按照腐蝕反應(yīng)的機(jī)理分類:
1. 化學(xué)腐蝕
2. 電化學(xué)腐蝕
按照腐蝕的環(huán)境分類:
1、大氣腐蝕
2、水和蒸汽腐蝕
3、土壤腐蝕
按照腐蝕形態(tài)分類:
1、全面腐蝕
2、局部腐蝕
①、應(yīng)力腐蝕破裂 ②、點(diǎn)蝕(小孔腐蝕)
③、晶間腐蝕 ④、電偶腐蝕 ⑤、縫隙腐蝕
晶體腐蝕對(duì)材料的影響:
晶間腐蝕是局部腐蝕的一種,沿著金屬晶粒間的分界面向內(nèi)部擴(kuò)展的腐蝕。主要由于晶粒表面和內(nèi)部間化學(xué)成分的差異以及晶界雜志或內(nèi)應(yīng)力的存在。晶間腐蝕破壞晶粒間的結(jié)合,大大降低金屬的機(jī)械輕度。而且腐蝕發(fā)生后金屬和合金的表面仍保持一定的金屬光澤,看不出破壞的跡象,但晶粒間結(jié)合力顯著減弱,力學(xué)性能惡化。不能經(jīng)受敲擊,所以是一種很危險(xiǎn)的腐蝕。通常出現(xiàn)于黃銅、硬鋁合金和一些不銹鋼、鎳基合金中。不銹鋼焊縫的晶間腐蝕是化學(xué)工廠的一個(gè)重大問題。
防止晶間腐蝕的措施有:
1 調(diào)整焊縫的化學(xué)成份,加入穩(wěn)定化元素減少形成碳化鉻的可能性,如加入鈦或鈮等。
2 減少焊縫中的含碳量,可以減少和避免形成鉻的碳化物,從而降低形成晶界腐蝕的傾向,含碳量在0.04%以下,稱為“超低碳”不銹鋼,就可以避免鉻的碳化物生成。
3工藝措施,控制在危險(xiǎn)溫度區(qū)的停留時(shí)間,防止過熱,快焊快冷,使碳來不及析出。
點(diǎn)蝕:
點(diǎn)蝕又稱坑蝕和小孔腐蝕,點(diǎn)蝕有大有小,一般情況下,點(diǎn)蝕的深度要比其直徑大的多;點(diǎn)蝕經(jīng)常發(fā)生在表面有鈍化膜或保護(hù)膜的金屬上。
由于金屬材料中存在缺陷、雜志和溶質(zhì)等的不均一性,當(dāng)介質(zhì)中含有某些活性陰離子(如Cl)時(shí),這些活性陰離子首先被吸附在金屬表面某些點(diǎn)上,從而使金屬表面鈍化膜發(fā)生破壞。一旦這層鈍化膜被破壞又缺乏自鈍化能力時(shí),金屬表面就發(fā)生腐蝕。這是因?yàn)樵诮饘俦砻嫒毕萏幰茁┏鰴C(jī)體金屬,使其呈活性狀態(tài),而鈍化膜處仍為鈍態(tài),這樣就形成了活性--鈍性腐蝕電池,由于陽極面積比陰極面積小得多,陽極電流密度很大,所以腐蝕往深處發(fā)展,金屬表面很快就被腐蝕成小孔,這種現(xiàn)象被稱為點(diǎn)蝕。
防止發(fā)生點(diǎn)蝕措施:
一是提高局部的耐點(diǎn)蝕能力,減少鋼中的夾雜物,特別是硫含量;
二是鋼的基體抗點(diǎn)蝕能力,影響基體耐蝕性的合金元素主要是鉻、鉬、氮三個(gè)元素。
縫隙腐蝕介紹:
許多金屬構(gòu)件是由螺釘、鉚、焊等方式連接的,在這些連接件或焊接接頭缺陷處可能出現(xiàn)狹窄的縫隙,其縫寬(一般在0.025~0.1mm)足以使電解質(zhì)溶液進(jìn)入,使縫內(nèi)金屬與縫外金屬構(gòu)成短路原電池,并且在縫內(nèi)發(fā)生強(qiáng)烈的腐蝕,這種局部腐蝕成為縫隙腐蝕。
電偶腐蝕及防護(hù):
兩種或兩種以上不同電極電位的金屬處于腐蝕介質(zhì)內(nèi)相互接觸而引起的電化學(xué)腐蝕,又稱接觸腐蝕或雙金屬腐蝕。發(fā)生電偶時(shí),電極電位較負(fù)的金屬通常會(huì)加速腐蝕,而電極電位較正的金屬的腐蝕則會(huì)減慢。
防止方法:避免異種金屬接觸;結(jié)構(gòu)上避免大陰極對(duì)小陽極,設(shè)計(jì)易更換陽極部件的結(jié)構(gòu),倆種不同金屬接觸面間采用電絕緣處理。
電偶腐蝕的主要防止措施有:
①選擇在工作環(huán)境下電極電位盡量接近(最好不超過50毫伏)的金屬作為相接觸的電偶對(duì);
②減小較正電極電位金屬的面積,盡量使電極電位較負(fù)的金屬表面積增大;
③盡量使相接觸的金屬電絕緣,并使介質(zhì)電阻增大;
④充分利用防護(hù)層,或設(shè)法外加保護(hù)電位。選擇防護(hù)方法時(shí)應(yīng)考慮面積律的影響,以及腐蝕產(chǎn)物的影響等。
大氣環(huán)境對(duì)材料腐蝕的影響:
材料在大氣條件下發(fā)生化學(xué)或電化學(xué)反應(yīng)引起材料的破損稱為大氣腐蝕,大氣腐蝕是常見的腐蝕。根據(jù)統(tǒng)計(jì)全世界在大氣中使用的鋼材量一般超過其生產(chǎn)總量的60%。如鋼梁、鋼軌、各種機(jī)械設(shè)備、車輛等都是在大氣環(huán)境下使用;大氣腐蝕損失金屬≥50%總腐蝕量。所以了解和研究大氣腐蝕的吉利、影響因素及防止方法是非常必要的。參與大氣腐蝕過程的是氧和水汽、二氧化碳。
根據(jù)材料表面的潮濕程度的不同,把大氣腐蝕分為:
1、干大氣腐蝕:干大氣腐蝕是在材料表面不存在液膜層時(shí)的腐蝕。特點(diǎn)是在金屬表面形成不可見的保護(hù)性氧化膜(1~10nm)和某些金屬失澤現(xiàn)象。
2、潮大氣腐蝕:潮大氣腐蝕是指金屬在相對(duì)濕度<100%RH的大氣中,表面存在肉眼看不見的液膜層(10nm~1um)發(fā)生的腐蝕。
3、濕大氣腐蝕:濕大氣腐蝕指金屬在相對(duì)濕度≥100%RH,如水分以雨、霧、水等心事直接濺落在金屬表面上。表面存在肉眼可見的水膜(1em~1mm)發(fā)生的腐蝕。
在薄夜膜下陽極過程受較大阻滯,氧更易到達(dá)金屬表面,生成氧化膜或氧吸附膜,陽極處鈍態(tài)。陽極鈍化及金屬離子化過程困難造成陽極化。液膜增厚,濕大氣腐蝕,氧到達(dá)金屬表面有一個(gè)擴(kuò)散過程,腐蝕過程受氧化擴(kuò)散過程控制。干大氣腐蝕主要受陽極過程控制;濕大氣腐蝕主要受陰極過程控制。
影響鹽水腐蝕的因素:
鹽(NaCl)的濃度與鋼的腐蝕速度相近,但熔鹽濃度超過一定值,因氧溶解濃度降低,金屬腐蝕速度下降,鹽水中的溶解氧是鹽水腐蝕的重要因素,大多數(shù)金屬在鹽水中的腐蝕受氧去極化作用控制。
鹽水溫度每升高10℃,化學(xué)反應(yīng)速度提高約10%,鹽水中金屬的腐蝕速度將隨之增加。但溫度升高,氧在鹽水中的溶解度下降,使金屬的腐蝕速度略有降低。
金屬與合金的高溫氧化:
金屬在室溫或較低溫干燥的空氣中,因?yàn)榉磻?yīng)速度很低,相對(duì)穩(wěn)定一些。但是隨著溫度的上升,反應(yīng)速度急劇增加。當(dāng)金屬在高溫下與含氧、含鹽等的氣體接觸時(shí),會(huì)發(fā)生反應(yīng),在其表面上生成氧化物、及電化學(xué)反應(yīng),在高溫下是不穩(wěn)定的。
在高溫下,金屬與環(huán)境介質(zhì)中的氣相或凝聚相物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而遭受破壞的過程稱之為高溫氧化或高溫腐蝕。
金屬或合金的高溫腐蝕可根據(jù)環(huán)境、介質(zhì)狀態(tài)變化分成:氣態(tài)介質(zhì)、液態(tài)介質(zhì)、和固態(tài)介質(zhì)。其中以在干燥氣態(tài)介質(zhì)中的腐蝕行為的研究歷史最久,認(rèn)識(shí)全面而深入,一般來說,室溫下電化學(xué)腐蝕占主要地位,而高溫高溫腐蝕占主要地位。
高溫氧化過程:金屬的高溫氧化是從氣體分子細(xì)分在金屬表面開始。氣體首先以分子狀態(tài)吸附在金屬表面,然后物理細(xì)分的分子氧變成吸附的原子氧一擴(kuò)散,與金屬原子發(fā)生化學(xué)反應(yīng)變成O2,并最終以O(shè)2的形式結(jié)合到氧化晶格中去;參與反應(yīng)的氣體最終以化合物的形式固定在金屬表面。
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