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2024-05-28 14:27| 来源: 网络整理| 查看: 265

1.3 金属材料常见腐蚀类型1.3.1 腐蚀的分类方法

由于腐蚀领域广而且多种多样,因此有不同的分类方法。最常见的是从腐蚀环境、腐蚀机理、腐蚀形态类型、金属材料、应用范围或工业部门、防护方法这几方面进行分类。

从腐蚀分类观点出发,首先按腐蚀环境分类最合适,可分为潮湿环境、干燥气体、熔融盐等。这同时也意味着按机理分类:潮湿环境下属于电化学机理,干燥气体中为化学机理。而且,各种腐蚀试验研究方法主要取决于腐蚀环境。不同的腐蚀形态类型,如点蚀、应力腐蚀断裂等,属于进一步的分类。按各种金属材料分类,在手册中是常见和实用的,但从分类学观点来看,效果不好。按应用范围或工业部门分类,实为按环境分类的特殊应用。按防护方法分类,则是从防腐蚀出发,根据采取措施的性质和限制进行分类。

1.按腐蚀环境分类

根据腐蚀环境,可将腐蚀分为下列几类。

(1)干腐蚀

干腐蚀是指环境中没有液相或在露点以上时发生的腐蚀。其中最典型的腐蚀形式为失泽和高温氧化。

① 失泽 金属在露点以上的常温干燥气体中腐蚀(氧化),生成很薄的表面腐蚀产物,使金属失去光泽,为化学腐蚀机理。

② 高温氧化 金属在高温气体中腐蚀(氧化),有时生成很厚的氧化皮。在热应力或机械应力作用下可引起氧化皮剥落。它属于高温腐蚀。

(2)湿腐蚀

湿腐蚀主要是指潮湿环境和含水介质中的腐蚀。绝大部分常温腐蚀属于这一种,为电化学腐蚀机理。湿腐蚀又可分为自然环境下的腐蚀和工业介质中的腐蚀两类。

① 自然环境下的腐蚀:大气腐蚀、土壤腐蚀、海水腐蚀、微生物腐蚀。

② 工业介质中的腐蚀:酸、碱、盐溶液中的腐蚀;工业水中的腐蚀;高温高压水中的腐蚀。

(3)无水有机液体和气体中的腐蚀

无水有机液体和气体中的腐蚀属于化学腐蚀机理。其最典型的腐蚀形式为卤代烃中的腐蚀和醇中的腐蚀。

① 卤代烃中的腐蚀,如 Al 在 CCl4和 CHCl3中的腐蚀。

② 醇中的腐蚀,如 Al 在乙醇中,Mg 和 Ti 在甲醇中的腐蚀。

这类腐蚀介质都是非电解质,不管是液体或气体,腐蚀反应都是相同的。在这些反应中,水实际上起缓蚀剂的作用。但在油这类有机液体中的腐蚀,绝大多数情况是由于痕量水的存在,而水中常含有盐和酸,因而这种腐蚀实为电化学机理。

2.按腐蚀机理分类

(1)化学腐蚀

化学腐蚀是指金属表面与非电解质直接发生纯化学作用而引起的破坏。其反应历程的特点是金属表面的原子与非电解质中的氧化剂直接发生氧化还原反应,形成腐蚀产物。腐蚀过程中电子的传递是在金属与氧化剂之间直接进行的,因而没有电流产生。

纯化学腐蚀的情况并不多,主要为金属在无水的有机液体和气体中腐蚀以及在干燥气体中的腐蚀。

(2)电化学腐蚀

电化学腐蚀是指金属表面与离子导电的介质(电解质)发生电化学反应而引起的破坏。其特点是腐蚀过程中同时存在两个相对独立的反应过程——阳极反应和阴极反应。任何以电化学机理进行的腐蚀反应至少包含有一个阳极反应和一个阴极反应,并以流过金属内部的电子流和介质中的离子流形成回路。阳极反应是氧化过程,即金属离子从金属转移到介质中并放出电子;阴极反应为还原过程,即介质中的氧化剂组分吸收来自阳极电子的过程。

金属的电化学腐蚀实质上是短路的电偶电池作用的结果。电化学腐蚀是最普遍、最常见的腐蚀。金属在大气、海水、土壤和各种电解质溶液中的腐蚀都属于此类。

电化学作用既可单独引起金属腐蚀,又可和机械作用、生物作用共同导致金属腐蚀。当金属同时受拉伸应力和电化学作用时,可引起应力腐蚀断裂。金属在交变应力和电化学共同作用下可产生腐蚀疲劳。若金属同时受到机械磨损和化学作用,则可引起磨损腐蚀。

(3)物理腐蚀

物理腐蚀是指金属由于单纯的物理溶解作用而引起的破坏。熔融金属中的腐蚀就是固态金属与熔融液态金属(如铅、锌、钠、汞等)相接触引起的金属溶解或开裂。这种腐蚀不是由于化学反应,而是由于物理溶解作用,形成合金,或液态金属渗入晶界造成的。例如热浸锌用的铁锅,由于液态锌的溶解作用,很快引起腐蚀。

(4)生物腐蚀

生物腐蚀是指金属表面在某些微生物的影响下所发生的腐蚀。这类腐蚀很难单独进行,但它能为化学腐蚀、电化学腐蚀创造必要的条件,促进金属的腐蚀。微生物进行生命代谢活动时,会产生各种化学物质。例如,在油田的采油系统中,含硫细菌在有氧条件下能使硫或硫化物氧化,反应最终将产生硫酸,这种细菌代谢活动所产生的酸会造成水泵、油井套管和采油管等机械设备和管线的严重腐蚀。

3.按腐蚀形态分类

(1)全面腐蚀或均匀腐蚀

全面腐蚀或均匀腐蚀的特点是暴露于腐蚀环境中的金属整个表面以大体相同的速率进行腐蚀。腐蚀程度可用单位面积的失重或平均腐蚀深度表示。后者可通过直接测量或在已知材料密度时由单位面积失重计算。

(2)局部腐蚀

局部腐蚀的破坏形态较多,对金属结构的危害也比全面腐蚀大得多,包括电偶腐蚀、点蚀、缝隙腐蚀、晶间腐蚀、剥蚀、选择性腐蚀、丝状腐蚀等。

(3)应力作用下的局部腐蚀

应力作用下的局部腐蚀包括应力腐蚀断裂(SCC)、氢脆和氢致开裂、腐蚀疲劳、磨损腐蚀、空泡腐蚀、微振腐蚀。

统计调查结果表明,在所有腐蚀中,腐蚀疲劳、全面腐蚀和应力腐蚀引起的破坏事故所占的比例较高,分别为 23%、22% 和 19%。全面腐蚀出乎意料得多,说明选材不当,也与有关人员缺乏腐蚀防护知识有关。一般情况下,局部腐蚀比全面腐蚀的危险性大得多。由于应力腐蚀和氢脆的突发性,其危害性最大,常常造成灾难性事故,因而引起近 20 年来广泛而深入的研究。

1.3.2 全面腐蚀

全面腐蚀通常是均匀腐蚀,它是一种常见的腐蚀形态。其特征是腐蚀分布于金属整个表面,腐蚀结果使金属变薄。例如钢或锌浸在稀硫酸中,以及某些金属材料在大气中的腐蚀等。

全面腐蚀的电化学过程特点是腐蚀电池的阴、阳极面积非常小,甚至在显微镜下也难于区分,而且微阴极和微阳极的位置是变幻不定的,因为整个金属表面在溶液中都处于活化状态,只是各点随时间有能量起伏,能量高时(处)为阳极,能量低时(处)为阴极,因而使金属表面都遭到腐蚀。

1.3.3 局部腐蚀

局部腐蚀是相对全面腐蚀而言的。其特点是腐蚀仅局限或集中在金属的某一特定部位。局部腐蚀可分为电偶腐蚀、点蚀、缝隙腐蚀、晶间腐蚀、选择性腐蚀、磨损腐蚀、应力腐蚀断裂、氢脆和腐蚀疲劳等。

局部腐蚀时阳极和阴极区一般是截然分开的,其位置可用肉眼或微观检查方法加以区分和辨别。腐蚀电池中的阳极溶解反应和阴极区腐蚀剂的还原反应在不同区域发生,而次生腐蚀产物又可在第三地点形成。



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