第2章腐蚀环境

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1、耐蚀材料耐蚀材料第第2 2章章 腐蚀环境腐蚀环境金属发生腐蚀时所处的环境叫腐蚀环境。金属发生腐蚀时所处的环境叫腐蚀环境。最主要的腐蚀环境主要是指水，土壤，大气和干燥气体。最主要的腐蚀环境主要是指水，土壤，大气和干燥气体。耐蚀材料耐蚀材料许多金属结构件所暴露的水环境：许多金属结构件所暴露的水环境：2.1 水水（1）热水和自来水的主管道，管路，紧固件，阀门和泵；）热水和自来水的主管道，管路，紧固件，阀门和泵；（2）水的冷却系统，管道，换热器，泵等；）水的冷却系统，管道，换热器，泵等；（3）中心加热系统，管道，散热器阀门和泵；）中心加热系统，管道，散热器阀门和泵；（4）蒸汽动力设备，锅炉或蒸汽发生器

2、，蒸气管，冷凝器；）蒸汽动力设备，锅炉或蒸汽发生器，蒸气管，冷凝器；（5）船舶，船体和螺旋桨；）船舶，船体和螺旋桨；（6）港口设备，港桩；）港口设备，港桩；（7）水阀。）水阀。耐蚀材料耐蚀材料氧浓度，氧浓度，pHpH值，硬度，值，硬度，HCOHCO3 3- - 、ClCl- - 、SOSO4 42-2- 浓度。浓度。 2.1.1 淡水淡水影响淡水腐蚀性的主要因素：影响淡水腐蚀性的主要因素：耐蚀材料耐蚀材料 游离氧浓度对水的腐蚀性具有决定意义，因为氧会参与阳极反游离氧浓度对水的腐蚀性具有决定意义，因为氧会参与阳极反应：应：1/2O2+H2O+2e-2OH-（中性、碱性条件下。）（中性、碱性条件下

3、。）1、氧浓度：、氧浓度： 一般来讲，氧浓度高，腐蚀性强。这可以从氧电极电位的能斯一般来讲，氧浓度高，腐蚀性强。这可以从氧电极电位的能斯特方程看出。特方程看出。氧在水中的溶解随温度升高而下降。氧在水中的溶解随温度升高而下降。 014.6mg/L 209.6mg/L 406.4 mg/L 1000.0 mg/L耐蚀材料耐蚀材料 在浸入水中的物件上，最强烈的腐蚀发生在靠近水面的下在浸入水中的物件上，最强烈的腐蚀发生在靠近水面的下方。这是因为由于氧的扩散问题，水的表面的氧浓度最高。方。这是因为由于氧的扩散问题，水的表面的氧浓度最高。耐蚀材料耐蚀材料原因：这时即使没有氧，原因：这时即使没有氧，H+可作

4、为氧化剂参与阴极反应。可作为氧化剂参与阴极反应。pH值少于值少于4时，碳钢的腐蚀速率很大时，碳钢的腐蚀速率很大3、碳酸钙的沉积、碳酸钙的沉积5、碱性化或碳酸化、碱性化或碳酸化6、流速、流速7、温度、温度4、溶解盐成份的影响、溶解盐成份的影响2、pH值值耐蚀材料耐蚀材料 海水具有基本恒定的成分和腐蚀速率。（除污染的海水外，海海水具有基本恒定的成分和腐蚀速率。（除污染的海水外，海水的水的pH值在值在8.1左右恒定，盐浓度约左右恒定，盐浓度约3.5%恒定恒定-pH值、成分值、成分恒定）恒定） 海水有很高的电导率，平均比电导为海水有很高的电导率，平均比电导为4*10-2S.cm-1，远远超过，远远超过

5、河水（河水（2*10-4S.cm-1）和雨水（）和雨水（1*10-5S.cm-1）。海水的）。海水的pH值通常值通常为为8.1-8.3 。 2.1.2海水海水1、海水的特性：、海水的特性：耐蚀材料耐蚀材料2 2、海水腐蚀的影响因、海水腐蚀的影响因素：素：（2）pH值值（3）碳酸盐饱和度）碳酸盐饱和度（4）含氧量）含氧量（5）温度）温度（1）盐度）盐度耐蚀材料耐蚀材料（6）流速）流速（7）生物的影响）生物的影响海生物附着不完整均匀时，附着层内外造成浓差电池；海生物附着不完整均匀时，附着层内外造成浓差电池；由于生物的生命活动，局部改变了海水介质成分；由于生物的生命活动，局部改变了海水介质成分；附着

6、植物根的穿透和剥落，破坏了金属表面保护层。附着植物根的穿透和剥落，破坏了金属表面保护层。耐蚀材料耐蚀材料3、海水腐蚀的保护措施：、海水腐蚀的保护措施：（1）合理运用金属材料，研制新材料；）合理运用金属材料，研制新材料；（2）涂层保护，如防锈油漆、防污漆或使用某些合金包覆（蒙乃尔）涂层保护，如防锈油漆、防污漆或使用某些合金包覆（蒙乃尔合金）；合金）；（3）电化学保护。）电化学保护。耐蚀材料耐蚀材料2.1.3锅炉用水（生产蒸汽）锅炉用水（生产蒸汽）锅炉用水要防止发生沉积和腐蚀。锅炉用水要防止发生沉积和腐蚀。锅炉用水一般要进行如下处理：锅炉用水一般要进行如下处理：2、除气：去除水中的氧以降低腐蚀性；

7、、除气：去除水中的氧以降低腐蚀性；3、调整、调整pH值，中和水中值，中和水中CO2以减少腐蚀性；以减少腐蚀性；4、加缓蚀剂，阻止腐蚀。、加缓蚀剂，阻止腐蚀。1、软化：降低钙、镁离子的浓度，防止沉淀；、软化：降低钙、镁离子的浓度，防止沉淀；耐蚀材料耐蚀材料2.2 2.2 土壤腐蚀土壤腐蚀 2.2.1土壤的构成土壤的构成1、土壤粒子、土壤粒子2、溶解物、溶解物3、气体、气体耐蚀材料耐蚀材料 土壤在水平和垂直方向一般都是不均匀的。土壤的性质还随着土壤在水平和垂直方向一般都是不均匀的。土壤的性质还随着季节、地域等而变化（如雨季、旱季等）。再比如一般土壤中上层季节、地域等而变化（如雨季、旱季等）。再比如

8、一般土壤中上层是熟土，下层是生土。是熟土，下层是生土。 土壤中含有多种无机物质和有机物质，这些物质的种类和含量土壤中含有多种无机物质和有机物质，这些物质的种类和含量既影响土壤的酸碱性，又影响土壤的导电性。土壤是不均匀的，因既影响土壤的酸碱性，又影响土壤的导电性。土壤是不均匀的，因此长距离的地下管道和大尺寸的地下设施，其各个部位接触的土壤此长距离的地下管道和大尺寸的地下设施，其各个部位接触的土壤的结构和性质可能有较大的变化。土壤中还有大量微生物，对金属的结构和性质可能有较大的变化。土壤中还有大量微生物，对金属腐蚀能起加速作用。腐蚀能起加速作用。 2.2.2土壤的特性：土壤的特性： 土壤是土粒、水

9、和空气的混合物。由于水中溶有各种盐类，故土壤是土粒、水和空气的混合物。由于水中溶有各种盐类，故土壤是一种腐蚀性电解质，金属在土壤中的腐蚀属于电化学腐蚀。土壤是一种腐蚀性电解质，金属在土壤中的腐蚀属于电化学腐蚀。耐蚀材料耐蚀材料 阳极：阳极：MeMen+ + n e 阴极：阴极：1/2 O2 + H2O + 2e 2OH- 腐蚀反应：腐蚀反应：Me + H2O + O2Me（OH）2.2.3土壤中的腐蚀机理：土壤中的腐蚀机理：土壤中也是通过电化学作用产生腐蚀。钢铁在土壤中的腐蚀反应为：土壤中也是通过电化学作用产生腐蚀。钢铁在土壤中的腐蚀反应为：注：注：1、当阳极阴极很接近，并且土壤水分、当阳极阴

10、极很接近，并且土壤水分pH大于大于5时，腐蚀产物能时，腐蚀产物能形成对钢表面的保护层，使腐蚀受到抑制。形成对钢表面的保护层，使腐蚀受到抑制。 2、当阳极、阴极相隔一段距离时，腐蚀产物在阳极和阴极之间的、当阳极、阴极相隔一段距离时，腐蚀产物在阳极和阴极之间的某处沉积，对阳极不提供保护，阳极则易产生点蚀。某处沉积，对阳极不提供保护，阳极则易产生点蚀。耐蚀材料耐蚀材料2、氧含量、氧含量（1）地下水位线以上含氧量大于水位线以下；）地下水位线以上含氧量大于水位线以下；（2）砂子中含氧量高于粘土中；）砂子中含氧量高于粘土中；（3）经过移动的（通过挖掘）土壤比没受干扰的土壤（天然状态）经过移动的（通过挖掘）

11、土壤比没受干扰的土壤（天然状态）含氧量高。熟土中含氧量比生土中高。含氧量高。熟土中含氧量比生土中高。2.2.4影响土壤腐蚀的因素影响土壤腐蚀的因素1、水分、水分耐蚀材料耐蚀材料 例：长结构管线跨越两种或多种不同类型土壤时就会形成腐蚀例：长结构管线跨越两种或多种不同类型土壤时就会形成腐蚀电池，使管线发生腐蚀。电池，使管线发生腐蚀。砂子砂子含氧高，阴极含氧高，阴极粘土，含氧低，阳极粘土，含氧低，阳极耐蚀材料耐蚀材料耐蚀材料耐蚀材料3、pH值值5、微生物、微生物4、阻抗、阻抗耐蚀材料耐蚀材料2.2.5土壤腐蚀的几种常见形式土壤腐蚀的几种常见形式1、全面腐蚀、全面腐蚀 对于小的金属制品，全面腐蚀是主要