第6章自然环境中金属的腐蚀

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1、6.1 6.1 大气腐蚀大气腐蚀6.2 6.2 海水腐蚀海水腐蚀6.3 6.3 土壤腐蚀土壤腐蚀 大气腐蚀大气腐蚀 金属材料暴露在空气中，由于空气中的金属材料暴露在空气中，由于空气中的水水和和氧氧的化学和电化学作用而引起的腐蚀。大气腐蚀一般属的化学和电化学作用而引起的腐蚀。大气腐蚀一般属于液膜下的电化学腐蚀，区别于浸于电解质溶液中的腐蚀于液膜下的电化学腐蚀，区别于浸于电解质溶液中的腐蚀6.1.1 6.1.1 大气腐蚀大气腐蚀大气腐蚀形貌大气腐蚀形貌阳极过程阳极过程阴极过程阴极过程22nMxHOMxHOn eOHeOHO442226.1.2 6.1.2 大气腐蚀的电极过程大气腐蚀的电极过程l氧分

2、子还原反应速度较大，成为主要的阴极过程氧分子还原反应速度较大，成为主要的阴极过程, ,即使即使液膜呈酸性，氧分子还原反应仍占阴极过程的主要地位液膜呈酸性，氧分子还原反应仍占阴极过程的主要地位l在薄的液膜下氧容易到达金属表面，有利于金属钝化；在薄的液膜下氧容易到达金属表面，有利于金属钝化；潮的大气腐蚀受阳极极化控制，湿的大气腐蚀受阴极极潮的大气腐蚀受阳极极化控制，湿的大气腐蚀受阴极极化控制化控制l由于水膜薄，腐蚀过程的产物仍留在水膜中，因此腐蚀由于水膜薄，腐蚀过程的产物仍留在水膜中，因此腐蚀产物的性质对大气腐蚀过程有重要影响产物的性质对大气腐蚀过程有重要影响 大气腐蚀的特点大气腐蚀的特点6.1.

3、3 6.1.3 大气分类大气分类工业性大气：工业性大气：在工厂集中的工业区内，被工业性介质在工厂集中的工业区内，被工业性介质( (如如SOSO2 2、H H2 2S S、NHNH3 3、煤灰等、煤灰等) )污染较严重的大气条污染较严重的大气条件件海洋性大气：海洋性大气：农农 村村 大大 气：气：城城 郊郊 大大 气：气：靠海边靠海边200m200m以内的地区，容易受到盐雾污染以内的地区，容易受到盐雾污染的大气条件的大气条件远离城市的乡村，空气洁净，基本上是没有远离城市的乡村，空气洁净，基本上是没有被工业性介质及盐雾污染的大气条件被工业性介质及盐雾污染的大气条件在城市边沿地区，被工业性介质轻微污

4、染的在城市边沿地区，被工业性介质轻微污染的大气条件大气条件按暴露场地所处地区的环境条件按暴露场地所处地区的环境条件6.1.4 6.1.4 大气腐蚀的类型大气腐蚀的类型 l当当RH100%RH100%，金属表面上形成肉眼可见的水膜，随，金属表面上形成肉眼可见的水膜，随水膜厚度增加，水膜厚度增加，V-V-逐渐减小逐渐减小l金属表面在电解液膜下腐蚀，电化学腐蚀金属表面在电解液膜下腐蚀，电化学腐蚀(1) (1) 干的大气腐蚀干的大气腐蚀(2) (2) 潮的大气腐蚀潮的大气腐蚀(3) (3) 湿的大气腐蚀湿的大气腐蚀l当空气十分干燥，金属表面上不存在水膜当空气十分干燥，金属表面上不存在水膜l金属的腐蚀属

5、于常温氧化金属的腐蚀属于常温氧化 l简单，腐蚀速度小，破坏性小，纯化学作用引起简单，腐蚀速度小，破坏性小，纯化学作用引起l当当RH100%RH1mm1mm，就相当于金属全浸在电解质溶液，就相当于金属全浸在电解质溶液中的腐蚀，腐蚀速度基本不变中的腐蚀，腐蚀速度基本不变6.1.5 6.1.5 大气腐蚀的影响因素大气腐蚀的影响因素 (1) (1) 气候条件的影响气候条件的影响l大气相对湿度（最重要因素）大气相对湿度（最重要因素）l温度和温差（影响水汽凝结和水膜中气体、盐类溶解度温度和温差（影响水汽凝结和水膜中气体、盐类溶解度等）等）l日照时间和气温日照时间和气温l风向和风速风向和风速(2) (2)

6、大气中有害杂质的影响大气中有害杂质的影响(3)(3)腐蚀产物膜腐蚀产物膜l腐蚀产物膜在金属表面有一定保护作用，各种金属锈膜腐蚀产物膜在金属表面有一定保护作用，各种金属锈膜结构不同结构不同l纯纯FeFe上的锈膜为粉状疏松物，腐蚀速度较大上的锈膜为粉状疏松物，腐蚀速度较大l低合金钢锈膜完整致密，附着力好，耐腐蚀低合金钢锈膜完整致密，附着力好，耐腐蚀l空气中的空气中的SOSO2 2、氮化物、盐粒等影响、氮化物、盐粒等影响6.1.6 6.1.6 防止大气腐蚀的措施防止大气腐蚀的措施 l提高材料的耐蚀性：向碳钢中加入提高材料的耐蚀性：向碳钢中加入CuCu、P P、CrCr、NiNi、微、微量量CaCa和

7、和SiSil表面涂层保护：油漆、金属镀层或暂时性保护涂层表面涂层保护：油漆、金属镀层或暂时性保护涂层l改变局部大气环境：使用气相缓蚀剂和控制大气湿度改变局部大气环境：使用气相缓蚀剂和控制大气湿度l合理设计和环境保护：防止缝隙中存水，避免落灰，加合理设计和环境保护：防止缝隙中存水，避免落灰，加强环保，减少大气污染强环保，减少大气污染海水腐蚀海水腐蚀 金属材料在海洋环境中的腐蚀过程。海水是金属材料在海洋环境中的腐蚀过程。海水是一种含有多种盐类近中性的电解质溶液，并溶有一定量的一种含有多种盐类近中性的电解质溶液，并溶有一定量的氧，这就决定了大多数金属在海水中腐蚀的电化学特征氧，这就决定了大多数金属在

8、海水中腐蚀的电化学特征6.2.1 6.2.1 海水腐蚀海水腐蚀海水腐蚀形貌海水腐蚀形貌金属在海水中的腐蚀主要是氧去极化的电化学腐蚀过程，通金属在海水中的腐蚀主要是氧去极化的电化学腐蚀过程，通常受阴极过程控制常受阴极过程控制 eFeFe22OHeOHO22212222)(2OHFeOHFe3222)(42)(4OHFeOHOOHFeOHOFeOHOHFe232232)(2FeOOHOHOHFe23)(阳极反应阳极反应： 阴极反应：阴极反应： 溶液中：溶液中： 进一步氧化进一步氧化 ： 氢氧化铁脱水氢氧化铁脱水成为铁锈：成为铁锈：6.2.2 6.2.2 海水腐蚀的电极过程海水腐蚀的电极过程6.2.

9、3 6.2.3 海水腐蚀的特点海水腐蚀的特点l海水腐蚀为电化学腐蚀海水腐蚀为电化学腐蚀l海水腐蚀的阳极极化阻滞对大多数金属（铁、钢、铸铁、海水腐蚀的阳极极化阻滞对大多数金属（铁、钢、铸铁、锌等）都很小，因而腐蚀速度相当大锌等）都很小，因而腐蚀速度相当大l海水氯离子含量很高，海水氯离子含量很高，ClCl- -破坏钝化膜，因此大多数金属破坏钝化膜，因此大多数金属在海水中不能建立钝态，不锈钢在海水中也遭到严重腐蚀在海水中不能建立钝态，不锈钢在海水中也遭到严重腐蚀l多数金属阴极过程为氧去极化作用，少数负电性很强金属多数金属阴极过程为氧去极化作用，少数负电性很强金属（MgMg）及合金腐蚀时发生阴极氢去极

10、化作用）及合金腐蚀时发生阴极氢去极化作用l海水电导率很大，海水腐蚀电阻性阻滞很小，所以海水腐海水电导率很大，海水腐蚀电阻性阻滞很小，所以海水腐蚀中不仅腐蚀微电池的活性大，腐蚀宏电池的活性也很大，蚀中不仅腐蚀微电池的活性大，腐蚀宏电池的活性也很大，异种金属接触造成显著的电偶腐蚀异种金属接触造成显著的电偶腐蚀l在海水中由于钝化膜局部破坏，很易发生点蚀和缝隙腐蚀在海水中由于钝化膜局部破坏，很易发生点蚀和缝隙腐蚀6.2.4 6.2.4 海水腐蚀的分类海水腐蚀的分类海洋大气腐蚀海洋大气腐蚀 浪花飞溅区腐蚀浪花飞溅区腐蚀 海水间浸腐蚀海水间浸腐蚀海水半浸腐蚀海水半浸腐蚀海水全浸腐蚀海水全浸腐蚀 海泥腐蚀海

11、泥腐蚀 飞溅区以上部分以及不会直接受飞溅区以上部分以及不会直接受到海水作用的海岸设施的腐蚀到海水作用的海岸设施的腐蚀 经常遭受浪花飞溅作用的海上和经常遭受浪花飞溅作用的海上和沿岸构件的腐蚀沿岸构件的腐蚀 港口结构和船体外部结构的腐蚀港口结构和船体外部结构的腐蚀船壳水线以下部件及各种水下构船壳水线以下部件及各种水下构件的腐蚀件的腐蚀海水水线腐蚀，海洋飘浮结构的海水水线腐蚀，海洋飘浮结构的气气/ /水交界处腐蚀水交界处腐蚀埋在海泥中的管道、电缆及水下埋在海泥中的管道、电缆及水下构件的腐蚀构件的腐蚀不同海洋区域示意图不同海洋区域示意图 （1 1）大气区）大气区环境条件：环境条件：腐蚀特点：腐蚀特点：