油田水腐蚀原理
油田余热换热装置腐蚀结垢机理及防护措施
油田余热换热装置腐蚀结垢机理及防护措施油田余热换热装置腐蚀结垢机理及防护措施摘要：油田余热换热装置在油田生产中起着至关重要的作用。
然而，腐蚀和结垢问题给其运行带来了极大的困扰。
本文对油田余热换热装置的腐蚀和结垢机理进行了探讨，并提出了相应的防护措施，以期能够降低装置运行中的损失，提高其使用寿命。
一、引言在油田生产中，油田余热换热装置扮演着至关重要的角色。
该装置可以通过回收和利用油田产生的余热，以提高能源利用效率。
然而，由于油田产生的热能和介质本身的特性，油田余热换热装置容易出现腐蚀和结垢问题，严重影响其正常运行和使用寿命。
因此，了解其腐蚀和结垢机理，并采取有效的防护措施，对于提高设备的使用寿命和经济效益具有重要意义。
二、腐蚀机理1. 化学腐蚀：油田余热换热装置经常与含有酸性成分的介质接触，容易发生化学腐蚀。
酸性介质会与金属产生化学反应，形成金属离子或金属化合物，进而腐蚀设备。
另外，介质中的氧和水也能加速金属的腐蚀速度。
2. 电化学腐蚀：油田介质的电导率较高，容易形成腐蚀电池，加剧设备的腐蚀。
例如，当金属表面存在阳极和阴极区域时，阳极会发生氧化反应，阴极则会发生还原反应，从而产生电流，加速金属的腐蚀速度。
三、结垢机理1. 水垢：水中存在的溶解固体物质在高温下会析出形成水垢。
这些水垢可以来自水中溶解的钙、镁、硫酸盐等物质。
水垢的形成会减弱热传导能力，降低换热效率，从而影响装置的运行。
2. 油垢：油田介质中含有大量的油脂和胶体颗粒，这些物质容易附着在管道表面上形成油垢。
油垢的形成不仅减缓了热传导速度，还降低了换热效率，增加了设备的能耗。
四、防护措施1. 物理防护：合理设计和安装防护设备，如沉淀器、过滤器、过滤网等，能够有效阻止颗粒物质进入装置内部，减少结垢发生的可能性。
2. 化学防护：采用化学处理剂或添加剂，例如缓蚀剂、抑制剂等，将其添加到介质中，能够减缓金属的腐蚀速度。
但需要注意选择合适的添加剂，避免对油田生产造成其他不良影响。
油田注水管道的腐蚀因素及防腐措施
油田注水管道的腐蚀因素及防腐措施油田注水管道的腐蚀是指在石油开采过程中，由于多种因素的作用，导致管道表面物质的变质和结构的破坏。
腐蚀使得管道的使用寿命减少，造成设备维修和更换的成本增加，同时也会对环境造成较大的污染。
为了延长油田注水管道的使用寿命，保证开采过程的顺利进行，需要采取一系列的防腐措施。
油田注水管道的腐蚀主要受到以下几个方面的因素影响：1.介质因素：油田注水管道运输的水质和注入井底的地层水质，包含各种酸性、碱性、含氯离子和硫化物等物质，对管道的腐蚀起着重要作用。
含氯离子和硫化物是腐蚀的主要成分，会与管道材料及周围环境发生化学反应，破坏管道的结构。
2.环境因素：油田注水管道所处的环境条件也会对其腐蚀起到一定的影响，如地下水、土壤、空气中的湿度和温度变化等。
当管道暴露在潮湿的环境中，水分会与管道表面的氧气发生反应，形成氧化物，导致管道腐蚀。
3.电化学因素：油田注水管道中由于金属的电化学反应而引起的腐蚀称为电化学腐蚀。
在注水管道中，由于各种金属之间可能存在电位差，当管道表面存在电解质时，就会形成一个由阴极和阳极组成的电池，管道表面的金属就会发生腐蚀。
1.选择合适的材料：选用耐腐蚀性能好、化学稳定性高的材料，如不锈钢、合金钢等，可以有效地减少管道的腐蚀。
对于特殊的环境条件，可以采用涂层或内衬等措施加强保护。
2.阴极保护：通过在管道表面附加一个电位较负的金属，以阴极保护管道的金属材料，减少腐蚀的发生。
常见的阴极保护方式有牺牲阳极法和外电流法。
3.涂层保护：将防腐涂料或抗腐蚀涂料涂在管道表面，形成一个保护层，隔绝管道与外界的接触，减少腐蚀的发生。
常见的涂层材料有环氧树脂、聚氨酯等。
4.定期检查和维护：对油田注水管道进行定期检查，及时发现和修复管道的损坏和腐蚀现象，延长管道的使用寿命。
做好管道的维护工作，保持管道表面的清洁和干燥，避免潮湿环境的侵蚀。
5.科学管理：制定科学的防腐措施和管理规范，提高管道的使用效率和安全性。
高含水油田注水系统腐蚀分析及控制对策
响 因 素 及 其 机 理 ， 提 出 了控 制 注 水 系统 腐 蚀 的 切 实 可 行 的 技 术 对 策 。 并 关 键 词 ： 含 水 期 ； 水 系 统 ； 蚀 ； 理 分 析 ； 制 对 策 高 注 腐 机 控
在 油 田开 发 过 程 中 注 水 系 统 腐 蚀 问 题 是 直 接 影 响 油 田 开 发 正 常 运 行 和 安 全 生 产 的 重 大 问 题 “ 。 随
寻 找 到 不 同 区 块 腐 蚀 严 重 的 原 因 及 规 律 ， 能 有 的 才 放 矢 的 采 取 相 应 的 防 腐 措 施 ， 根 本 上 解 决 腐 蚀 问 从 题 。 本 文 针 对 大 庆 油 田采 油 五 厂 某 注 水 系 统 腐 蚀 现 状 ， 析 了 油 田 注水 系统 水 质 、 响 因素 及其 机 理 ， 分 影 提 出 了 对 应 控 制 措 施 ， 油 田 的 注 水 系 统 防腐 工 作 为 提供 了有力 依据 。 １ 注水系 统腐 蚀 的影响 因素 及机理 分析
（ 、 、 一） 腐 蚀 速 率 的 影 响 较 显 著 ， 浓 度 Ｃａ Ｎａ Ｃ１ 对 高 氯离 子 异致 材 料局 部 腐 蚀 的发 生 ， 水设 备 的 腐蚀 注 速 率 随 Ｃｌ 浓 度 的 增 加 呈 先 升 后 降 的 抛 物 线 形 式 ， 一 这
是 电 导 率 和 溶 解 氧 共 同 作 用 的 结 果 。 即 随 氯 离 子 浓 度 增 加 ， 质 电 导 率 增 加 ， 蚀 速 率 随 之 增 加 ＿当 氯 介 腐 离 子 浓 度 增 加 至 ４ ０ ｍｇ Ｉ ０ ０ ／ 左 右 时 ， 解 氧 含 量 减 溶
Ｎａ ＣＯ。 合 型 水 质 ， 含 盐 量 增 加 了 水 的 导 电 性 ， ｌ ｉ 混 高 使 注 水 的腐 蚀 性 相 应 增 强 。 外 ， 田产 出 液 中 存 在 此 油
油气田气田腐蚀与防腐技术
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二、油气田腐蚀腐蚀机理、现象及分类
（5）氧腐蚀 • 在注入水或者注入的其他工作液中，不可避免的要混 入氧。发生吸氧腐蚀。
2Fe+2H2O+O2=2Fe(OH)2
4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3 Fe(OH)3 Fe2O3· xH2O
钢铁的吸氧腐蚀示意图 中原油田采油院
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二、油气田腐蚀腐蚀机理、现象及分类 （7）腐蚀性组分相互作用及对腐蚀的影响
（a）硫化氢和二氧化碳共存对腐蚀的影响 • H2S和CO2共同存在下具有协同作用，CO2的存 在可以降低pH值，提高硫化物应力腐蚀的敏感性； H2S可以破坏CO2腐蚀产生的保护膜，使得腐蚀速 度持续增加，并作为毒化剂，加速CO2腐蚀过程中 产生的氢原子进入钢材基体。 同时具有H2S和CO2腐蚀的特点，也包括一些 共同作用下的特点。但最重要的还是需要防止H2S 引起的脆性开裂。
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一、腐蚀简介 氢与腐蚀：
金属基体 氢进入
表面能降低
原子键合力降低 晶格膨胀
更易断裂 更易腐蚀
油田注水工艺及原理
35，38，45，51，57
35，38，45，51，57
127
127
Φ114 ×4
Φ114 ×4
Φ60.3 ×11
Φ88.9 ×12
110
185
380
380
1480 3650 ×2100 ×1765
6200
1480 3450 ×2020 ×1840
4600
1470 3450 ×2500 ×1840
7000
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第二部分 油田注水地面主要设备及管理
三、柱塞泵的使用及维护
2、运转中的维护
（1）新安装的泵连续运转5天后应换机油一次，经15天再换机油一次， 以后每三个月换一次机油。
（2）在运转中应经常观察压力表的读数。 （3）润滑油的温度不应超过30度。 （4）当油面低于油标时，应添加同种机油至要求高度。 （5）阀有剧烈的敲击声或传动部分的零件温升过高时，应停机检查。 （6）定期检查电器设备的连接及绝缘情况。 （7）详细记录在运转过程中和修理中的情况。
开发对注入水水质、
压力及水量的要
求；
；
2、管理方便、维
修量小、容易实现
自动化；
；
3、节省钢材及投 资、施工量小； ；
4、能注清水和含 油污水，既能单注 又能混住。 ；
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第一部分
油田注水地面工艺流程
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第一部分
油田注水地面工艺流程
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第一部分 油田注水地面工艺流程
二、水质及标准
1、注水水质 注水水源除要求水量充足、取水方便和经济合理外，还必须符合以下基 本要求： （1）水质稳定，与油层水相混不产生沉淀； （2）水注入油层后不使粘土产生水化膨胀或产生悬浊； （3）不得携带大量悬浮物，以防堵塞注水井渗滤通道； （4）对注水设施腐蚀性小； （5）当一种水源量不足，需要第二种水源时，应首先进行室内试验， 证实两种水的配伍性好，对油层无伤害才可注入。
浅谈油田管道腐蚀及防腐应对措施
浅谈油田管道腐蚀及防腐应对措施随着石油工业的迅速发展，埋设在地下的油、气、水管道等日益增多。
地埋管道会因为土壤腐蚀形成管线设备穿孔，从而造成油、气、水的跑、冒、滴、露。
这不仅造成直接经济损失，而且可能引起爆炸、起火、环境污染等，产生巨大的经济损失。
本文对管道腐蚀危害做了简要说明，并结合日常生产中管道腐蚀的情况，对其腐蚀机理做了进一步的阐述。
结合腐蚀机理提出防腐应对措施，并进一步介绍了新型防腐技术，为今后油田管道设备防腐工作提供了一定的工作方向。
标签：腐蚀;腐蚀危害;腐蚀机理;防腐措施一、石油管道腐蚀的危害我们把石油生产过程中原油采出液、伴生气等介质在集输过程中对油井油套管、油站内、回注管网等金属管线、设备、容器等形成的内腐蚀以及由于环境，例如土壤、空气、水分等造成的外腐蚀统称为油气集输系统腐蚀。
油气集输系统腐蚀中的内腐蚀一般占据腐蚀伤害的主要地位。
针对腐蚀研究，在整个生产系统中，不同的位置及生产环节其所发生的的腐蚀也有所不同，并且腐蚀特征及腐蚀影响因素也有所不同。
因此防腐工作是油田生产中的重要措施。
据不完全统计截止目前，我国输油管道在近20年的时间里，共发生大小事故628起，其中包括线上辅助设备故障190 起，其它自然灾害70 起，有368 起属管体本身的事故。
根据近年的调查发现：影响管线寿命和安全性的因素中，腐蚀占36.4%，机械和焊缝损伤占14.4%，操作失误占35.0%，第三方破坏占14.2%.因此，腐蝕是事故的主要原因。
[1]二、管道腐蚀的机理理论（1）土壤腐蚀土壤腐蚀是电化学腐蚀的一种，土壤的组成比较复杂，其多为复杂混合物组成。
并且土壤颗粒中充满了空气、水及各类盐从而使土壤具有电解质的特征，根据土壤腐蚀机理，我们将土壤腐蚀电池大致分为两类：第一种为微电池腐蚀，也就是我们常说的均匀腐蚀。
均匀腐蚀是因为微阳极与微阴极十分接近，这样的距离在腐蚀过程中不依赖土壤的电阻率，只是由微阳极与微阴极决定电极过程。
油气田的腐蚀与防护 ppt课件
（a）
（b）
图2.1 P110试样表面腐蚀产物膜结构和特征。（a）呈现蜂窝状腐 蚀，（b）口小底大烧瓶型
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16
5. 温度对二氧化碳腐蚀机理的影响
低温，腐蚀产物膜 中 温 ， 100oC 左 右 ，高 温 ， 约 大 于
少，均匀腐蚀
膜局部破裂，局部 150oC ， 膜 致 密 ，
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3.二氧化碳腐蚀常见形态
– 国际研究普遍认为：
CO2局部腐蚀有以下三种典型机理 – 台地状腐蚀 – 蜗旋状腐蚀 – 点状腐蚀 – 我们研究发现，腐蚀后试样表面呈现为图2.1所示的蜂窝状和 底 大口小的烧瓶型点状腐蚀
ppt课件
14
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4.微观腐蚀形态
（a）
闭塞电池效应很强：外大阴极，
(1-1)
ppt课件
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几种典型腐蚀介质的腐蚀速率对比图
ppt课件
11
三 二氧化碳腐蚀简介
1. 反应机理： 阳极反应机理 Fe=Fe2+ +2e
Fe + HCO3-=FeCO3 +2e+H+ Fe+CO32-=FeCO3 +2e 也有认为初始腐蚀产物为Fe(OH)2，或Fe(HCO3)2 Cr+ 3OH- =Cr(OH)3+ 3e
» —— 高温和/或高压环境
» —— H2S、CO2、O2、Cl-和水分是主要腐蚀物质
» H2S、CO2、O2 是 腐蚀剂
» 水
是 载体
» Cl-
是 催化剂
– 就H2S、CO2和O2三种腐蚀剂来说，其腐蚀速率相对
油田管道腐蚀的原因及解决办法
编号：SY-AQ-00874( 安全管理)单位：_____________________审批：_____________________日期：_____________________WORD文档/ A4打印/ 可编辑油田管道腐蚀的原因及解决办法Causes and solutions of oil field pipeline corrosion油田管道腐蚀的原因及解决办法导语：进行安全管理的目的是预防、消灭事故，防止或消除事故伤害，保护劳动者的安全与健康。
在安全管理的四项主要内容中，虽然都是为了达到安全管理的目的，但是对生产因素状态的控制，与安全管理目的关系更直接，显得更为突出。
一、金属腐蚀原理（一）金属的腐蚀；金属的腐蚀是指金属在周围介质作用下，由于化学变化、电化学变化或物理溶解作用而产生的破坏。
（二）金属腐蚀的分类1．据金属被破坏的基本特征分类根据金属被破坏的基本特征可把腐蚀分为全面腐蚀和局部腐蚀两大类：（1）全面腐蚀：腐蚀分布在整个金属表面上，可以是均匀的，也可以是不均匀的。
如碳钢在强酸中发生的腐蚀即属此例。
均匀腐蚀的危险性相对较小，因为若知道了腐蚀的速度，即可推知材料的使用寿命，并在设计时将此因素考虑在内。
（2）局部腐蚀：腐蚀主要集中在金属表面某一区域，而表面的其他部分几乎未被破坏。
例如点蚀、孔蚀、垢下腐蚀等。
垢下腐蚀形成的垢下沟槽、块状的腐蚀，个易被发现，往往是在清垢后或腐蚀穿孔后才知道。
局部腐蚀的危害性极大，管线、容器在使用较短的时间内造成腐蚀穿孔，致使原油泄漏，影响油田正常生产。
2．据腐蚀环境分类按照腐蚀环境分类，可分为化学介质腐蚀、大气腐蚀、海水腐蚀、土壤腐蚀。
这种分类方法有助于按金属材料所处的环境去认识腐蚀。
3．据腐蚀过程的特点分类按照腐蚀过程的特点分类，金属的腐蚀也可按化学腐蚀、电化学腐蚀、物理腐蚀3种机理分类。
（1）金属的化学腐蚀：金属的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。
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金属材料在腐蚀体系中的行为，还与其化学成分、 金相结构、力学性质等因素有关。金属材料在介质中 的腐蚀行为基本上由它的化学成分所决定。
5
11.1.4 腐蚀的危害
2. 阴极过程（还原反应） 腐蚀电池的阴极过程，指电解质溶液中的氧化
剂与金属阳极溶解后释放出来，并与转移到阴极区 的电子相结合的反应过程。
溶液中能在阴极区吸收电子而发生还原反应的 氧化性物质，在腐蚀学上称阴极去极化剂，简称去 极化剂。
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在酸性环境中腐蚀的：2H＋＋2e 电池反应：Fe ＋2H＋
H2 Fe2＋＋H2
注水管线中腐蚀的电极反应：
阳极反应：2Fe
2 Fe2＋＋4e
＋） 阴极反应：O2＋2H2O＋4e 电池反应：2Fe＋O2＋2H2O
4OH－ Fe2＋＋4OH－
H+和O2是阴极去极化剂 19
2. 阴极过程（还原反应） ✓ 氢离子还原反应或析氢反应
2H++2eH2 此反应电极电势较低的金属在酸性介质中腐蚀 是常见的阴极去极化反应。 Zn、Al、Fe等金属的电极电势低于氢的电极电 势，因此这些金属在酸性介质中的腐蚀将伴随氢气 的析出，称为析氢腐蚀。
3
11.1.2金属腐蚀的基本过程 （1）通过对流和扩散作用腐蚀介质向界面 迁移； （2）在相界面上发生反应； （3）腐蚀产物从相界面上迁移到介质中去 或在金属表面上形成覆盖膜。
腐蚀过程还受到离解、水解、吸附和溶
剂化作用等其它过程的影响。
4
11.1.3 金属腐蚀的特点
（1）因金属腐蚀造成的破坏一般先从金属表面开始， 然后伴随着腐蚀过程的进一步发展，腐蚀破坏将扩展 到金属材料的内部，并使金属性质和组成发生改变；
阳极反应通式： Mn+ne+mH2OMn+mH2O+ne
即：金属表面晶格中的金属阳离子，在极性水分子 作用下进入溶液，变成水化阳离子；而电子在阴、 阳极间电势差的作用下通过金属移向阴极，进一步 促进阳极反应的进行。
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1. 阳极过程（氧化反应） 金属阳极溶解过程至少由以下几个步骤组成：
✓ 金属原子离开晶格转变为表面吸附原子； ✓ 表面吸附原子越过双电层进行放电转变为水化阳离子； ✓ 水化金属阳离子从双电层溶液侧向溶液深处迁移。
由于腐蚀电池中阳极区的自由电子移向电极电 势较高的阴极区，使阳极区电子缺乏，而阳极反应 产生的电子又来不及补充，因而阳极发生极化。
由于电流的通过，阳极电势偏离其平衡电势而 向正方向移动的现象，称为阳极极化。
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发生阳极极化的原因：
✓ 活化极化
当金属离子进入溶液的反应速度小于电子由阳极通过导线 流向阴极的速度，则阳极电势向正向移动。这种由阳极过程 进行缓慢而引起的极化，称为活化极化。
的阳极（也称负极）。电化学腐蚀比化学腐蚀普遍得多,腐蚀
的速率一般也快得多。
油田污水中溶解有O2、CO2、其它盐类或酸，可作为电解质 溶液，会在金属表面形成无数个腐蚀电池，它们不停的工作而
使设备腐蚀。
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1. 阳极过程（氧化反应） 腐蚀电池中电极电势较低的金属为阳极，发生
氧化反应。因此，阳极过程就是阳极金属发生电化 学溶解或阳极钝化的过程。
✓ 浓差极化
阳极溶解产生的金属离子，首先进入阳极表面附近的液层 中，使之与溶液深处产生浓差，由于阳极表面金属离子扩散 速度制约，阳极附近金属离子浓度逐渐升高，相当于电极插 入高浓度金属离子的溶液中，导致电势变正，产生阳极极化。
✓ 电阻极化
当金属表面有氧化膜，或在腐蚀过程中形成膜时，膜的电 阻率远高于基体金属，则阳极电流通过此膜时，将产生压降， 使电势显著变正，由此引起的极化，称为电阻极化。
腐蚀所造成的危害不仅使金属材料本身在外形 色泽及机械性能等方面受到破坏，更主要的是使 其制品的质量等级下降以至报废。
因腐蚀而造成的损失是惊人的，每年因腐蚀报 废的钢材设备约相当于当年产量的30%，其中10% 不可回炉再生。
在油气田注水开发中，从油水井地下管柱到地 面管道和储罐以及各种工艺设备都会遭到腐蚀， 严重影响注水开发效果，造成巨大的经济损失。
油田水腐蚀原理
本章主要内容
☆ 腐蚀原理 ☆ 腐蚀类型 ☆ 控制油田水腐蚀的方法 ☆ 缓蚀剂 ☆ 缓蚀机理
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11.1 金属的腐蚀及其危害 11.1.1金属的腐蚀
金属腐蚀是指金属在周围 介质（最常见的是液体和气 体）作用下由于化学、电化 学和物理溶解作用而产生的 破坏。
金属腐蚀的本质都是金属 原子失电子被氧化的过程。
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化学腐蚀
金属与周围介质直接发生氧化还原反应而
引起的腐蚀叫化学腐蚀。
化学腐蚀的腐蚀产物在金属表面形成表面
膜，表面膜的性质决定了化学腐蚀的速度。
化学腐蚀发生在非电解质溶液中或干燥的
气体中，在腐蚀过程中不产生电流。如：钢
铁的高温氧化脱碳、石油或天然气输送管部
件的腐蚀等。
化学腐蚀原理比较简单,属于一般的氧化
➢ 干腐蚀（干燥气体、高温气体） ➢ 湿腐蚀（潮湿和含水介质中） ➢ 无水有机液体和气体中的腐蚀—属于化
学腐蚀，如Al在CCl4和乙醇中的腐蚀 ➢ 熔盐和熔渣中的腐蚀 ➢ 熔融金属中的腐蚀
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11.2 腐蚀的分类
腐蚀机理
➢ 化学腐蚀 ➢ 电化学腐蚀 ➢ 生物腐蚀 ➢ 物理腐蚀
金属由于单纯的物理溶解作用引起的破坏。如热浸 锌用的铁锅，由于液态锌的溶解作用，铁锅很快被 腐蚀。
还原反应。
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电化学腐蚀
金属与电解质溶液发生电化学作用而引起的金属腐蚀。
腐蚀的电化学本质是金属(阳极)释放自由电子，自由 电子通过导体传递到阴极，再由阴极传递到溶液(电介 质导体)中被其它物质吸收的过程。
腐蚀过程是一个发生在金属和溶液界面上的多相界面 反应，同时也是一个多步骤的反应。
电负性较小的金属易失电子，被氧化而腐蚀，是腐蚀电池
外表腐蚀情况
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外表腐蚀情况
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外表腐蚀情况
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11.2 腐蚀的分类
由于腐蚀领域涉及范围极广，腐蚀材料、 腐蚀环境、腐蚀机制也是多种多样，因此有 不同的分类方法：
※腐蚀环境（干腐蚀、湿腐蚀） ※腐蚀机制 ※腐蚀形态类型 ※金属材料 ※应用范围或工业部门 ※防护方法
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11.2 腐蚀的分类
腐蚀环境