1、第第4章章 各種環(huán)境中的腐蝕各種環(huán)境中的腐蝕腐蝕環(huán)境有哪些？腐蝕環(huán)境有哪些？ 4.1金屬在大氣中的腐蝕金屬在大氣中的腐蝕o 金屬材料暴露在以地球大氣作為腐蝕環(huán)境和金屬材料暴露在以地球大氣作為腐蝕環(huán)境和溫度下，由于大氣中的水和氧等的化學(xué)和電溫度下，由于大氣中的水和氧等的化學(xué)和電化學(xué)作用而引起腐蝕稱為大氣腐蝕?；瘜W(xué)作用而引起腐蝕稱為大氣腐蝕。o 1、大氣的成分、大氣的成分 溫度溫度10oC,壓力壓力100KN/m2成分成分毫克毫克/米米重量重量成分成分毫克毫克/米米重量重量空氣空氣氮氮(N2)氧氧 (O2)氬氬(Ar)水蒸汽水蒸汽二氧化碳二氧化碳11728792691580.510075231.2

2、60.700.04氖氖(Ne)氪氪(Kr)氦氦(He)氙氙(Xe)氫氫(H2)1440.80.50.051230.70.40.04大氣雜質(zhì)大氣雜質(zhì)典型濃度典型濃度 雜質(zhì)雜質(zhì) 典型濃度，微克典型濃度，微克/米米二氧化硫二氧化硫(SO2)工業(yè)區(qū)：冬天工業(yè)區(qū)：冬天350.夏天夏天 100農(nóng)村地區(qū)：冬天農(nóng)村地區(qū)：冬天100.夏天夏天40二氧化硫二氧化硫(SO3) 大約為大約為SO2含量的含量的10硫化氫硫化氫(H2S)工業(yè)區(qū)：工業(yè)區(qū)：1.590城市地帶：城市地帶：0.51.7農(nóng)村地區(qū)：農(nóng)村地區(qū)：0.150.45春季測量的數(shù)字氨氨(NH3)工業(yè)區(qū)：工業(yè)區(qū)：4.8農(nóng)村地區(qū)：農(nóng)村地區(qū)：2.1氯化物氯化物(空

3、氣樣空氣樣品品)內(nèi)地工業(yè)區(qū)：冬天內(nèi)地工業(yè)區(qū)：冬天4.8夏天夏天2.7沿海農(nóng)村區(qū)：年平均沿海農(nóng)村區(qū)：年平均5.4氯化物氯化物(雨水樣雨水樣品品)內(nèi)地工業(yè)區(qū)：冬天內(nèi)地工業(yè)區(qū)：冬天7.9夏天夏天5.3沿海農(nóng)村區(qū)：冬天沿海農(nóng)村區(qū)：冬天57夏天夏天18毫克/升塵粒塵粒工業(yè)區(qū)：冬天工業(yè)區(qū)：冬天250夏天夏天100農(nóng)村地區(qū)：冬天農(nóng)村地區(qū)：冬天60夏天夏天15o2、大氣腐蝕的分類、大氣腐蝕的分類按潮濕度分類按潮濕度分類干大氣腐蝕干大氣腐蝕潮大氣腐蝕潮大氣腐蝕濕大氣腐蝕濕大氣腐蝕氧化失澤氧化失澤水膜銹蝕水膜銹蝕水中腐蝕水中腐蝕空氣的相對(duì)空氣的相對(duì)濕度對(duì)金屬濕度對(duì)金屬的大氣腐蝕的大氣腐蝕有重要的影有重要的影響響R

4、H 1mm，相當(dāng)于浸沒在電解液中的腐，相當(dāng)于浸沒在電解液中的腐蝕，腐蝕速度不變。蝕，腐蝕速度不變。 5.大氣腐蝕的影響因素大氣腐蝕的影響因素 （1）氣候條件：濕度）氣候條件：濕度 ；降水量；降水量 ；溫度；溫度 ；日照量；日照量 。 （2）大氣污染物質(zhì)）大氣污染物質(zhì) ：SO2 ：能強(qiáng)烈促進(jìn)鋼鐵的大氣腐蝕：能強(qiáng)烈促進(jìn)鋼鐵的大氣腐蝕 鹽粒鹽粒 ：溶解于金屬表面水膜，增加吸濕性和導(dǎo)電性，：溶解于金屬表面水膜，增加吸濕性和導(dǎo)電性，氯離子還具有強(qiáng)腐蝕性。氯離子還具有強(qiáng)腐蝕性。煙塵煙塵 ：煙塵落在金屬表面，能吸附腐蝕性物質(zhì)：煙塵落在金屬表面，能吸附腐蝕性物質(zhì)(如如炭粒炭粒)，或者在金屬表面上形成縫隙，增加

5、水汽凝聚，或者在金屬表面上形成縫隙，增加水汽凝聚(如硅質(zhì)顆粒如硅質(zhì)顆粒)。6.控制方法控制方法（a）提高金屬材料自身的耐蝕性（合金化處理）提高金屬材料自身的耐蝕性（合金化處理）（b）采用有機(jī)和無機(jī)涂層、金屬鍍層）采用有機(jī)和無機(jī)涂層、金屬鍍層 （c）控制環(huán)境）控制環(huán)境 ，降低濕度。，降低濕度。（d）使用氣相緩蝕劑和暫時(shí)性防銹劑）使用氣相緩蝕劑和暫時(shí)性防銹劑 1.土壤的性質(zhì)土壤的性質(zhì)o （1）多相性）多相性 無機(jī)、有機(jī)，液相、固相、氣相。顆粒大小不均。無機(jī)、有機(jī)，液相、固相、氣相。顆粒大小不均。o （2）多孔性）多孔性 由于土壤形狀各異，堆積過程中形成彎彎曲曲的微孔，由于土壤形狀各異，堆積過程中形

6、成彎彎曲曲的微孔，水分和介質(zhì)通過這些微孔傳輸。水分和介質(zhì)通過這些微孔傳輸。o （3）不均勻性）不均勻性 微觀不均勻性，宏觀不均勻性。氧既存在于液體又存在微觀不均勻性，宏觀不均勻性。氧既存在于液體又存在于固體。沙土、粘土充氣不均勻。于固體。沙土、粘土充氣不均勻。o （4）酸堿性：大多數(shù)土統(tǒng)是中性的，）酸堿性：大多數(shù)土統(tǒng)是中性的，pH值在值在67.5。鹽堿地、腐植土。各地不同，鹽堿地、腐植土。各地不同，pH范圍在范圍在39。 4.2 金屬在土壤中的腐蝕金屬在土壤中的腐蝕o （5）導(dǎo)電性）導(dǎo)電性 土壤的導(dǎo)電性與干濕程度有很大關(guān)系，土壤腐蝕往往土壤的導(dǎo)電性與干濕程度有很大關(guān)系，土壤腐蝕往往與電阻率有密

7、切關(guān)系。與電阻率有密切關(guān)系。o （6）成分）成分 固相砂石、液相地層水、固相砂石、液相地層水、 、微生物、微生物.土壤腐蝕的電化學(xué)機(jī)理土壤腐蝕的電化學(xué)機(jī)理o （）陽極過程（）陽極過程潮濕土壤中與溶液相似；干燥土壤與大氣腐潮濕土壤中與溶液相似；干燥土壤與大氣腐蝕相似。蝕相似。o （）陰極過程（）陰極過程大多數(shù)的金屬在土壤中的腐蝕屬于氧去極化大多數(shù)的金屬在土壤中的腐蝕屬于氧去極化腐蝕，只有在少數(shù)情況下腐蝕，只有在少數(shù)情況下(強(qiáng)酸性強(qiáng)酸性)，才發(fā)生氫，才發(fā)生氫去極化腐蝕。去極化腐蝕。影響土壤腐蝕的因素影響土壤腐蝕的因素o （）孔隙度（）孔隙度o （）含水量（）含水量o （）酸度（）酸度o （）含鹽量

8、（）含鹽量o （）電阻率（）電阻率o （）氧化還原電位（）氧化還原電位土壤腐蝕常見的幾種形式土壤腐蝕常見的幾種形式o （1）由于某種不均勻性造成的宏觀）由于某種不均勻性造成的宏觀腐蝕電池腐蝕電池o （2）由雜散電流引起的腐蝕）由雜散電流引起的腐蝕o （3）由于微生物引起的腐蝕）由于微生物引起的腐蝕例：直流雜散電流腐蝕例：直流雜散電流腐蝕 電車電流流出軌道 陽極區(qū)域（嚴(yán)重腐蝕） 陰極區(qū)域架空線 4.3 金屬在海水中的腐蝕金屬在海水中的腐蝕o 概述海水電解質(zhì)含鹽高含Cl腐蝕嚴(yán)重o1、海水的性質(zhì)海水的主要成分 離子濃度0 離子濃度0 Cl- SO42- HCO3- Br- F-BO33- 18.98

9、 2.65 0.14 0.09 0.002 0.3 Na+ M g2+ Ca2+ K+ Sr2+ 0.56 1.27 20.40 0.88 0.01碳鋼腐蝕率與海水流速的關(guān)系海水流速 M/S腐蝕率g/m2.h 海水流速 m/s腐蝕率g/m2.h01.530.1250.460.67 4.5 6 7.5 0.75 0.79 0.81（1）海水中能很好離解的鹽類的總含量很高，這）海水中能很好離解的鹽類的總含量很高，這就使海水成為一種導(dǎo)電性強(qiáng)的電解質(zhì)溶液，電就使海水成為一種導(dǎo)電性強(qiáng)的電解質(zhì)溶液，電偶腐蝕嚴(yán)重。偶腐蝕嚴(yán)重。（2）海水中含有最多的鹽類是氯化物，對(duì)陽極鈍）海水中含有最多的鹽類是氯化物，對(duì)陽極

10、鈍化膜有活化作用，加速腐蝕。化膜有活化作用，加速腐蝕。（3）海洋生物附著在船底易誘發(fā)縫隙腐蝕，微生）海洋生物附著在船底易誘發(fā)縫隙腐蝕，微生物產(chǎn)生的氨、物產(chǎn)生的氨、CO2、H2S、硫酸鹽等會(huì)加速金、硫酸鹽等會(huì)加速金屬腐蝕。屬腐蝕。 2、海水腐蝕的特征、海水腐蝕的特征（4）pH值在值在7.28.6，且有大量氧存在，屬于，且有大量氧存在，屬于氧去極化腐蝕。氧去極化腐蝕。（5）對(duì)于能建立鈍態(tài)的金屬，有出現(xiàn)孔蝕的可能。）對(duì)于能建立鈍態(tài)的金屬，有出現(xiàn)孔蝕的可能。（6）電導(dǎo)率高，電偶腐蝕破壞范圍大。）電導(dǎo)率高，電偶腐蝕破壞范圍大。（7）海水的溫度、流速變化也會(huì)影響腐蝕速度。）海水的溫度、流速變化也會(huì)影響腐蝕

11、速度。o3、鋼鐵在海水中的電位、鋼鐵在海水中的電位 金屬在海水腐蝕中的一個(gè)重要參數(shù)是電極電位。金屬在海水腐蝕中的一個(gè)重要參數(shù)是電極電位。多數(shù)金屬在海水中的開路電位不是一個(gè)常數(shù)，它隨多數(shù)金屬在海水中的開路電位不是一個(gè)常數(shù)，它隨氧含量、水速、溫度和金屬的表面條件、冶金因素氧含量、水速、溫度和金屬的表面條件、冶金因素而改變。而改變。 在靜止的無空氣的海水中，鐵的電位為一在靜止的無空氣的海水中，鐵的電位為一個(gè)穩(wěn)定值個(gè)穩(wěn)定值-0.75伏伏(相對(duì)飽相甘汞電極相對(duì)飽相甘汞電極)，而在高速，而在高速流動(dòng)和充氣的條件下，觀察到的電位更正些，為流動(dòng)和充氣的條件下，觀察到的電位更正些，為-0.61伏。伏。 碳鋼的耐

12、蝕性差，鈦合金和哈氏合金（碳鋼的耐蝕性差，鈦合金和哈氏合金（Ni-Cr）耐蝕性最好。耐蝕性最好。o4、碳鋼在海水中的腐蝕、碳鋼在海水中的腐蝕碳鋼腐蝕特點(diǎn)不能建立鈍態(tài)氧為陰極去極化劑流速增大腐蝕深度方向腐蝕存在差異，與氧含量有關(guān)。 腐 蝕 速 度 (mm/y) 低合金鋼 碳 鋼海洋大氣區(qū)0.04 0.050.2 0. 5飛濺區(qū)0.1 0.150.3 0. 5潮差區(qū) 0.1 0. 1全浸區(qū)0.15 0.20.2 0. 25海泥區(qū) 0.06 0. 14.防止海水腐蝕的措施o 4.1 研制耐海水腐蝕的合金鋼。o 4.2陰極保護(hù)。o 4.3采用防銹防生物的雙防油漆。 4.4 金屬在酸、堿、鹽中的腐蝕金屬

13、在酸、堿、鹽中的腐蝕o 1、金屬在酸中的腐蝕、金屬在酸中的腐蝕o 概述概述酸酸無機(jī)酸無機(jī)酸有機(jī)酸有機(jī)酸均存在嚴(yán)均存在嚴(yán)重腐蝕重腐蝕酸酸氧化性酸氧化性酸還原性酸還原性酸氫去極化氫去極化氧化劑的還原氧化劑的還原o （1）金屬在鹽酸中的腐蝕）金屬在鹽酸中的腐蝕o 腐蝕特點(diǎn)：腐蝕特點(diǎn)： 鹽酸為非氧化性酸，鹽酸為非氧化性酸，金屬腐蝕速率與鹽酸濃度的關(guān)系o （2）金屬在硝酸中腐蝕）金屬在硝酸中腐蝕o 鋼在硝酸中的腐蝕鋼在硝酸中的腐蝕腐蝕速率與硝酸的濃度的關(guān)系o (3)金屬在氧化性酸和非氧化性酸中腐蝕對(duì)比金屬在氧化性酸和非氧化性酸中腐蝕對(duì)比o 2、金屬在堿中的腐蝕、金屬在堿中的腐蝕o (1).陰極特點(diǎn)陰極特

14、點(diǎn)o 發(fā)生氧去極化腐蝕。發(fā)生氧去極化腐蝕。o 當(dāng)當(dāng)pH在在49之間時(shí)，之間時(shí)，腐蝕速度幾乎與腐蝕速度幾乎與PH值無關(guān)，值無關(guān)，這是由于在中性和近中性溶這是由于在中性和近中性溶液中，腐蝕受氧的擴(kuò)散所控液中，腐蝕受氧的擴(kuò)散所控制，而氧的溶解度及其擴(kuò)散制，而氧的溶解度及其擴(kuò)散速度基本上都不隨速度基本上都不隨pH值變值變化而變化?；兓?。o 當(dāng)當(dāng)pH值在值在914時(shí)，鐵的時(shí)，鐵的腐蝕速度大為降低，這主要腐蝕速度大為降低，這主要是因?yàn)楦g產(chǎn)物是因?yàn)楦g產(chǎn)物(氫氧化鐵氫氧化鐵膜膜)在堿中的溶解度很低，在堿中的溶解度很低，并能較牢固地覆蓋在金屬表并能較牢固地覆蓋在金屬表面，阻滯金屬的腐蝕。面，阻滯金屬的腐

15、蝕。o 當(dāng)當(dāng)pH值大于值大于14時(shí)，鐵發(fā)生過鈍化腐蝕，以時(shí)，鐵發(fā)生過鈍化腐蝕，以FeO2- 形式溶解。形式溶解。o(2).腐蝕速率腐蝕速率o 以以NaOH為例：為例：o 當(dāng)其濃度低于當(dāng)其濃度低于30時(shí)，鐵表面會(huì)生成保護(hù)性膜，腐蝕速率較低。時(shí)，鐵表面會(huì)生成保護(hù)性膜，腐蝕速率較低。o 當(dāng)其濃度高于當(dāng)其濃度高于30時(shí)，膜的保護(hù)性下降，腐蝕加速。溫度升高，腐時(shí)，膜的保護(hù)性下降，腐蝕加速。溫度升高，腐蝕也會(huì)加速。蝕也會(huì)加速。o 碳鋼在氨水中也出現(xiàn)類似的情況。碳鋼在氨水中也出現(xiàn)類似的情況。o (3)堿脆堿脆o 定義：碳鋼承受較大拉應(yīng)力時(shí)，它在熱堿液中產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕破定義：碳鋼承受較大拉應(yīng)力時(shí)，它在熱堿液中產(chǎn)

16、生應(yīng)力腐蝕破裂，這種現(xiàn)象稱為堿脆。裂，這種現(xiàn)象稱為堿脆。o 影響因素：溫度和影響因素：溫度和NaOH的濃度，存在臨界溫度，但是幾乎所的濃度，存在臨界溫度，但是幾乎所有濃度下都有產(chǎn)生堿脆的可能。有濃度下都有產(chǎn)生堿脆的可能。o3、金屬在鹽類溶液中的腐蝕、金屬在鹽類溶液中的腐蝕o 3.1 鹽的分類鹽的分類鹽的種類不同，對(duì)金屬的作用不同o 3.2 鹽對(duì)金屬腐蝕過程的影響o A.使溶液pH發(fā)生變化。o B.使溶液呈氧化性或還原性。o C.使溶液導(dǎo)電率增加。o D.某些鹽類的陰、陽離子對(duì)腐蝕過程起特殊作用。o3.3中性鹽中性鹽金屬腐蝕與中性鹽的濃度關(guān)系緊密。隨鹽濃度的增金屬腐蝕與中性鹽的濃度關(guān)系緊密。隨鹽

17、濃度的增加，導(dǎo)致：加，導(dǎo)致：（1）導(dǎo)電性增加，使腐蝕速度增大；）導(dǎo)電性增加，使腐蝕速度增大；（2）腐蝕速度下降。腐蝕速度下降。腐蝕速率是腐蝕速率是這兩方面綜合作用的結(jié)果。這兩方面綜合作用的結(jié)果。o3.4 酸性鹽酸性鹽o 酸性鹽由于水解能生成酸，其腐蝕速度與相同酸性鹽由于水解能生成酸，其腐蝕速度與相同pH的酸差的酸差不多。但是，有的酸性鹽在某種條件下，其腐蝕速度大于不多。但是，有的酸性鹽在某種條件下，其腐蝕速度大于相同相同pH的酸，因?yàn)橛械碾x子基團(tuán)參與了金屬的絡(luò)合，而的酸，因?yàn)橛械碾x子基團(tuán)參與了金屬的絡(luò)合，而有的離子基團(tuán)又參與了陰極去極化。比如：有的離子基團(tuán)又參與了陰極去極化。比如：NH4Cl、FeCl3、NH4NO3，加速腐蝕。，加速腐蝕。3.5 堿性鹽堿性鹽o 堿性鹽水解后能生成堿，當(dāng)堿性鹽水解后能生成堿，當(dāng)pH值大于值大于10，腐，腐蝕性非常小，適量的堿性鹽可抑制鋼鐵的腐蝕，蝕性非常小，適量的堿性鹽可抑制鋼鐵的腐蝕，如如Na3PO4、Na2B2O7、Na2SiO3、Na2CO3等，都會(huì)生成保護(hù)膜，常用作無機(jī)緩等，都會(huì)生成保護(hù)膜，常用作無機(jī)緩蝕劑。蝕劑。o3.6 氧化性鹽氧化性鹽o 氧化性鹽的性質(zhì)獨(dú)特氧化性鹽的性質(zhì)獨(dú)特。o 含鹵素的陽離子氧化劑含鹵素的陽離子氧化劑（FeCl3