,&,根據金屬材料的腐蝕失效模式,腐蝕可分為均勻腐蝕和局部腐蝕。在實際的腐蝕系統中,大多數金屬的腐蝕是局部腐蝕。由于局部腐蝕發生在金屬表面的小范圍內,大多數金屬表面的腐蝕量都很小,但工程結構、零部件的使用壽命主要取決于局部腐蝕損傷的發展。
,局部腐蝕是指腐蝕主要發生在金屬材料表面的一個小區域內,而其他大多數表面的腐蝕非常輕微甚至沒有腐蝕。
,局部腐蝕是由于金屬本身(結構、組織、化學成分、表面狀態)和腐蝕介質的電化學性質不均勻,即不同部位具有不同的電極電位,從而導致電位差,成為局部腐蝕的驅動力。腐蝕往往優先發生在電極電位低的部位。在局部腐蝕過程中,腐蝕電池的陽極區和陰極區一般是完全分離的,可以通過目視或微觀檢查加以區分。一般來說,陽極的面積要比陰極的面積小得多,即形成了所謂的小陽極大陰極的構型。對于這種配置,由于陰極面積比較大,陰極退極化作用很大,小陽極區域的腐蝕非常嚴重,腐蝕集中在金屬表面的局部陽極區域。
,當發生局部腐蝕時,由于金屬表面細化程度不同,不能用平均腐蝕速率來估計局部腐蝕程度。一般情況下,局部腐蝕引起的金屬損失相對較小,但結構在發生局部腐蝕時不易被發現,危害非常大,往往會引起災難性事故。
金屬的化學腐蝕反應可分為兩個步驟。第一步是氧化步驟,第二步是脫電子步驟。氧化過程釋放自由電子,而脫電子過程是除去自由電子的過程。
陽離子可以進入溶液或與其他陰離子結合形成化合物。氧化過程必須與脫電子過程同時配合才能完成整個反應。
因此,只有通過電子去除步驟去除氧化步驟產生的自由電子,金屬原子才能不斷被腐蝕。實際的腐蝕過程是一個非常緩慢而相對均勻地在表面上失去金屬原子的過程。在某些條件下,如果在一個區域形成陽極或陰極區域,可能會出現局部腐蝕不均勻,并形成可見的腐蝕坑。
鋼鐵不會很快被腐蝕,因為它的表面在水中會形成一層氧化保護層。由于鐵容易被氧化形成氧化鐵,所以不溶于水,容易沉積在金屬表面,從而阻礙了進一步的腐蝕。這種現象稱為腐蝕鈍化。鋯、鉻、鋁、不銹鋼等金屬在常溫的水或空氣中會形成很薄的保護層,有時甚至薄得肉眼無法分辨。由于這種薄保護層,這些金屬在水或空氣中具有良好的耐腐蝕性。
金屬的化學腐蝕是指金屬與周圍介質直接發生化學反應而引起的變質和損壞。化學腐蝕是一種氧化-還原反應過程,即腐蝕介質中的氧化劑直接與金屬表面的原子相互作用形成腐蝕產物。
金屬的化學腐蝕主要發生在以下四種介質中。
(1)金屬在干氣體中的腐蝕
金屬在低濕大氣條件下的腐蝕屬于化學腐蝕,腐蝕緩慢,危害輕微。
(2)金屬在高溫氣體中的腐蝕
這是一種危害嚴重的化學腐蝕,如金屬高溫氧化。在高溫條件下,金屬與環境中的氧氣或氧化氣體(H2O、SO2、CO2等)結合形成金屬化合物。溫度越高,金屬的氧化速率越快;對于鋼的高溫脫碳,在高溫氣體的作用下,金屬表面與高溫氣體中的02、H20、S02和H2發生反應,降低碳含量,降低金屬表面硬度和疲勞強度。
(3)其他氧化劑引起的化學腐蝕
在腐蝕反應中,奪取電子并使金屬原子變成離子的物質不是氧,而是硫、鹵素原子或其他原原子或基團。這時,反應物不是氧化物,而是鹵化物、氫氧根或其他化合物。在這種情況下,腐蝕速率和危害程度取決于金屬和氧化物的性質。
(4)金屬在非電解質溶液中的腐蝕
金屬在非水和非電離有機溶劑中與有機物直接反應,受到化學腐蝕,如Al在CCl4中,Mg和Ti在甲醇中,腐蝕相對溫和。
在腐蝕介質中加入緩蝕劑可以改變介質的性質,減少或消除對金屬的腐蝕。緩蝕劑是一種能夠防止或減緩金屬在環境介質中腐蝕的物質。主要用于管道內壁的防腐。
1. 抗酸性介質的腐蝕在管道和鍋爐的酸洗和除垢中,吸附式緩蝕劑常常加入到酸性溶液中,改變金屬表面的性質,從而防止酸性介質的腐蝕。
2. 中性介質的緩蝕劑可吸附在循環水、鍋爐給水等中性介質的金屬上。腐蝕主要是由水中的溶解氧和游離二氧化碳引起的,特別是在循環冷卻水系統中,由于水的反復循環,水中的無機鹽逐漸集中,導致管道內壁腐蝕結垢。氧化型或沉淀型緩蝕劑往往加入到系統中,在管道內壁形成致密的氧化膜(鈍化劑)或防腐沉淀膜,從而達到防腐的目的。常見的緩蝕劑有;復合酸鹽、聚磷酸鹽、硅酸鹽、銅酸鹽等。
3.蒸汽和加熱管道的防腐
這種腐蝕主要是由水中的溶解氧、氯離子和溶解鹽引起的。防腐措施是采用離子交換法除氧除垢或加入緩蝕劑和脫氧劑。常見的緩蝕劑有聚磷酸鈉、硅酸鹽和鉑鹽,脫氧劑主要是亞硫酸鈉。對于長期停工管道,可在管道內填充濃度為200mg / L的亞硝酸鈉溶液,防止氧腐蝕管道內壁。