极电流，电流从溶液流向金属或电子从金属流向溶液），电极金属电流从溶液流向金属或电子从金属流向溶液），电极金属/ /溶溶液界面上必伴随有氧化反应，此时电极称为液界面上必伴随有氧化反应，此时电极称为阳极阳极，则过电位为，则过电位为正值。当电极上有负电流通过（阴极电流，电流从电极流向溶正值。当电极上有负电流通过（阴极电流，电流从电极流向溶液或电子从溶液流向金属），电极金

25、属液或电子从溶液流向金属），电极金属/ /溶液界面上必伴随有溶液界面上必伴随有还原反应，此时电极称为还原反应，此时电极称为阴极阴极，过电位为负值。，过电位为负值。 换言之，当过电位为正值时，电极上只能发生氧化反应，换言之，当过电位为正值时，电极上只能发生氧化反应，即通过阳极电流，即通过阳极电流，i i为正值；当过电位为负值时，电极上只能为正值；当过电位为负值时，电极上只能发生还原反应，即通过阴极电流，发生还原反应，即通过阴极电流，i i为负值。这表明，推动电为负值。这表明，推动电极反应的动力方向与电极反应方向具有一致性，称之为极反应的动力方向与电极反应方向具有一致性，称之为极化规极化规律律，用

26、数学式表达为：，用数学式表达为：i0 i0 33极化曲线的定义表示电极电位和电流之间关系的曲线叫做表示电极电位和电流之间关系的曲线叫做极化曲极化曲线线；表示阳极电位和电流之间关系的曲线叫做；表示阳极电位和电流之间关系的曲线叫做阳极极阳极极化曲线化曲线；表示阴极电位和电流之间关系的曲线叫做；表示阴极电位和电流之间关系的曲线叫做阴阴极极化曲线极极化曲线。极化曲线又可分为极化曲线又可分为表观极化曲线表观极化曲线和和理论极化曲线理论极化曲线两种。表观极化曲线表示通过外电流时的电位与电流两种。表观极化曲线表示通过外电流时的电位与电流关系，亦称实测的极化曲线，它可借助参比电极实测关系，亦称实测的极化曲线，

27、它可借助参比电极实测出。理论极化曲线表示在腐蚀原电池中，局部阴极和出。理论极化曲线表示在腐蚀原电池中，局部阴极和局部阳极的电流和电位变化关系。局部阳极的电流和电位变化关系。 34极化曲线测试方法 利用腐蚀原电池自身电流变化，对利用腐蚀原电池自身电流变化，对应测出电极的极化电位应测出电极的极化电位 借助外加电流实现电极极化来测定借助外加电流实现电极极化来测定极化曲线极化曲线 恒电流法恒电流法 恒电压法恒电压法 35伊文思腐蚀极化图 为了研究金属腐蚀，在不考为了研究金属腐蚀，在不考虑电极电位及电流变化具体过虑电极电位及电流变化具体过程的前提下，只从极化性能相程的前提下，只从极化性能相对大小、电位和

28、电流的状态出对大小、电位和电流的状态出发，伊文思依据电荷守恒定律发，伊文思依据电荷守恒定律和完整的原电池中电极是串联和完整的原电池中电极是串联于电回路中，电流流经阴极、于电回路中，电流流经阴极、电解质溶液、阳极，其电流强电解质溶液、阳极，其电流强度应相等的原理，提出了如图度应相等的原理，提出了如图所示的腐蚀图，称为伊文思腐所示的腐蚀图，称为伊文思腐蚀极化图。蚀极化图。 -EEaEcIImaxGBHAICo36腐蚀控制因素 由公式由公式II（E Ec c0 0E Ea a0 0）/ /（P Pa aP Pc cR R）可知，腐蚀原电池的腐蚀电流大小，取决于可知，腐蚀原电池的腐蚀电流大小，取决于下

29、面下面4 4个因素：个因素：初始电位差初始电位差E Ec c0 0E Ea a0 0 、电阻电阻R R、阳极极化率阳极极化率P Pa a、阴极极化率阴极极化率P Pc c 阳极控制阳极控制阴极控制阴极控制混合控制混合控制电阻控制电阻控制37金属的去极化与极化相反，凡是能消除或降低极化所造成原与极化相反，凡是能消除或降低极化所造成原电池阻滞作用的过程均叫做电池阻滞作用的过程均叫做去极化去极化，能够做到去极，能够做到去极化作用的物质叫去极化剂，去极化剂是活化剂，它化作用的物质叫去极化剂，去极化剂是活化剂，它起到加速腐蚀的作用。起到加速腐蚀的作用。对腐蚀电池阳极极化起去极化作用的过程叫阳对腐蚀电池阳

30、极极化起去极化作用的过程叫阳极去极化。对阴极极化起去极化作用的过程叫阴极极去极化。对阴极极化起去极化作用的过程叫阴极去极化。去极化。 38阳极去极化的原因 阳极钝化膜被破坏阳极钝化膜被破坏 阳极产物阳极产物金属离子加速离开金属金属离子加速离开金属/ /溶液界面、一些物质与金属离子形成溶液界面、一些物质与金属离子形成络合物，均会使金属表面离子浓度降络合物，均会使金属表面离子浓度降低。由于浓度降低，加速了金属的进低。由于浓度降低，加速了金属的进一步溶解。一步溶解。 39阴极去极化的原因 阴极上积累的负电荷得到释放阴极上积累的负电荷得到释放 使去极化剂容易达到阴极以及使阴极反使去极化剂容易达到阴极以

31、及使阴极反应产物容易迅速离开阴极。如搅拌、加络应产物容易迅速离开阴极。如搅拌、加络合剂可使阴极过程进行得更快，阴极去极合剂可使阴极过程进行得更快，阴极去极化作用对腐蚀影响极大，往往比阳极去极化作用对腐蚀影响极大，往往比阳极去极化作用更为突出。化作用更为突出。 析氢腐蚀析氢腐蚀 吸氧腐蚀吸氧腐蚀 大阴极、小阳极最为不利大阴极、小阳极最为不利 40钝化现象 钝化钝化主要是指某些金属或合金在特殊主要是指某些金属或合金在特殊条件下失去化学活性的现象。金属发生条件下失去化学活性的现象。金属发生钝化以后，其表面处于一种特殊状态，钝化以后，其表面处于一种特殊状态，抗腐蚀。抗腐蚀。 腐蚀速度硝酸浓度41钝化的

32、本质 金属的电极电位朝正值方向移动是引起金属的电极电位朝正值方向移动是引起钝化的原因钝化的原因 钝化时，金属表面状态发生某种突然的钝化时，金属表面状态发生某种突然的变化，而不是金属整体性质的变化变化，而不是金属整体性质的变化 金属发生钝化后，其腐蚀速度有较大金属发生钝化后，其腐蚀速度有较大幅度的降低，以体现钝态条件下金属具有幅度的降低，以体现钝态条件下金属具有高耐蚀性这一钝性特征高耐蚀性这一钝性特征 42钝化特性曲线 ABAB活化区活化区：电流随电：电流随电位升高而增大；位升高而增大； BCBC活化活化/ /钝化过渡区钝化过渡区：当电极电位到达某一临界当电极电位到达某一临界值时，金属开始钝化，

33、电值时，金属开始钝化，电流急剧下降，处于不稳定流急剧下降，处于不稳定状态；状态； CDCD稳定钝化区稳定钝化区：随着：随着电位的正移，电流几乎保电位的正移，电流几乎保持不变；持不变； DEDE过钝化区过钝化区：电流再：电流再次随电位升高而增大。次随电位升高而增大。43钝化理论 成相膜理论成相膜理论 吸附膜理论吸附膜理论 44金属腐蚀图（EPH图） 大多数金属腐蚀过程是电化学过程，其大多数金属腐蚀过程是电化学过程，其实质是实质是发生了氧化还原反应发生了氧化还原反应，氧化还原反应与溶液的酸，氧化还原反应与溶液的酸碱性有关，而很多反应的电极电位又随碱性有关，而很多反应的电极电位又随PHPH值而变值而

34、变化，这就存在着一种可能性，即根据腐蚀介质的化，这就存在着一种可能性，即根据腐蚀介质的PHPH值、离子的浓度与电极反应的电极电位值的相值、离子的浓度与电极反应的电极电位值的相互关系，来判断电极反应的方向和反应的产物，互关系，来判断电极反应的方向和反应的产物，提出防腐措施。提出防腐措施。 EPHEPH图由波尔贝等人首先提出：以电极电位图由波尔贝等人首先提出：以电极电位为纵坐标，以介质的为纵坐标，以介质的PHPH值为横坐标，就金属与水值为横坐标，就金属与水的化学反应或电化学反应的平衡值而做出的线图，的化学反应或电化学反应的平衡值而做出的线图，它反映了在腐蚀体系中所发生的化学反应与电化它反映了在腐蚀

35、体系中所发生的化学反应与电化学反应处于平衡状态时的电位、学反应处于平衡状态时的电位、PHPH值和离子浓度值和离子浓度的相互关系的相互关系。 45EPH图在腐蚀中的应用 非腐蚀区：在该区域内，电位和非腐蚀区：在该区域内，电位和PH值的变化将不会引起金属的腐值的变化将不会引起金属的腐蚀，金属处于稳定状态；蚀，金属处于稳定状态； 腐蚀区：在该区域内，金属是不腐蚀区：在该区域内，金属是不稳定的，可随时被腐蚀，而离子则稳定的，可随时被腐蚀，而离子则是稳定的；是稳定的； 钝化区：在此区域内的电位及钝化区：在此区域内的电位及PHPH值范围，生成稳值范围，生成稳定的固态氧化物、氢氧化物或盐，在此区域内，金定的

36、固态氧化物、氢氧化物或盐，在此区域内，金属是否遭受腐蚀取决于所生成的固态膜是否有保护属是否遭受腐蚀取决于所生成的固态膜是否有保护性，也就是看它是否进一步阻碍金属的溶解。性，也就是看它是否进一步阻碍金属的溶解。 46防腐蚀技术的定义 金属发生电化学腐蚀的根本原因是金属发生电化学腐蚀的根本原因是由于由于金属表面存在电化学不均匀性金属表面存在电化学不均匀性，当金，当金属与介质接触时形成了腐蚀原电池。为了属与介质接触时形成了腐蚀原电池。为了达到金属腐蚀防护目的而采取的综合的方达到金属腐蚀防护目的而采取的综合的方法或手段，称为法或手段，称为防腐蚀技术防腐蚀技术。 47腐蚀控制方法正确选用金属材料和合理设

37、计正确选用金属材料和合理设计金属结构；金属结构； 电化学保护；电化学保护； 采用保护性覆盖层；采用保护性覆盖层； 添加缓蚀剂。添加缓蚀剂。 48选材的基本原则 材料的耐腐蚀性能要满足生产的要材料的耐腐蚀性能要满足生产的要求求 材料的机械性能、加工性能要满足材料的机械性能、加工性能要满足设备设计与加工的要求设备设计与加工的要求要注意节约投资要注意节约投资 总之，总之，选材选材时应优先选用那些耐蚀时应优先选用那些耐蚀性能满足使用介质要求、材料综合性能性能满足使用介质要求、材料综合性能好、价格又便宜的金属和合金。好、价格又便宜的金属和合金。 49选材的基本方法 了解设备或构件的工作环境条件了解设备或

38、构件的工作环境条件 调查设备的结构类型与制造工艺调查设备的结构类型与制造工艺调查生产对材料的特殊要求调查生产对材料的特殊要求 取得与之有关的腐蚀数据取得与之有关的腐蚀数据 50腐蚀的条件存在两电极且两极间有电位差存在两电极且两极间有电位差 存在电解质存在电解质 两极互相连接并与电解质接触两极互相连接并与电解质接触 51电法保护的类型 阴极保护阴极保护 牺牲阳极的阴极保护牺牲阳极的阴极保护 外加电流的阴极保护外加电流的阴极保护 阳极保护阳极保护 52牺牲阳极保护原理 利用比被保利用比被保护部件的电位更负护部件的电位更负的金属或合金制成的金属或合金制成牺牲的阳极，从而牺牲的阳极，从而使被保护的部件

39、发使被保护的部件发生阴极极化，达到生阴极极化，达到减缓腐蚀的目的，减缓腐蚀的目的，这种方法称为牺牲这种方法称为牺牲阳极的阴极保护或阳极的阴极保护或简称牺牲阳极保护。简称牺牲阳极保护。 -EEaEaEcIIaIa53牺牲阳极的要求 理论上，凡电位比待保护金属负的所有理论上，凡电位比待保护金属负的所有金属均可以做为牺牲阳极的材料。金属均可以做为牺牲阳极的材料。一般从以一般从以下三个方面来衡量牺牲阳极的质量。下三个方面来衡量牺牲阳极的质量。 电极电位：开路地位、有效电压电极电位：开路地位、有效电压 单位重量阳极材料产生的电量单位重量阳极材料产生的电量 电流效率电流效率 电流效率电流效率为有效电量和理

40、论电量之比。为有效电量和理论电量之比。 常用的牺牲阳极材料为镁、铝、锌等活泼金属及其合金。常用的牺牲阳极材料为镁、铝、锌等活泼金属及其合金。54牺牲阳极填料的作用n改良阳极周围环境，确保稳定良好的电流改良阳极周围环境，确保稳定良好的电流效率；效率；n降低阳极接地电阻，增加阳极输出电流；降低阳极接地电阻，增加阳极输出电流；n溶解阳极腐蚀产物，防止阳极极化；溶解阳极腐蚀产物，防止阳极极化；n吸收周围土壤水分，维持阳极四周长久润吸收周围土壤水分，维持阳极四周长久润湿。湿。55外加电流阴极保护原理 外加电流的阴极保护外加电流的阴极保护又称强制阴极保护，是将又称强制阴极保护，是将被保护的金属结构整体接被

41、保护的金属结构整体接至电源负极，通以阴极电至电源负极，通以阴极电流，阳极为一个不溶性的流，阳极为一个不溶性的辅助件，二者组成宏电池，辅助件，二者组成宏电池，实现阴极保护，其实质是实现阴极保护，其实质是使被保护的金属发生阴极使被保护的金属发生阴极极化。极化。 56外加电流阴极保护原理在未通电流保护以前，腐蚀原电池的在未通电流保护以前，腐蚀原电池的自然腐蚀电位为自然腐蚀电位为E E，相应的最大腐蚀电相应的最大腐蚀电流为流为IcIc。通上外加电流后，由电解质通上外加电流后，由电解质流入阴极的电流量增加，由于阴极的流入阴极的电流量增加，由于阴极的进一步极化，其电位降低。如流入阴进一步极化，其电位降低。

42、如流入阴极的电流为极的电流为I ID D，则其电位降为则其电位降为E E/ /，此此时由原来的阳极流出的腐蚀电流将由时由原来的阳极流出的腐蚀电流将由IcIc降至降至I I/ /。I ID D与与I I/ /的差值就是由辅助阳的差值就是由辅助阳极流出的外加电量。为了使金属构筑极流出的外加电量。为了使金属构筑物得到完全保护，即没有腐蚀电流从物得到完全保护，即没有腐蚀电流从其上流出，就需进一步将阴极极化到其上流出，就需进一步将阴极极化到使总电位降至等于阳极的初始电位使总电位降至等于阳极的初始电位E EA A0 0，此时外加的保护电流值为此时外加的保护电流值为I IP P。57外加电流阴极保护与牺牲阳

43、极保护的区别 外加电流保护的辅助阳极的电极外加电流保护的辅助阳极的电极电位可以和被保护的金属的电极电位电位可以和被保护的金属的电极电位相同，甚至可以比其更正；相同，甚至可以比其更正； 外加电流保护的极化程度比牺牲外加电流保护的极化程度比牺牲阳极的更大，但两者均是借助外加电阳极的更大，但两者均是借助外加电流使管路电极电位发生阴极极化，即流使管路电极电位发生阴极极化，即阴极电极电位向负方向偏移。阴极电极电位向负方向偏移。 58阴极保护基本参数 最小保护电位最小保护电位Emin 最大保护电位最大保护电位Emax59阳极地床材料的要求 抗腐蚀性强，这样可减少阳极材料的抗腐蚀性强，这样可减少阳极材料的消

44、耗，从而减少更换的麻烦；消耗，从而减少更换的麻烦； 阳极地床的电阻尽可能小，因为阴极阳极地床的电阻尽可能小，因为阴极保护站的功率主要消耗在阳极地床上保护站的功率主要消耗在阳极地床上（606070%70%），因此一般不宜超过），因此一般不宜超过1 1，在设计时一般取在设计时一般取0.50.5左右；左右； 取材方便，容易加工；取材方便，容易加工；价格便宜，经济成本小。价格便宜，经济成本小。 60阳极地床材料 在理论上任何导电材料都可以作为阳极地床的在理论上任何导电材料都可以作为阳极地床的材料，但从经济上考虑，所选的材料最好同时具有材料，但从经济上考虑，所选的材料最好同时具有较低消耗率和较低价格的特

45、点。较低消耗率和较低价格的特点。目前常用的阳极材目前常用的阳极材料有：料有：碳素钢、铸铁、高硅铸铁、石墨等。碳素钢、铸铁、高硅铸铁、石墨等。 常用阳极地床材料和性能常用阳极地床材料和性能 61扩大保护区方法 提高通电点的外加电位可以扩大阴极保护提高通电点的外加电位可以扩大阴极保护站的保护区，但提高外加电位受最大保护电位站的保护区，但提高外加电位受最大保护电位（-1.1-1.1-1.5-1.5V V）的限制。如上所述，如果外加的限制。如上所述，如果外加电位超过上述标准值（尽管有人建议，在采用电位超过上述标准值（尽管有人建议，在采用塑料胶粘带作防腐绝缘层的情况下，通电点的塑料胶粘带作防腐绝缘层的情

46、况下，通电点的电位可提高到电位可提高到-2.5-2.5-3.5-3.5V V），），由于电渗现象和由于电渗现象和氢去极化作用，会使管外绝缘层发生分离的危氢去极化作用，会使管外绝缘层发生分离的危险，下面两种方法可使过高的外加负电位降低险，下面两种方法可使过高的外加负电位降低到允许的范围之内。到允许的范围之内。 屏蔽接地屏蔽接地 反电位反电位 62阳极保护的基本原理 将外加电源正极与被保护金属构将外加电源正极与被保护金属构件相连接，使金属发生阳极极化，并件相连接，使金属发生阳极极化，并使金属达到稳定的钝化状态，从而降使金属达到稳定的钝化状态，从而降低金属的腐蚀速度，使构件得到保护。低金属的腐蚀速度

47、，使构件得到保护。显然，显然，阳极保护与金属的钝性有非常阳极保护与金属的钝性有非常密切的关系密切的关系。 63阳极保护的方法 用外电源进行阳极极化用外电源进行阳极极化 在溶液中添加氧化剂、有钝化作用的添加剂，如空气中在溶液中添加氧化剂、有钝化作用的添加剂，如空气中的氧、三价铁盐、硝酸盐、铬酸盐、重铬酸盐等，能使溶液的氧、三价铁盐、硝酸盐、铬酸盐、重铬酸盐等，能使溶液的氧化还原电位升高，导致金属的钝化。但是，要求氧化的氧化还原电位升高，导致金属的钝化。但是，要求氧化剂的浓度足够高，否则反而会加速腐蚀。剂的浓度足够高，否则反而会加速腐蚀。 合金的阳极改性，在合金中添加少量的贵金属元素钯、合金的阳极

48、改性，在合金中添加少量的贵金属元素钯、铂、钉等，它们起强阴极作用，加速阴极反应，使合金电位铂、钉等，它们起强阴极作用，加速阴极反应，使合金电位正移到钝化区内，从而具有高的耐腐蚀性。在溶液中添加某正移到钝化区内，从而具有高的耐腐蚀性。在溶液中添加某些金属离子（些金属离子（Pt4+、钯钯Pd2+、Ag+、Cu2+等），也有类似等），也有类似的作用，因为这些金属离子在合金表面析出时，可作为强阴的作用，因为这些金属离子在合金表面析出时，可作为强阴极。极。 64阳极保护的主要参数 致钝电流密度致钝电流密度icrit 维钝电流密度维钝电流密度ipp 稳定钝化区电位范围稳定钝化区电位范围65阳极保护的应用条

49、件 只适应于只适应于活化钝化金属活化钝化金属 要求钝化区电位范围不小于要求钝化区电位范围不小于5050mvmv；致钝致钝电流密度、维钝电流密度合适电流密度、维钝电流密度合适 卤素离子（主要指卤素离子（主要指ClCl）浓度不能过高浓度不能过高（因为（因为ClCl能局部破坏钝化膜而造成孔蚀，能局部破坏钝化膜而造成孔蚀，所以不能用阳极保护）所以不能用阳极保护） 66杂散电流 沿规定回路以外流动的电流叫沿规定回路以外流动的电流叫杂散电杂散电流流，或称迷走电流。，或称迷走电流。 根据杂散电流的性质可区分为根据杂散电流的性质可区分为直流杂直流杂散电流散电流和和交流杂散电流交流杂散电流两大类。杂散电流两大类

50、。杂散电流对金属产生的腐蚀破坏作用，称为杂散电对金属产生的腐蚀破坏作用，称为杂散电流腐蚀或干忧腐蚀，也称流腐蚀或干忧腐蚀，也称电蚀电蚀。 67干扰腐蚀n在阴极保护系统中，保护电流流入大地，在阴极保护系统中，保护电流流入大地，引起土壤电位的改变，使附近金属构筑引起土壤电位的改变，使附近金属构筑物受到地电流腐蚀，称物受到地电流腐蚀，称干扰腐蚀干扰腐蚀。 阳极干扰阳极干扰 阴极干扰阴极干扰 合成干扰合成干扰 诱导干扰诱导干扰 接头干扰接头干扰68杂散电流腐蚀的判定指标 管地电位偏移指标管地电位偏移指标地电位梯度判定指标地电位梯度判定指标 漏泄电流密度指标漏泄电流密度指标69杂散电流腐蚀的防护 最大限

51、度地减少干扰源漏最大限度地减少干扰源漏泄电流泄电流 增加安全距离增加安全距离 增加回路电阻增加回路电阻 排流保护排流保护 70排流保护 直接排流直接排流 极性排流极性排流 强制排流强制排流 接地式排流接地式排流 71防蚀涂层 防腐涂层是使用最普通的防蚀方法之一，用无机和有防腐涂层是使用最普通的防蚀方法之一，用无机和有机胶体混合物溶液或粉末，通过涂敷或其它方法覆盖在金机胶体混合物溶液或粉末，通过涂敷或其它方法覆盖在金属表面，经过固化，在金属表面形成一层薄膜，使物体免属表面，经过固化，在金属表面形成一层薄膜，使物体免受外界环境的腐蚀。受外界环境的腐蚀。 用涂料防止腐蚀，由于涂层较薄，难以形成完整无

52、孔用涂料防止腐蚀，由于涂层较薄，难以形成完整无孔的漆膜，所以在受强腐蚀性介质、高温或受液体冲刷及较的漆膜，所以在受强腐蚀性介质、高温或受液体冲刷及较大摩擦作用的设备管线中，涂层的使用受到一定的限制，大摩擦作用的设备管线中，涂层的使用受到一定的限制，涂层一般用于防止天然介质，如工业大气、水和土壤的腐涂层一般用于防止天然介质，如工业大气、水和土壤的腐蚀。蚀。 涂层防腐具有选择范围广、适应性强、使用方便、价涂层防腐具有选择范围广、适应性强、使用方便、价格低廉等优点。格低廉等优点。 72涂料的选择原则 根据被涂物件的使用条件选择根据被涂物件的使用条件选择 根据被涂物体的表面材料性质选用根据被涂物体的表面材料性质选用 根据现有的施工条件选用根据现有的施工条件选用 根据经济效果选用根据经济效果选用 防腐绝缘层一般分为三个等级：防腐绝缘层一般分为三个等级：普通级、加强级、特加强级。普通级、加强级、特加强级。 73缓蚀剂保护 缓蚀剂：缓蚀剂：在用量很小的情况下，能阻止或减在用量很小的情况下，能阻止或减缓