1、12 2.1金屬腐蝕的定義金屬腐蝕的定義n 材料腐蝕材料腐蝕 材料受環(huán)境介質的化學、電化學或物理作用而破壞的現(xiàn)象。材料受環(huán)境介質的化學、電化學或物理作用而破壞的現(xiàn)象。n 金屬腐蝕金屬腐蝕 金屬和它所處的環(huán)境介質之間發(fā)生金屬和它所處的環(huán)境介質之間發(fā)生化學化學或或電化學電化學作用而作用而引起的變質和破壞稱為金屬腐蝕，同時包括上述因素與機械引起的變質和破壞稱為金屬腐蝕，同時包括上述因素與機械因素或生物因素的共同作用。因素或生物因素的共同作用。 不包含化學變化的純機械破壞不屬于腐蝕范疇，例如鋼不包含化學變化的純機械破壞不屬于腐蝕范疇，例如鋼索斷裂，這是材料本身性能的失效。索斷裂，這是材料本身性能的失效

2、。腐蝕的定義及分類腐蝕的定義及分類32.2 金屬發(fā)生腐蝕的特點金屬發(fā)生腐蝕的特點 (幫助我們判斷腐蝕狀況幫助我們判斷腐蝕狀況)u 破壞總是從金屬表面逐漸向內部深入（因金屬腐蝕的過破壞總是從金屬表面逐漸向內部深入（因金屬腐蝕的過程發(fā)生在金屬與介質面上的多相反應）程發(fā)生在金屬與介質面上的多相反應）u 金屬在發(fā)生腐蝕過程時，一般也同時發(fā)生外貌變化（如金屬在發(fā)生腐蝕過程時，一般也同時發(fā)生外貌變化（如瘍斑、小孔、表面有腐蝕產物、金屬材料變?。┋儼摺⑿】?、表面有腐蝕產物、金屬材料變?。﹗ 金屬的機械性能，組織結構發(fā)生變化（如金屬變脆，強金屬的機械性能，組織結構發(fā)生變化（如金屬變脆，強度降低，金屬組織結構發(fā)

3、生相變）度降低，金屬組織結構發(fā)生相變）u 金屬還沒有腐蝕到嚴重變質的程度，但足以造成設備事金屬還沒有腐蝕到嚴重變質的程度，但足以造成設備事故或損壞故或損壞 腐蝕的定義及分類腐蝕的定義及分類42.3 金屬腐蝕環(huán)境金屬腐蝕環(huán)境 腐蝕的實質腐蝕的實質金屬材料和環(huán)境的反應過程金屬材料和環(huán)境的反應過程 材料所處的介質、溫度、壓力材料所處的介質、溫度、壓力 幾乎所有介質都有一定的腐蝕幾乎所有介質都有一定的腐蝕 一般：溫度和壓力升高會使腐蝕加劇，介質一般：溫度和壓力升高會使腐蝕加劇，介質的流速也是影響腐蝕的重要因素的流速也是影響腐蝕的重要因素 。腐蝕的定義及分類腐蝕的定義及分類52.4 金屬腐蝕的分類金屬腐

4、蝕的分類 n按腐蝕機理按腐蝕機理 電化學腐蝕電化學腐蝕金屬與介質發(fā)生電金屬與介質發(fā)生電 化學反應的腐蝕化學反應的腐蝕 化學腐蝕化學腐蝕發(fā)生化學反應的腐蝕發(fā)生化學反應的腐蝕 腐蝕的定義及分類腐蝕的定義及分類6n按腐蝕形態(tài)劃分按腐蝕形態(tài)劃分全面腐蝕全面腐蝕（General Corrosion） 腐蝕分布在整個金屬表面上（均勻腐蝕分布在整個金屬表面上（均勻/不均勻不均勻)局部腐蝕局部腐蝕 (Localized Corrosion） 腐蝕主要集中在金屬表面某一區(qū)域腐蝕主要集中在金屬表面某一區(qū)域點蝕（點蝕（Pitting） 電偶腐蝕（電偶腐蝕（Galvanic corrosion） 氫脆氫脆 應力腐蝕開

5、裂（應力腐蝕開裂（SCC） 晶間腐蝕晶間腐蝕選擇性腐蝕（選擇性腐蝕（Selective leaching)等等金屬腐蝕的的分類金屬腐蝕的的分類7圖圖2.1 2.1 腐蝕形態(tài)示意圖腐蝕形態(tài)示意圖按腐蝕形態(tài)分類按腐蝕形態(tài)分類 發(fā)生在金屬表面局部區(qū)域，點蝕形成后迅發(fā)生在金屬表面局部區(qū)域，點蝕形成后迅速向深處發(fā)展，最后穿透金屬。出現(xiàn)后就及時速向深處發(fā)展，最后穿透金屬。出現(xiàn)后就及時磨光或涂漆，避免進一步深入。不銹鋼，鋁及磨光或涂漆，避免進一步深入。不銹鋼，鋁及其合金，鈦及其合金在氯離子介質中易發(fā)生。其合金，鈦及其合金在氯離子介質中易發(fā)生。 腐蝕作用以基本相同的速度在整個金屬表面同時腐蝕作用以基本相同的速

6、度在整個金屬表面同時進行。危害性小，可估計腐蝕速度。例：碳鋼在強酸進行。危害性小，可估計腐蝕速度。例：碳鋼在強酸中的腐蝕中的腐蝕在金屬材料晶界部位的腐蝕。腐蝕沿晶間進行，使晶在金屬材料晶界部位的腐蝕。腐蝕沿晶間進行，使晶粒之間的結合力大大削弱，機械強度急劇降低。不銹粒之間的結合力大大削弱，機械強度急劇降低。不銹鋼，鋁鎂合金。鋼，鋁鎂合金。 材料在靜拉伸應力與腐蝕介質作用下材料在靜拉伸應力與腐蝕介質作用下發(fā)生的破壞現(xiàn)象。主要是晶間，脆斷。也發(fā)生的破壞現(xiàn)象。主要是晶間，脆斷。也有穿晶。在氮化物，堿性氮氧化物或其它有穿晶。在氮化物，堿性氮氧化物或其它水溶性介質中常有發(fā)生。水溶性介質中常有發(fā)生。電解質

7、溶液中，不同的金屬接觸時，由于腐蝕電電解質溶液中，不同的金屬接觸時，由于腐蝕電位差引起電位低的金屬在接觸部位腐蝕的現(xiàn)象。位差引起電位低的金屬在接觸部位腐蝕的現(xiàn)象。如碳鋼與黃銅在海水中接觸。如碳鋼與黃銅在海水中接觸。金屬在交變應力和腐蝕介質的作用下發(fā)生。產生金屬在交變應力和腐蝕介質的作用下發(fā)生。產生腐蝕坑和大量裂紋，顯著降低鋼的疲勞強度腐蝕坑和大量裂紋，顯著降低鋼的疲勞強度 8圖圖2.2 2.2 點蝕照片點蝕照片點蝕（點蝕（Pitting） 又稱小孔腐蝕。這種破壞又稱小孔腐蝕。這種破壞常集中在某些活性點上，并向常集中在某些活性點上，并向金屬內部深處發(fā)展，通常其腐金屬內部深處發(fā)展，通常其腐蝕深度大

8、于其孔徑，嚴重時可蝕深度大于其孔徑，嚴重時可使金屬穿孔。如不銹鋼在含有使金屬穿孔。如不銹鋼在含有氯離子的溶液中常呈現(xiàn)這種破氯離子的溶液中常呈現(xiàn)這種破壞形式。壞形式。局部腐蝕局部腐蝕9應力腐蝕開裂應力腐蝕開裂(Stress Corrosion Cracking) 它在局部腐蝕中居首它在局部腐蝕中居首位。根據(jù)腐蝕介質的性質位。根據(jù)腐蝕介質的性質和應力狀態(tài)的不同，裂紋和應力狀態(tài)的不同，裂紋特征會有所不同，顯微裂特征會有所不同，顯微裂紋呈穿晶、晶界或兩者混紋呈穿晶、晶界或兩者混合形式，裂紋呈樹枝狀，合形式，裂紋呈樹枝狀，其走向與所受拉應力的方其走向與所受拉應力的方向垂直。向垂直。鋼制輕烴罐的腐蝕開裂鋼

9、制輕烴罐的腐蝕開裂局部腐蝕局部腐蝕10氫脆（氫脆（Hydrogen embitterment） 在某些介質中，因腐蝕或其他原因所產生的氫原子可在某些介質中，因腐蝕或其他原因所產生的氫原子可滲入金屬內部，使金屬變脆，并在應力作用下發(fā)生脆裂。滲入金屬內部，使金屬變脆，并在應力作用下發(fā)生脆裂。如含硫化氫的油、氣輸送管道中常發(fā)生這種腐蝕。如含硫化氫的油、氣輸送管道中常發(fā)生這種腐蝕。 局部腐蝕局部腐蝕11n按腐蝕溫度劃分按腐蝕溫度劃分低溫腐蝕低溫腐蝕高溫腐蝕高溫腐蝕n按腐蝕介質的狀態(tài)劃分按腐蝕介質的狀態(tài)劃分干腐蝕干腐蝕一般為化學腐蝕一般為化學腐蝕 濕腐蝕濕腐蝕一般為電化學腐蝕一般為電化學腐蝕金屬腐蝕的的

10、分類金屬腐蝕的的分類12n按腐蝕介質的種類劃分按腐蝕介質的種類劃分化學介質腐蝕化學介質腐蝕 大氣腐蝕大氣腐蝕 海水腐蝕海水腐蝕土壤腐蝕土壤腐蝕 工業(yè)水腐蝕工業(yè)水腐蝕 高溫腐蝕高溫腐蝕液態(tài)金屬腐蝕液態(tài)金屬腐蝕 熔鹽腐蝕熔鹽腐蝕 燃氣腐蝕燃氣腐蝕 n重點討論：按作用原理劃分重點討論：按作用原理劃分化學腐蝕化學腐蝕( 氣體腐蝕、在非電解質溶液中的腐蝕）氣體腐蝕、在非電解質溶液中的腐蝕）電化學腐蝕（一個短路的原電池電極反應的結果）電化學腐蝕（一個短路的原電池電極反應的結果）金屬腐蝕的的分類金屬腐蝕的的分類13u 化學腐蝕化學腐蝕 金屬的化學腐蝕是指金屬表面與非電解質直接發(fā)生純金屬的化學腐蝕是指金屬表面

11、與非電解質直接發(fā)生純化學作用而引起的破壞?；瘜W作用而引起的破壞?；瘜W腐蝕是在一定的條件下，非化學腐蝕是在一定的條件下，非電解質中的氧化劑直接與金屬表面的原子相互作用，即氧電解質中的氧化劑直接與金屬表面的原子相互作用，即氧化還原反應是在反應粒子相互作用的瞬間于碰撞的那一個化還原反應是在反應粒子相互作用的瞬間于碰撞的那一個反應點上完成的。在化學腐蝕過程中，電子的傳遞是在金反應點上完成的。在化學腐蝕過程中，電子的傳遞是在金屬與氧化劑之間直接進行，因而沒有電流發(fā)生。過去，普屬與氧化劑之間直接進行，因而沒有電流發(fā)生。過去，普遍的觀點認為，金屬的高溫氧化屬典型的化學腐蝕。遍的觀點認為，金屬的高溫氧化屬典型

12、的化學腐蝕。 按作用原理分類按作用原理分類14u電化學腐蝕電化學腐蝕 電化學腐蝕指金屬與電解質因發(fā)生電化學反應而產生電化學腐蝕指金屬與電解質因發(fā)生電化學反應而產生的破壞。的破壞。任何一種按電化學機理進行的腐蝕反應至少包含任何一種按電化學機理進行的腐蝕反應至少包含有一個陽極反應和一個陰極反應，并與流過金屬內部的電有一個陽極反應和一個陰極反應，并與流過金屬內部的電子流和介質中定向遷移的離子聯(lián)系在一起。子流和介質中定向遷移的離子聯(lián)系在一起。陽極反應陽極反應是金是金屬原子從金屬轉移到介質中并放出電子的過程，即氧化過屬原子從金屬轉移到介質中并放出電子的過程，即氧化過程。程。陰極反應陰極反應是介質中的氧化

13、劑奪取電子發(fā)生還原反應的是介質中的氧化劑奪取電子發(fā)生還原反應的還原過程。還原過程。 按作用原理分類按作用原理分類15電化學腐蝕的特點：電化學腐蝕的特點：介質為離子導電的電解質。介質為離子導電的電解質。金屬電解質界面反應過程必須包括電子和離子在金屬電解質界面反應過程必須包括電子和離子在界面上的轉移。界面上的轉移。界面上的電化學過程可以分為兩個相互獨立的氧化界面上的電化學過程可以分為兩個相互獨立的氧化和還原過程。和還原過程。電流的產生。電流的產生。按作用原理分類按作用原理分類162.5 金屬腐蝕速度的表示方法金屬腐蝕速度的表示方法2.5.1均勻腐蝕的腐蝕速度均勻腐蝕的腐蝕速度 均勻腐蝕或全面腐蝕程

14、度一般采用均勻腐蝕或全面腐蝕程度一般采用平均腐蝕速率平均腐蝕速率表示。表示。平均腐蝕速率又有平均腐蝕速率又有腐蝕率腐蝕率和和侵蝕率侵蝕率兩種表達方法。單位時兩種表達方法。單位時間內單位面積上的腐蝕量稱為腐蝕率間內單位面積上的腐蝕量稱為腐蝕率(重量法，厚度法）；重量法，厚度法）；單位時間內侵入的深度稱為侵蝕率。單位時間內侵入的深度稱為侵蝕率。金屬試件的初始重量，金屬試件的初始重量，g消除腐蝕產物后的金屬試件重量，消除腐蝕產物后的金屬試件重量，g腐蝕進行的時間，腐蝕進行的時間，h試件表面積，試件表面積，m2重量法重量法1 1：腐蝕的定義及分類腐蝕的定義及分類17帶有腐蝕產物的金屬試件經(jīng)腐蝕后的重量

15、，帶有腐蝕產物的金屬試件經(jīng)腐蝕后的重量，g消除腐蝕產物后的金屬試件重量，消除腐蝕產物后的金屬試件重量，g腐蝕進行的時間，腐蝕進行的時間，h試件表面積，試件表面積，m2重量法重量法2：金屬腐蝕速度的表示方法金屬腐蝕速度的表示方法18厚度法厚度法：單位時間內單位面積耗損金屬的厚度：單位時間內單位面積耗損金屬的厚度 (mm/a) 金屬腐蝕速度的表示方法金屬腐蝕速度的表示方法19 用腐蝕電池中陽極金屬的溶解表示，即：腐蝕電用腐蝕電池中陽極金屬的溶解表示，即：腐蝕電流的大小能代表金屬的腐蝕速度流的大小能代表金屬的腐蝕速度 法拉第定律法拉第定律 腐蝕電流腐蝕電流A金屬原子量金屬原子量金屬的表面積金屬的表面

16、積m2金屬溶解為離子價數(shù)金屬溶解為離子價數(shù)法拉第常數(shù)法拉第常數(shù) 96.500腐蝕速度腐蝕速度（g/m2.h） 金屬腐蝕速度的表示方法金屬腐蝕速度的表示方法202.5.2 局部腐蝕的腐蝕速度局部腐蝕的腐蝕速度 局部腐蝕程度評定較為復雜，沒有統(tǒng)一的定量評定標準。金屬的局部腐蝕形式很多，反映在物理和機械性能方面的變化也各不相同。例如小孔腐蝕，只在小孔處反映出腐蝕深度的變化，而其他部位并無明顯改變。又如晶間腐蝕，雖然金屬的重量和外形尺寸并沒有發(fā)生多大變化，但其機械強度卻下降很大。金屬腐蝕速度的表示方法金屬腐蝕速度的表示方法21 評價局部腐蝕不能用簡單的重量變化或外形尺評價局部腐蝕不能用簡單的重量變化或外形尺寸的變化來進行評定，需要根據(jù)腐蝕形式采用合適寸的變化來進行評定，需要根據(jù)腐蝕形式采用合適的物理、機械