世界各地自然环境腐蚀严酷度腐蚀等级
第五周 自然环境中的腐蚀
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• 海水腐蚀的特点
(1)
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(4)
由于海水导电性好，腐蚀电池中的欧姆电阻 很小，因此异金属接触能造成阳极性金属发 生显著的电偶腐蚀破坏。 海水中含有大量氯离子，容易造成金属钝态 局部破坏。 碳钢在海水中发生吸氧腐蚀，凡是使氧极限 扩散电流密度增大的因素，如充气良好，流 速增大，都会使碳钢腐蚀速度增大。 海洋环境的腐蚀分为几个区域
2 特点 （1）干大气腐蚀：纯的化学作用，腐蚀速度小，破 坏性非常小。 （2）大气腐蚀发生在金属表面上存在的水膜中时， 由电化学腐蚀引起的。 ① 不同于金属沉浸在电解液中的电化学腐蚀 是吸氧腐蚀—不是析氢腐蚀 ② 水膜（相对湿度100%）中的杂质（O2 、CO2 、 HCl、 SO2 及盐类等），形成电解质溶液，促进 水膜下金属腐蚀。
1 淡水腐蚀的特点 淡水中钢铁的电化学腐蚀通常是受溶解氧的去 极化作用所控制的。 阳极反应：Fe→Fe2++2e 阴极反应：O2+2H2O+4e→4OH-（吸氧过程） 溶液中： Fe2++2OH- →Fe(OH)2 Fe(OH)2 +O2→Fe2O3.H2O或 FeO.OH
2 影响淡水腐蚀的主要因素
（1）减少含有氯化物环境中的氧含量； （2）用于工业循环冷却水系统时，调整和稳 定水中溶解盐类的成分； 水质稳定处理：加入一定量阻垢剂、缓蚀剂 和杀菌剂防止腐蚀。 （3）采用涂料及镀层保护； （4）采用阴极保护。
混凝土在水中的腐蚀
混凝土是由黏土与石灰石等烧制而成的普通水泥 构成的，为了增加强度，通常内部加入钢筋。 水泥主要成分：CaO及SiO2等（复杂化合物）； 特点：强碱性，对常温碱液有良好耐蚀性，不耐 酸，耐水性很好，可溶性盐类对水泥有侵蚀作用， 但对盐类溶液的耐蚀性不同。 混凝土中钢筋的腐蚀取决于氧的去极作用，可形 成氧的浓差腐蚀，使缝内钢筋加速腐蚀。 防止：采用涂料保护，或用表面非金属覆盖层。
自然环境中的腐蚀汇总概要
图5-2 大气腐蚀锈层形成后腐蚀 机理的Evans模型
当锈层干燥时，即外部气体相对湿度下降时，锈层和底部基 体金属的局部电池成为开路，在大气中氧的作用下锈层内的Fe2+ 重新氧化成Fe3+，即发生反应： 4 Fe3O4 + O2 + 6H2O → 12FeOOH
因此，在干湿交替的情况下，带有锈层的钢腐蚀被加速。
（2）潮大气腐蚀 当大气中的相对湿度足够高(但低于100%），在金属表面存在 着肉眼看不见的薄液膜时所发生的腐蚀称为潮大气腐蚀。 特点： 水膜达几十到几百个水分子层厚， 约10nm-1μm 形成了连续的电解液薄膜（II区） 膜较薄，氧易于扩散进入界面 电化学腐蚀，腐蚀速度急剧增大 案例： – 铁在没有雨雪淋到时的生锈
引言
金属材料在自然环境中的腐蚀是最为普遍的腐蚀现象。
2018年11月9日
自然环境即是指与自然界陆、海、空相对应的土壤、海水 （包括淡水）和大气，及与三者都有关系并广泛存在的微生物。
腐蚀的特点会因环境或介质的改变而不同，从原理上来说， 金属在自然环境中的腐蚀属于电化学腐蚀的范畴，因此腐蚀的基 本过程应该遵循电化学规律。
2018年11月9日
5.1 大气腐蚀
5.2土壤腐蚀 5.3 淡水和海水腐蚀
5.4 微生物腐蚀
2018年11月9日
5.1 大气腐蚀
5.1.1 大气腐蚀的定义和特点 5.1.2 大气腐蚀的分类 5.1.3 大气腐蚀机理 5.1.4 大气腐蚀的影响因素 5.1.5 防止大气腐蚀的措施
2018年11月9日
（3）湿大气腐蚀 当空气湿度接近于100%，以及当水以雨、雪、水沫等形式直 接落在金属表面上时，金属表面便存在着肉眼可见的凝结水膜，此 时发生的腐蚀称为湿大气腐蚀。 特点： 水膜较厚，约为1μm-1mm 随着水膜加厚，氧扩散困难 腐蚀速度下降（III区）
金属腐蚀与防护自然环境中的腐蚀概论
▪ 不均匀性： 土粒、气孔、水分、结构紧密程度差异，不同性 质的土壤交替更换等；
▪ 相对固定性：土壤的固体部分不动，气相和液相 有限运动。
土壤腐蚀的电极过程
阳极过程 1.在潮湿土壤中的阳极过程类似于在溶液中阳 极过程腐蚀； 2.在干燥且透气性良好的土壤中，阳极过程接 近于大气腐蚀的阳极过程。
大气中腐蚀性杂质及其典型浓度
大气腐蚀的分类
金属表面液膜的厚度对大气腐蚀的速度 有非常大的影响
根据金属表面潮湿度－电解液膜层的存 在状态，把大气腐蚀分为三类： 1.干大气腐蚀
2.潮大气腐蚀
3.湿大气腐蚀
干大气腐蚀
定义： 在空气非常干燥的条件下，金属表面
不存在液膜层的腐蚀。
特点： 吸附的水膜厚度10nm，无连续的电解
▪ 温度 :
环境温度越高，越容易结露,大气腐 蚀速度较大。
▪ 大气成分 :
大气中的污染物:
硫化物－SO2、SO3、H2S 氮化物－NO、NO2、NH3 碳化物－CO、CO2 固体污染物－盐颗粒、沙粒和灰尘等
▪ 大气成分中SO2的影响 :
1、SO2吸附在金属表面
Fe SO2 O2 FeSO4
-FeOOH 和钢基体间存在非晶产物层， 产物层转变为 -FeOOH。
工业大气环境中耐候钢锈层稳定化过程示意图
大气腐蚀的影响因素
▪ 相对湿度 : 在一定温度下大气中实际水蒸汽压力与
饱和水蒸汽压力之比。 ▪ 临界湿度:
腐蚀速度开始急剧增加的湿度. 钢铁、Cu、Ni、Zn等金属的临界湿度约为 50－70％之间。
阳极反应发生在金属／Fe3O4界面上：
Fe Fe2 2e
腐蚀等级划分标准
腐蚀等级划分标准是根据腐蚀速率和腐蚀程度来划分的。
一般来说，腐蚀等级可以分为以下几类：
1.轻微腐蚀：腐蚀速率较低，对设备或结构的影响较小，一般不需要采取特殊
措施。
2.中度腐蚀：腐蚀速率适中，对设备或结构有一定的影响，需要采取一些防护
措施。
3.严重腐蚀：腐蚀速率较高，对设备或结构的影响较大，需要采取有效的防护
措施，并定期检查和维修。
4.非常严重腐蚀：腐蚀速率极高，对设备或结构的影响非常大，需要立即采取
有效的防护措施，并进行紧急维修。
在腐蚀等级划分标准中，还考虑了腐蚀介质、温度、湿度、压力等因素对腐蚀速率和腐蚀程度的影响。
因此，在进行腐蚀等级划分时，需要根据具体情况进行综合考虑。
总之，腐蚀等级划分标准是评估设备或结构受腐蚀影响程度的重要工具，有助于确定合适的防护措施和维修计划。
腐蚀性分级
腐蚀性分级
腐蚀性分级（Corrosiveness classification）是根据腐蚀性介质对建筑材料破坏的程度，即外观变化、重量变化、强度损失以及腐蚀速度等因素，综合评定腐蚀性等级，并划分为：强腐蚀、中等腐蚀、弱腐蚀、无腐蚀四个等级。
腐蚀性介质按其对建筑的腐蚀可分为气态介质、腐蚀性水、酸碱盐溶液、固态介质和污染土五种；各种介质应按其性质、含量划分类别。
生产部位的腐蚀性介质类别，应根据生产条件确定。
各种介质对建筑材料长期作用下的腐蚀性，可分为强腐蚀、中等腐蚀、弱腐蚀、无腐蚀四个等级。
多种介质同时作用时，腐蚀性等级应取最高者。
c1-c5防腐等级划分标准
C1-C5防腐等级划分标准是指对各种设备和材料耐腐蚀性能的分级标准，其中C1、C2、C3、C4和C5分别代表不同的耐腐蚀等级。
C1级：这是最高的耐腐蚀等级，设备或材料在强腐蚀环境下仍能保持完好无损。
通常用于化工、海洋、制药等高腐蚀性行业。
C2级：这一等级的设备或材料具有较强的耐腐蚀性能，能够在中度腐蚀环境下长期使用。
通常用于食品、能源、电子等领域。
C3级：此等级的设备或材料具有一定的耐腐蚀性能，适用于轻度腐蚀环境。
常见于建筑、交通、纺织等行业。
C4级：这个等级的设备或材料耐腐蚀性能一般，适用于对耐腐蚀要求不高的环境。
通常用于家用电器、日常用品等领域。
C5级：这是最低的耐腐蚀等级，设备或材料几乎没有任何耐腐蚀性能，极易受到腐蚀。
通常不适用于工业领域，仅适用于对耐腐蚀要求非常低的情况。
根据不同的防腐等级划分标准，我们可以更好地选择适合各种不同腐蚀环境的设备和材料，从而保证生产和生活安全，提高经济效益和社会效益。
同时，这种分级标准也有助于推动防腐技术和材料的发展，促进工业技术的进步和创新。
c5防腐等级标准
c5防腐等级标准
C5防腐等级是针对特定材料、受潮条件评定的防腐等级，用于衡
量钢制非金属外壳具有的防腐能力。
C5防腐等级标准主要适用于海拔高度超过1500m的地区，腐蚀性
化学物质的浓度超过80mg/m³的工厂和海洋环境。
该等级要求材料在
海洋环境和腐蚀性气体环境中，实际使用时间不超过6年，外表面不
受腐蚀。
这里标准分为4个级别，具体如下：
一级：外表面在盐雾环境中能得到完全保护，比较适合在空气中
悬浮的粉尘、溶液和气体的环境中。
二级：外表面可达到有效保护，比较适合在潮湿空气或水蒸气中
悬浮的粉尘、溶液和气体的环境中。
三级：外表面可达到相当优秀的保护，比较适合在湿润空气和水
蒸气中悬浮的粉尘、溶液和气体的环境中。
四级：外表面可达到很好的保护，比较适合在高湿度空气和水蒸
气中悬浮的粉尘、溶液和气体的环境中。
此外，C5等级还定义了一些外部环境的环境条件，例如温度范围、盐雾浓度、风速等。
这些数据必须满足给定的C5级标准，才能获得真
正的防腐作用。
大气腐蚀环境分类
大气腐蚀环境分类材料在不同大气环境中的腐蚀破坏程度差异很大，例如，距海24.3米处的钢腐蚀速度为距海243.8米处的大约12倍。
试验表明，若以Q235钢板在我国拉萨市大气腐蚀速率为1，则青海察尔汉盐湖大气腐蚀速率为4.3，广州城市为23.9，湛江海边为29.4，相差近30倍。
因此，在防腐蚀工程设计和制定产品环境适应性指标时，均需按大气腐蚀环境分类进行。
大气环境分类一般有两种方法，一种是按气候特征划分，即自然环境分类；另一种是按环境腐蚀严酷性划分。
后者更接近于应用实际而被普遍采用。
国际标准ISO9223～9226便是根据金属标准试片在环境中自然暴露试验获得的腐蚀速率及综合环境中大气污染物浓度和金属表面润湿时间进行分类。
将大气按腐蚀性高低分为5类，即：C1：很低C2：低C3: 中C4：高C5：很高在涂料界，国际标准化组织又颁布了更有针对性的标准：ISO12944-1～8:1998 《色漆和清漆─保护漆体系对钢结构的防腐保护》（Paints and varnishes ─ Corrosion protection of steel structures by protective paint systems）［。
这是一部在国际防腐界通行的、权威的防护涂料与涂装技术指导性国际标准。
目前，在国内涂料、涂装行业、腐蚀与防护行业及相关设计研究院所、高等学校，在重大防腐工程设计、招投标及施工过程中都使用到这一综合性标准。
标准共分八个部分：第1部分总则第2部分环境分类第3部分设计上的考虑第4部分表面类型与表面处理第5部分保护漆体系、第6部分试验方法第7部分涂漆工艺第8部分新工程和维护工作规范的制定。
其中第2部分系统地介绍了大气腐蚀环境分类。
而导致腐蚀产生的环境因素主要有大气、各类水质和土壤三方面，所以标准规定了大气腐蚀环境级别和钢结构在水下和土壤中的腐蚀环境分类。
参照ISO12944-5，就可以针对某种腐蚀环境设计涂装系统。
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按ISO9223~9226的规定对世界各地51个地区环境腐蚀严酷度进行分类，其结果见表1
表1 世界各地环境腐蚀严酷度腐在不同环境中的腐蚀破坏程度随环境介质和环境因素的不同而存在很大差别，准确评价和描述环境的腐蚀行为是产品正确选材和提高产品的使用寿命的重要保证，环境腐蚀严酷度分类分级技术正是基于这种需要而发展起来的，几十年来，人们在大气、海水、土壤三个领域发展了多种环境腐蚀严酷度分类分级技术。