材料腐蚀及核电站材料腐蚀防护概述
核电厂金属材料流动加速腐蚀

核电厂金属材料流动加速腐蚀首先,核电厂中使用的金属材料通常是高强度、高温合金,因为核反应堆中会有高温高压工作介质,所以要求金属具有良好的耐高温、耐腐蚀性能。
然而,即使是高温合金也会在极端条件下发生腐蚀。
例如,核电厂中的冷却剂,水和氢气具有高温、高压和腐蚀性,容易导致金属材料的腐蚀。
其次,辐射是核电厂中一个重要的因素。
辐射会导致金属材料中的原子、分子产生裂变,形成各种有害的放射性物质。
这些放射性物质会与金属表面产生反应,并形成新的化合物,从而导致金属材料的腐蚀。
此外,辐射还会导致金属材料晶粒的退化和疏松,降低其力学性能,使材料更容易发生腐蚀。
另外,核电厂中的金属材料在长期高温、高压下,容易发生热应力、热疲劳和蠕变等问题。
这些问题会导致材料表面出现裂纹和亮斑,使腐蚀介质更容易侵蚀金属材料,加剧腐蚀反应。
因此,核电厂需要不断进行材料检测和修补,以保证材料的安全可靠性。
为了防止金属材料的腐蚀,核电厂采取了以下措施:首先,选用耐高温、耐腐蚀性能好的金属材料。
核电厂中使用的金属材料通常都是经过严格选材的,具有良好的耐高温、耐腐蚀性能,能够在极端条件下保持较好的稳定性。
其次,进行表面处理和涂层保护。
核电厂通常会对金属材料进行表面处理,如喷涂耐腐蚀涂层、电镀、热处理等,以增加材料的耐腐蚀性能。
同时,核电厂还会对金属材料进行定期的表面保护,以延长材料的使用寿命。
再次,加强材料监测和精细管理。
核电厂会对金属材料进行定期监测,检测材料表面是否有腐蚀迹象,并根据监测结果采取相应的维修和更换措施。
此外,核电厂还会加强对材料的管理,确保材料的使用和维护过程符合相关的要求和规范。
总之,核电厂中金属材料的流动加速腐蚀是由于高温、高压、辐射等多种极端条件造成的。
为了减少腐蚀的发生,核电厂采取了选材、表面处理、监测和管理等一系列措施,以提高金属材料的耐腐蚀性能和使用寿命。
材料腐蚀与防护

材料腐蚀与防护材料腐蚀是指在特定环境条件下,材料表面遭受化学或电化学作用而发生的破坏现象。
腐蚀不仅会降低材料的强度和耐久性,还会对设备和结构的安全性造成严重威胁。
因此,对材料腐蚀进行有效的防护至关重要。
本文将就材料腐蚀的原因、分类及防护方法进行探讨。
首先,材料腐蚀的原因主要包括化学腐蚀、电化学腐蚀和微生物腐蚀。
化学腐蚀是指材料与化学物质直接发生反应,导致材料表面腐蚀。
电化学腐蚀是指在电解质存在的情况下,材料表面发生的电化学反应所致的腐蚀。
微生物腐蚀是由微生物产生的代谢产物对材料表面造成的腐蚀。
这些腐蚀形式各有特点,需要针对性地采取防护措施。
其次,根据腐蚀的性质和特点,可以将材料腐蚀分为干腐蚀和湿腐蚀。
干腐蚀是指在干燥的环境中发生的腐蚀现象,主要包括氧化腐蚀、硫化腐蚀和氯化腐蚀等。
湿腐蚀是指在潮湿或液态环境中发生的腐蚀现象,主要包括腐蚀、孔蚀和应力腐蚀等。
针对不同类型的腐蚀,需要采取相应的防护措施。
针对材料腐蚀问题,可以采取多种防护方法。
首先是选用耐腐蚀材料,例如不锈钢、耐蚀合金等,这些材料具有良好的耐腐蚀性能,能够有效地延缓腐蚀的发生。
其次是表面涂层防护,通过在材料表面涂覆一层防腐蚀涂层,可以有效地隔绝材料与腐蚀介质的接触,起到防腐蚀的作用。
另外,还可以采取阴极保护、阳极保护等电化学防护方法,以及改变环境条件、控制腐蚀介质浓度等措施来防止材料腐蚀的发生。
综上所述,材料腐蚀是一种常见的材料破坏现象,对设备和结构的安全性造成严重威胁。
为了有效地防止材料腐蚀,需要深入了解腐蚀的原因和分类,针对不同类型的腐蚀采取相应的防护措施。
只有通过科学的防护方法,才能有效地延缓材料腐蚀的发生,保障设备和结构的安全运行。
材料腐蚀与防护

材料腐蚀与防护材料腐蚀是指材料与周围环境中的物质相互作用,导致材料发生物理性或化学性变化,失去原有功能和性能的过程。
腐蚀常见于金属材料,特别是铁、钢等容易受到氧气、水和酸碱等物质的侵蚀。
本文将介绍材料腐蚀的原因和常见的防护方法。
材料腐蚀的原因主要有以下几点:第一,氧气的作用。
氧气在空气中广泛存在,与金属材料接触会发生氧化反应,形成金属氧化物,导致材料表面腐蚀。
第二,水的作用。
水中溶解了许多化学物质,如氯离子、硫酸根离子等,它们会与金属发生反应,形成腐蚀物质。
此外,水的存在也会促进材料内部的电化学反应,加速腐蚀过程。
第三,化学物质的作用。
强酸、强碱及其他有害物质的存在都会对材料造成严重的腐蚀。
第四,电化学作用。
当金属表面存在局部缺陷或异质金属接触时,会形成电池,产生金属的电化学腐蚀。
为了防止材料腐蚀,可以采取以下方法:第一,选择抗腐蚀性能良好的材料。
如不锈钢、铝合金等具有良好的抗腐蚀性能,可以用于制造对抗腐蚀要求较高的产品。
第二,通过表面处理来增加材料的抗腐蚀能力。
如镀锌、喷涂等处理方法可以在材料表面形成一层保护膜,起到防腐蚀的作用。
第三,采用防护层。
比如在金属材料表面涂覆一层抗腐蚀的涂料,阻隔外界侵蚀材料的物质。
第四,进行电化学保护。
如防腐蚀涂层中引入金属粉末,形成阳极保护,避免材料发生电化学腐蚀。
第五,加强材料的维护与保养。
定期清洗、除锈、涂层修补等方法可以延长材料的使用寿命。
需要注意的是,不同材料腐蚀的原因和防护方法有所差异,应根据具体情况采取相应的防护措施。
此外,在使用过程中也需要注意环境条件和操作规范,避免因不当操作而引起的腐蚀问题。
总之,材料腐蚀是一个普遍存在的问题,对材料的使用寿命和性能产生不良影响。
通过选择合适的材料和采取科学有效的防护方法,可以延长材料的使用寿命,提高产品的质量和性能。
核电站化学水处理过程中的腐蚀与防护

核电站化学水处理过程中的腐蚀与防护摘要:核电站的化学水处理是核电站运行中最为重要的一环,由于核电站的化学水有很强的腐蚀性,若处理不当,将会对设备等造成严重的侵蚀,造成很大的负面影响。
根据目前在核电站化学水处理工艺中出现的各种腐蚀现象及防治措施,就一些具体的腐蚀及防治措施进行了论述。
关键词:核电站;化学水处理;腐蚀控制;防护措施引言通常情况下,核电站根据电厂用户的需求,对原水进行化学处理,然后再将处理好的水源送到指定的地方。
在核电站操作过程中,要利用多种化学物质对生产用水进行进一步的处理,以作为核电站一、二回路的热传导基本媒介。
在对化学水进行处理时,要加强电厂化学水处理时的设备防腐环节,使其更好地进行防腐管理,能够有效地提高系统运行的稳定性,以下将介绍有关问题。
一、材料耐蚀性阐述(一)金属材料的耐蚀性阐述碱与水泥中的硅酸钙反应,会直接形成某些粘度较低的氢氧化钙,氢氧化钙易于与含碱的硅酸钠结合,与铝酸钙反应,也可形成氢氧化钙和氯酸钠。
在被碱腐蚀后,多产生出的化学产物会有一部分溶出,并随外界的体液丢失,对混凝土的强度造成影响,使其强度不合格。
当化学反应产物的粘附强度较低,但体积较大时,则会造成混凝土鼓胀开裂等问题,并与其内部钢筋相互剥离。
不能用在盐酸和次氯酸的环境中,含硅的铜不能用于室温的盐酸环境中,在盐酸和次氯酸中,钛材具有良好的抗腐蚀性能。
在室温条件下,碳钢的耐碱性能是比较理想的,在大气中,会有一层铁锈,这一层铁锈,可以减缓铁锈的侵蚀速度,不过这一层锈迹,对于一般的碳钢来说,并没有太大的影响,而且对金属的保护也很弱。
不锈钢在空气中具有较好的抗腐蚀性能,然而,若其材质为CrL3,长期暴露于空气中,仍会出现腐蚀等问题,加以腐蚀性能。
(二)非金属材料耐蚀性阐述当装置与氟化碳介质有一定的联系时,可以使用橡胶和氟化碳产品作为物理绝缘。
玻璃钢设备的主要构成元素是树脂和玻璃纤维,将这两种材料相互混合并缠绕粘接,就构成了玻璃钢设备。
核电厂金属材料流动加速腐蚀

核电厂金属材料流动加速腐蚀核电站是一种大型的电力生产机构,它所采用的核能技术,以其高效、环保等优点成为了未来电力生产的主要来源。
然而,核电站设备的安全问题一直备受关注,特别是金属材料流动加速腐蚀问题。
本文将就该问题进行探讨。
核电站中存在大量的金属材料,比如说反应堆压力容器、管道、泵等,这些金属材料在核反应堆中长期的辐射、高温、高压等条件下容易发生流动加速腐蚀。
这种腐蚀是由于金属骨架上的化学性质发生了变化,使得金属材料的物理和化学性质发生了变化,导致了金属材料的损失,从而影响到设备的运行和安全。
二、流动加速腐蚀的危害金属材料流动加速腐蚀对核电站的运行和安全造成了极大的威胁。
具体来说,对核电站的泄漏、爆炸、渗漏等问题将会导致整个设备出现难以预料的倒塌事故,因此在核电站的建设和运行中不能忽视金属材料流动加速腐蚀的问题。
为了防止金属材料流动加速腐蚀,可以采取下列的措施:1. 采用高强度材料。
高强度钢材、合金材料等都能够克服流动加速腐蚀,提高设备的安全性。
2. 选择合适的工艺。
选择合适的工艺不仅能够降低流速,从而减轻金属材料的损失,还可以减少金属材料的损坏。
3. 进行定期维护。
定期维护可以检查设备状况,及时发现和处理问题,以保证设备的正常运行和安全性。
4. 精确的测量与监测。
通过精确的测量与监测金属材料的状态,及时发现问题以及及时采取措施以解决问题,具体包括对金属材料进行长期的、精确的预测、控制、调节。
综上所述,金属材料流动加速腐蚀对核电站的运行和安全造成了很大的威胁,因此在核电站的建设和运行中必须要对流动加速腐蚀进行足够的注意和管理。
要实现这一点,需要各方协作,采取多种措施进行防范和处理,并定期进行检查和维护。
只有这样,我们才能够确保核电站的安全运行,为人类的未来做出贡献。
材料腐蚀与防护

材料腐蚀与防护一、引言材料腐蚀是指材料在特定环境中受到氧化、化学物质侵蚀等因素的破坏和损害。
腐蚀不仅对材料的完整性和性能产生负面影响,还可能带来安全隐患和经济损失。
因此,研究材料腐蚀的机理和方法,以及防护技术的应用具有重要意义。
二、材料腐蚀的机理材料腐蚀的机理主要包括电化学腐蚀、化学腐蚀和微生物腐蚀等。
以下将对这些机理进行简要介绍。
1. 电化学腐蚀电化学腐蚀是指材料在电化学环境中受到电流和电位的影响,导致材料表面发生化学反应,进而发生腐蚀的过程。
电化学腐蚀可以分为阳极腐蚀和阴极腐蚀两种类型。
阳极腐蚀是指材料在电化学环境下,作为阳极溶解或发生氧化反应而腐蚀;阴极腐蚀是指材料在电化学环境下,作为阴极发生还原反应而腐蚀。
2. 化学腐蚀化学腐蚀是指材料在化学物质的作用下发生的腐蚀过程。
化学腐蚀可以是直接化学反应,也可以是材料表面受到化学物质吸附,形成新的腐蚀介质而引起的腐蚀。
化学腐蚀的速率与环境中化学物质的浓度、温度、PH值等因素密切相关。
3. 微生物腐蚀微生物腐蚀是指微生物在特定环境中对材料进行腐蚀的过程。
微生物腐蚀主要包括微生物产生的酸性物质引起的腐蚀以及微生物与材料表面形成生物膜而导致的腐蚀。
微生物腐蚀往往与湿度、温度、气氛等环境因素密切相关。
三、材料腐蚀的防护方法为了延长材料的使用寿命并减少腐蚀造成的损失,需要采取相应的防护措施。
下面将介绍一些常见的材料腐蚀防护方法。
1. 表面涂覆表面涂覆是一种常用的材料腐蚀防护方法,通过在材料表面形成一层保护性涂层,阻隔材料与外界环境的接触,达到防蚀的目的。
常见的涂层材料有有机涂料、金属涂层和无机涂层等。
涂覆方法包括喷涂、涂刷、浸渍等。
2. 阳极保护阳极保护是利用特定材料作为阳极,在电化学环境中提供电流以保护被腐蚀材料的一种方法。
通过阳极保护,可以将被腐蚀材料设定为阴级,从而抑制电化学腐蚀的发生。
阳极保护常用于金属结构、管道等设施的防腐。
3. 选择合适材料在设计和选择材料时,应根据不同的工作环境和使用要求,选择合适的材料来抵抗腐蚀。
材料腐蚀与防护

1、材料腐蚀是与环境有关的一种材料失效现象。
码头混凝土桩钢筋锈蚀储油罐底板腐蚀穿孔盐酸合成炉高温熔盐腐蚀◇材料腐蚀给国民经济带来巨大损失每年约占GDP的4因为腐蚀而损失腐蚀事故危及安全生产.轻者跑、冒、滴、漏重者机毁人亡。
举几个例子让同学们了解一下材料腐蚀事故如黄岛油库爆炸、东京地铁管线应力腐蚀燃气爆炸、重庆綦江桥钢索腐蚀、台湾彭糊大桥海砂垮塌等◇本课程涉及内容材料腐蚀材料腐蚀的控制----防腐蚀。
◇腐蚀概念的解释◇材料腐蚀研究方法腐蚀环境腐蚀过程----如电子转移、分子变化腐蚀形貌----如移位或原位手段观察腐蚀物性----如谱学方法分析物相组成或结构控制方法----腐蚀治理。
◇腐蚀与防护学科的演变2、材料腐蚀研究的意义◇材料腐蚀给国民经济带来巨大损失◇腐蚀事故危及安全生产◇为设备和工程提供正确的防护方法和选择材料◇经济合理使用宝贵资源和减少腐蚀对环境的危害。
3.材料腐蚀3.1金属材料的腐蚀酸、碱、盐和有机介质化学腐蚀湿腐蚀水溶液腐蚀水和氧电化学腐蚀金属腐蚀高温干腐蚀含硫气体介质含碳气体卤素含氮气体高温腐蚀熔融盐灰份液态金属3.2有机材料的腐蚀有机物老化高分子材料在加工、储存和使用过程中其物理和机械性能变坏最终失效。
物理因素—光、热、高能辐射、机械力外因化学因素—氧、臭氧、水、酸、碱影响因素生物因素—微生物内因化学分子结构、集聚态结构及配方3.3无机非金属材料受化学和机械作用引起失效的现象。
水泥、玻璃和陶瓷3、学习本课程目的◇掌握材料金属、有机高分子、无机非金属腐蚀基本规律◇了解材料与环境关系正确合理使用材料◇了解耐蚀材料学习防腐蚀基本原理和材料防护知识◇认知材料腐蚀学科。
4、腐蚀分类4.1按腐蚀环境在1.1中已列出4.2按腐蚀形态全面腐蚀、局部腐蚀电偶腐蚀、点蚀、缝隙腐蚀、晶间腐蚀、选择性腐蚀、丝状腐蚀、应力作用腐蚀应力腐蚀、腐蚀疲劳、磨损腐蚀、空泡腐蚀、高温腐蚀扫描P15图0-44.3按腐蚀机理化学腐蚀、电化学腐蚀、物理腐蚀、微生物腐蚀5、参考资料孙秋霞材料腐蚀与防护冶金工业出版社李美栓金属的高温腐蚀冶金工业出版社魏宝明金属腐蚀理论与应用化学工业出版社杨世伟材料腐蚀与防护哈尔滨工程大学出版社1、高温腐蚀分类高温腐蚀条件高温和介质高温与材料熔点和活度有关不同材料高温是变化的介质不同介质有不同高温腐蚀类型。
核电厂腐蚀与防护探讨

核电厂腐蚀与防护探讨摘要:本文主要介绍了核电厂目前存在的典型腐蚀类型,阐述了核电厂的腐蚀机理与特点。
针对目前核电厂发生的典型腐蚀事例,提出了核电厂在腐蚀方面的防护措施,为国内核电厂腐蚀防护工作提供参考。
关键词:核电厂;腐蚀;典型;防护1.背景概述目前,我国正大力发展核电,由于核电行业的特殊性,导致核电产业的安全始终受到国家及整个核电领域的重视。
一般核电从建造到首次运行的周期为60个月,因为长时间的建造和运行周期,导致设备腐蚀的现象也慢慢开始显现。
核电站一个百万千万级的机组寿命周期大概为60年,机组长时间的运行导致我们必须对核电厂系统和设备的腐蚀老化引起足够的重视。
在核反应堆中所用的材料,尤其是堆芯材料(如燃料元件包壳)的工作环境是很恶劣的。
它们必须在强辐照场内,在高温、高压、高热流的介质中有良好的使用性能。
2.核电厂常见腐蚀类型在核电厂中局部的电化学腐蚀是较常见的,例如:应力腐蚀、点腐蚀、缝隙腐蚀、冲刷腐蚀和微动腐蚀等,而应力腐蚀是核电厂中影响较为严重的腐蚀类型。
2.1腐蚀机理与分类2.1.1腐蚀的定义材料和周围环境发生化学或电化学的作用而破坏。
核反应堆材料的腐蚀指堆用材料(主要为金属及合金)和堆内介质(氦、二氧化碳、水、钠等)相接触,发生化学、电化学变化或物理溶解而产生的破坏作用。
2.2点腐蚀点腐蚀简称点蚀(pitting corrosion),又称为小孔腐蚀,通常指具有易钝化特性的金属或合金表面在含有Cl?等有侵蚀性阴离子与氧化剂共存的溶液环境中发生的一类腐蚀。
点腐蚀是一种局部腐蚀,通常发生在材料表面不易发生腐蚀的地方,或者是存在轻微腐蚀的地方。
当介质中存在有氯离子时会造成氧化膜的局部破坏,如果坑底能得到介质中的氧,氧化膜可以得到修复,蚀坑就不会加深;但如果蚀坑较深,妨碍坑内外物质迁移,就会使坑内溶液发生浓缩,氯离子浓度逐渐增大,在坑内形成酸性的浓缩溶液,使腐蚀不断加深,直至穿孔【2】。
如图2-1所示。
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材料腐蚀及核电站材料腐蚀防护概述【摘要】随着科技发展,材料腐蚀成为工业生产中的重要问题,很多技术无法突破的关键就在于材料的腐蚀问题无法解决。
本文通过对金属材料,非金属材料的腐蚀机理等问题进行概述,并对核电工业对腐蚀防护技术的需求进行了初步介绍。
【关键字】金属非金属腐蚀核电工业防护一、引言随着科技的发展,在生产制造过程中,材料的腐蚀问题的重要性越来越突出,可以说现阶段很多技术无法做出突破的重要原因就是材料腐蚀问题无法解决。
因此,清楚地认识和了解材料的腐蚀问题具有重要研究意义。
同时联系本专业知识背景,进一步了解有关核电工业对腐蚀防护技术的需求,对我们今后的工作和学习研究具有一定的指导意义。
关于材料的腐蚀,主要包括金属的腐蚀和非金属的腐蚀。
同时,核电工业对腐蚀防护技术的需求包括了水冷式堆型核电站的腐蚀与防护和特殊类型核反应堆的腐蚀问题。
二、金属腐蚀1.定义与危害金属材料受周围介质的作用而损坏,称为金属腐蚀。
究其本质,金属在腐蚀过程中所发生的化学变化,其实就是金属单质被氧化形成化合物。
在人类进入21世纪的今天,金属材料的应用也得到空前的拓宽,全球每年因腐蚀造成的金属损失量高达全年金属产量的20%-40%。
化学工业、石油化工、原子能等工业中,由于材料腐蚀造成的跑、冒、滴、漏,不仅造成惊人的经济损失,还可能使许多有害物质甚至放射性物质泄漏而污染环境,危害人民的健康,有的甚至会长期造成严重的后果;而由于金属腐蚀所造成的灾难性事故严重地威胁着人们的生命安全:许多局部腐蚀引起的事故,如氢脆和应力腐蚀断裂这一类的失效事故,往往会引起爆炸、火灾等灾难性恶果。
据世界上发达国家调查统计,每年由于金属腐蚀造成的直接损失约占国民经济生产总值的1.5%-4.2%;1999年光明日报曾报道了我国每年腐蚀损失是2800亿元,其中石化系统的损失(不含事故损失)为400亿,按照国民生产总值(2005年GDP18万亿)4%的损失量计算,我国每年将有近7 200亿元腐蚀损失。
所以,了解金属的腐蚀具有重要的社会和经济意义。
2.金属腐蚀的分类金属腐蚀按腐蚀过程机理分,主要有化学腐蚀、电化学腐蚀和生物腐蚀;按金属腐蚀破坏的形态和腐蚀区的分布,主要有全面腐蚀和局部腐蚀;还有按腐蚀的环境条件把腐蚀分为高温腐蚀和常温腐蚀;干腐蚀和湿腐蚀等。
3.金属腐蚀的机理金属腐蚀按腐蚀过程机理可以分为化学腐蚀、电化学腐蚀和生物腐蚀。
下面,将对各个过程进行详细说明。
(1)化学腐蚀化学腐蚀是指金属在非电化学作用下与接触到的物质直接发生氧化还原反应而被氧化损耗的腐蚀过程。
通常指在非电解质溶液及干燥气体中,纯化学作用引起的腐蚀。
这类腐蚀不普遍、只有在特殊条件下才会发生,例如,化工厂里的氯气与铁反应生成氯化亚铁:Cl2 + Fe → FeCl2化学腐蚀原理比较简单,属于一般的氧化还原反应。
在反应过程中,金属的氧化和氧化剂的还原是同时发生的,电子从金属原子直接转移到接受体,而不是在时间或空间上分开独立进行的共轭电化学反应。
(2)电化学腐蚀电化学腐蚀是防腐蚀领域中最重要的研究对象,是指金属在水溶液中形成电池而引起的腐蚀。
根据电化学腐蚀的机理,在水溶液中,由于不同金属的电位差,可以产生微电池效应而导致腐蚀的发生;即使同一金属板,由于其内部应力的差异、焊缝成分的不同、电解质溶液中的浓度差、温度差、氧浓度差等,都可以产生电位差而导致电位较低的金属腐蚀。
以金属铁为例,在酸性溶液中,发生析氢反应:负极(Fe):Fe -2eˉ = Fe2+正极(杂质如碳或者电位较高的金属):2H+ + 2eˉ = H2电池反应:Fe + 2H+ = Fe2+ + H2↑由于有氢气放出,所以称之为析氢腐蚀。
当阴极区的H+消耗完的时候,如果没有氧气的存在,则会产生阴极极化,钢铁发生的电池反应会很快结束,而在阳极区由于Fe2+的积累而产生阳极极化。
在中性或者碱性溶液中,如果没有氧气的存在,则如上,不会发生电池反应。
而如果有氧气的存在,则会发生吸氧反应:负极(Fe):Fe -2eˉ = Fe2+正极(杂质如碳或者电位较高的金属):O2 + 2H2O + 4eˉ = 4OHˉ电池反应:2Fe +O2 + 2H2O = 2Fe(OH)2由于吸收氧气,所以也叫吸氧腐蚀。
钢铁制品在大气中的腐蚀主要是吸氧腐蚀。
析氢腐蚀与吸氧腐蚀生成的Fe(OH)2被氧所氧化,生成Fe(OH)3脱水生成Fe2O3铁锈:4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O = 4Fe(OH)32Fe(OH)3 = Fe2O3 + 3H2O电化学腐蚀是最常见的腐蚀,在自然条件下,如海水、土壤、地下水、潮湿大气、酸雨等对金属的腐蚀通常是电化学腐蚀。
电化学腐蚀机理与纯化学腐蚀机理的基本区别是:电化学腐蚀时,介质与金属的相互作用被分为两个独立的共轭反应。
阳极反应是金属原子直接转移到溶液中,形成水合金属离子或溶剂化金属离子。
另一个共轭的阴极过程是留在金属内的过量电子被溶液中的电子受体或去极化剂所接受而发生还原反应。
(3)生物腐蚀生物腐蚀是指生理环境下,金属表面逐渐侵蚀的现象。
其结果是导致金属形变及性能退变。
生物腐蚀过程可分为两类:1、机械的:包括金属被昆虫和啮齿动物啮蚀和穿孔,如电缆、铅管等等遭到损害。
建筑物或其他金属构造也可由于植物的根系生长而遭受损害。
2、化学的:包括同化效应和异化效应。
同化效应是指生物将金属作为营养源使用,而异化效应则指生物产生代谢产物,如酸或毒素,可以引起金属腐蚀或使之不能使用。
4.影响金属腐蚀的因素(1)气相对湿度和金属腐蚀的临界相对湿度。
空气中氧气始终是充分供给的,腐蚀反应的速度主要取决于水分出现的机会,如果达到或超过某一相对湿度时,锈蚀便很快发生与发展,一般的说,钢铁生锈的临界相对湿度约为75%。
(2)空气中污染性物质的影响:常见的如:SO2,CO2,Cl-,灰尘等,大都是酸性气体。
(3)温度的影响:环境温度及其变化影响金属表面水份凝聚及电化学腐蚀反应速度。
(4)酸碱盐的影响:主要表现在影响水膜电解质浓度和H+浓度,从而加速腐蚀。
(5)生产过程中的一些影响因素:如人汗、金属切削液、洗涤液、油污等均会加速腐蚀。
5.金属腐蚀的类型金属腐蚀按照按金属腐蚀破坏的形态和腐蚀区的分布,主要有全面腐蚀和局部腐蚀。
全面腐蚀又叫均匀腐蚀,是指在整个金属表面上基本上是均匀的腐蚀,钢铁构件在大气、海水及稀的还原性介质中的腐蚀一般属于全面腐蚀。
在应用耐蚀材料时,应以抗均匀腐蚀作为主要的耐蚀性能依据,在特殊情况下才考虑某些抗局部腐蚀的性能。
局部腐蚀又称不均匀腐蚀,是指金属表面的某些部分的腐蚀,如点蚀、缝隙腐蚀、应力腐蚀、晶间腐蚀、表面下腐蚀、孔蚀、膜孔型腐蚀等,虽然重量损失比均匀腐蚀小,但因可导致金属结构的不紧密或穿漏现象,故其危险性较大。
下面,将对几种典型的腐蚀类型进行详细说明。
(1)点蚀点蚀又称坑蚀和小孔腐蚀。
点蚀有大有小,一般情况下,点蚀的深度要比其直径大的多。
点蚀经常发生在表面有钝化膜或保护膜的金属上。
由于金属材料中存在缺陷、杂质和溶质等的不均一性,当介质中含有某些活性阴离子(如Cl-)时,这些活性阴离子首先被吸附在金属表面某些点上,从而使金属表面钝化膜发生破坏。
一旦这层钝化膜被破坏又缺乏自钝化能力时,金属表面就发生腐蚀。
这是因为在金属表面缺陷处易露出机体金属,使其呈活化状态,而钝化膜处仍为钝态,这样就形成了活性-钝性腐蚀电池,由于阳极面积比阴极面积小得多,阳极电流密度很大,所以腐蚀往深处发展,金属表面很快就被腐蚀成小孔,这种现象被称为点蚀。
在石油、化工的腐蚀失效类型统计中,点蚀约占20%~25%。
流动不畅的含活性阴离子的介质中容易形成活性阴离子的积聚和浓缩的条件,促使点蚀的生成。
粗糙的表面比光滑的表面更容易发生点蚀,此外PH值降低、温度升高都会增加点蚀的倾向。
氧化性金属离子(如Fe3+、Cu2+、Hg2+等)能促进点蚀的产生。
但某些含氧阴离子(如氢氧化物、铬酸盐、硝酸盐和硫酸盐等)能防止点蚀。
点蚀虽然失重不大,但由于阳极面积很小,所以腐蚀速率很快,严重时可造成设备穿孔,使大量的油、水、气泄漏,有时甚至造成火灾、爆炸等严重事故,危险性很大。
点蚀会使晶间腐蚀、应力腐蚀和腐蚀疲劳等加剧,在很多情况下点蚀是这些类型腐蚀的起源。
(2)缝隙腐蚀在电解液中,金属与金属或金属与非金属表面之间构成狭窄的缝隙,缝隙内有关物质的移动受到了阻滞,形成浓差电池,从而产生局部腐蚀,这种腐蚀被称为缝隙腐蚀。
缝隙腐蚀常发生在设备中法兰的连接处,垫圈、衬板、缠绕与金属重叠处,它可以在不同的金属和不同的腐蚀介质中出现,从而给生产设备的正常运行造成严重障碍,甚至发生破坏事故。
对钛及钛合金来说,缝隙腐蚀是最应关注的腐蚀现象。
介质中,氧气浓度增加,缝隙腐蚀量增加;PH值减小,阳极溶解速度增加,缝隙腐蚀量也增加;活性阴离子的浓度增加,缝隙腐蚀敏感性升高。
但是,某些含氧阴离子的增加会减小缝隙腐蚀量。
(3)应力腐蚀材料在特定的腐蚀介质中和在静拉伸应力(包括外加载荷、热应力、冷加工、热加工、焊接等所引起的残余应力,以及裂缝锈蚀产物的楔入应力等)下,所出现的低于强度极限的脆性开裂现象,称为应力腐蚀开裂。
应力腐蚀开裂是先在金属的腐蚀敏感部位形成微小凹坑,产生细长的裂缝,且裂缝扩展很快,能在短时间内发生严重的破坏。
应力腐蚀开裂在石油、化工腐蚀失效类型中所占比例最高,可达50%。
应力腐蚀的产生有两个基本条件:一是材料对介质具有一定的应力腐蚀开裂敏感性;二是存在足够高的拉应力。
导致应力腐蚀开裂的应力可以来自工作应力,也可以来自制造过程中产生的残余应力。
据统计,在应力腐蚀开裂事故中,由残余应力所引起的占80%以上,而由工作应力引起的则不足20%.应力腐蚀过程一般可分为三个阶段。
第一阶段为孕育期,在这一阶段内,因腐蚀过程局部化和拉应力作用的结果,使裂纹生核;第二阶段为腐蚀裂纹发展时期,当裂纹生核后,在腐蚀介质和金属中拉应力的共同作用下,裂纹扩展;第三阶段中,由于拉应力的局部集中,裂纹急剧生长导致零件的破坏。
在发生应力腐蚀破裂时,并不发生明显的均匀腐蚀,甚至腐蚀产物极少,有时肉眼也难以发现,因此,应力腐蚀是一种非常危险的破坏。
(4)晶间腐蚀晶间腐蚀是金属材料在特定的腐蚀介质中,沿着材料的晶粒间界受到腐蚀,使晶粒之间丧失结合力的一种局部腐蚀破坏现象。
受这种腐蚀的设备或零件,有时从外表看仍是完好光亮,但由于晶粒之间的结合力被破坏,材料几乎丧失了强度,严重者会失去金属声音,轻轻敲击便成为粉末。
据统计,在石油、化工设备腐蚀失效事故中,晶间腐蚀约占4%~9%,主要发生在用轧材焊接的容器及热交换器上。
一般认为,晶界合金元素的贫化是产生晶间腐蚀的主要原因。
通过提高材料的纯度,去除碳、氮、磷和硅等有害微量元素或加入少量稳定化元素(钛、铌),以控制晶界上析出的碳化物及采用适当的热处理制度和适当的加工工艺,可防止晶间腐蚀的产生。