非金属材料的腐蚀与防护
不锈钢的电化学腐蚀与防护
不锈钢的电化学腐蚀与防护摘要：本文概述了不锈钢常见的腐蚀类型，分别为均匀腐蚀和局部腐蚀，后者还可细分为晶间腐蚀，点腐蚀，缝隙腐蚀，应力腐蚀破裂等，其中多数腐蚀与电化学腐蚀有关。
同时阐述了极化曲线。
同时针对不锈钢的各种腐蚀类型，总结了不锈钢腐蚀的防护方法。
并讨论了利用电化学腐蚀加速的方法来评价不锈钢电化学腐蚀性能的优缺点。
关键词：不锈钢；腐蚀；电化学腐蚀；防护方法不锈钢的不锈特性是由于钢板表面特殊的钝化保护膜，首先简单介绍一下不锈钢的耐蚀机理，即钝化膜理论。
所谓钝化膜就是在不锈钢表面有一层以Cr(铬)与氧结合的Cr2O3 （三氧化二铬）为主的薄膜它是在金属表面形成厚度约100万分之数mm的非动态皮膜。
由于这个薄膜的存在使不锈钢基体在各种介质中腐蚀受阻，这种现象称为钝化。
这种钝化膜的形成有两种情况，一种是不锈钢本身就有自钝化的能力，这种自钝化能力随铬含量的提高而加强。
另一种较广泛的形成条件是不锈钢在各种水溶液（电解质）中，在被腐蚀的过程中形成钝化膜而使腐蚀受阻。
不锈钢对比炭钢或铝耐蚀性突出优秀，但不是像金或者铂金那样绝对不生锈的金属。
因此研究其电化学腐蚀性能具有很重要的意义。
不锈钢常见的腐蚀类型不锈钢的钝性赋予它极好的耐蚀性，在某些特殊条件下钝性的破坏可导致严重的局部腐蚀。
常见的不锈钢腐蚀可分为两大类[1,2]，即均匀腐蚀和局部腐蚀，后者还可细分为晶间腐蚀，点腐蚀，缝隙腐蚀，应力腐蚀破裂等。
1.1均匀腐蚀是一种最常见的腐蚀形式，由于侵蚀均匀并可预测，因而这类腐蚀的危险性最小，均匀腐蚀的程度取决于钢种和介质条件。
1.2晶间腐蚀是一种局部的选择性的自晶界区发生的腐蚀，它使晶粒之间的结合力受到破坏，不易被察觉，特别是不锈钢类材料，即使晶界腐蚀已发展到相当严重的程度，其表观仍保持光亮无异的原态。
1.3点腐蚀是一种外观隐蔽而破坏性大的局部腐蚀，虽然因点蚀而损失的金属重量很小，但若连续发展，能导致腐蚀穿孔直至整个设备失效。
腐蚀与防护第二讲
第二章 钻井、采油及集输系统的腐蚀与防护 第一节 钻井工程的腐蚀与防护
一、钻井过程中的腐蚀环境 钻井过程中的腐蚀介质主要来自大气、钻井液和地层产出 物，通常是几种组分同时存在。对钻井专用管材、井下工具、井 口装置等金属常见的腐蚀类型有：应力腐蚀、腐蚀疲劳、硫化物 应力开裂、点蚀（坑点腐蚀）、湍流腐蚀（冲蚀）等。 1、钻井液 （1）钻井液组成及温度对腐蚀的影响。
⑤溶解盐类。油田水中含有相当数量的溶解盐，其中 包括K+、Na+、Ca2+、Mg2+、Cl-、SO42-、CO、HCO3-、 Ba2+、Sr2+等。 ⑥pH值。碳钢在碱性水中的均匀腐蚀速率低于酸性水。 然而，在碱性水中，特别是水温较高时，如果出现沉积 物又不加以控制，则将导致严重的局部腐蚀。因此，可 以认为碱性体系将会降低碳钢的均匀腐蚀速率，但有可 能增加局部腐蚀或结垢的危险。 ⑦水温。一般情况下，水温升高，腐蚀速度增大。 ⑧流速。起初由于水的运动携带了更多的氧到达金属 表面而增加了腐蚀速率。在流速高到一定值后，足够的 氧会到达金属表面，可能引起金属表面部分钝化，此时 腐蚀速率会下降。如果流速再进一步增加，饨化膜或腐 蚀产物膜的机械磨损又使腐蚀速率增加。 ⑨空泡磨蚀。
第四节 非金属腐蚀原理及腐蚀评定方法
一、非金属腐蚀原理 非金属的腐蚀一般不是电化学腐蚀，而是纯粹的化学或物理 的作用，这是与金属腐蚀的主要区别。 当非金属材料表面和介质接触后，溶液(或氢气)会逐渐扩散 到材料内部。表面和内部都可能产生一系列变化，如聚合物分子 起了变化，可引起物理机械性能的变化，即强度降低、软化或硬 化等。 非金属因为没有电化学溶解作用，所以，对离子的抵抗力 强，能耐非氧化性稀酸、碱、盐溶液等。 非金属腐蚀破坏的主要特征是：物理、机械性能的变化或外 形的破坏，不一定是失重，往往还会增重。对金属而言，因腐蚀 是金属逐渐溶解(或成膜)的过程，所以失重是主要的。对非金属， 一般不测失重，而以一定时间的强度变化或变形程度来衡量破坏 程度。
化工设备基本知识—金属材料的腐蚀与防护
金属隔离材料有：铜(如镀铜)、镍(如化学镀镍)、铝(如喷铝)、双金 属(如碳钢上压上不锈钢板)、金属衬里(碳钢上衬铅)等。
2．电化学保护：用于腐蚀介质为电解质溶液、发生电 化学腐蚀的场合,通过改变金属在电解质溶液中的电极 电位,以实现防腐。有阳极保护和阴极保护两种方法。
防腐措施：为了防止和减轻化工设备的腐蚀,除应选择合适的 材料制造设备外,还可采取多种措施,如隔离腐蚀介质、电化学 保护及缓蚀剂保护等。
1．隔离腐蚀介质：用耐蚀性良好的隔离材料覆盖在耐蚀性较差的被保 护材料表面,将被保护材料与腐蚀性介质隔开,以达到控制腐蚀的目的隔 离材料有非金属材料和金属材料两大类。
(1) 阳极型缓蚀剂 (2) 阴极型介质的作用下发生破坏称为腐蚀。铁 生锈、铜生绿锈、铝生白斑点等是常见的腐蚀现象。
在化工生产中,由于物料(如酸、碱、盐和腐蚀性气体等)往往具 有强烈的腐蚀性,而化工设备被腐蚀将造成严重的后果，因此化工 腐蚀与防腐问题必须认真对待。
① 阴极保护：是将被保护的金属作为腐蚀电池的阴极, 从而使其不遭受腐蚀。
② 阳极保护：是把被保护的设备接直流电的阳极，让 金属表面生成钝化膜来起保护作用。阳极保护只有 当金属在介质中能钝化时才能应用。
图1-5阴极保护
3．缓蚀剂保护：向腐蚀介质中添加少量的物质,这种物质能够阻滯电化 学腐蚀过程,从而减缓金属的腐蚀,该物质称为缓蚀剂。 缓蚀剂一般分为：
腐蚀的类型:按破坏特征分为均匀腐蚀和局部腐蚀 （见图1-3），按腐蚀机理分为化学腐蚀和电化学腐蚀。
(a)均匀腐蚀
(b)区域腐蚀
(c)点腐蚀
图1-3腐蚀破坏的形
浅谈化工设备腐蚀与防护
浅谈化工设备腐蚀与防护化工设备腐蚀与防护一直是化工行业关注的重要问题，腐蚀不仅会影响设备的使用寿命和性能，还可能对生产安全造成严重影响。
了解腐蚀的原因和防护措施对于化工生产来说至关重要。
本文将就化工设备腐蚀的原因、常见的腐蚀类型、以及防腐保护措施进行一些浅谈。
一、化工设备腐蚀的原因1. 化学物质腐蚀：化工生产中会接触各种酸、碱、盐等化学物质，这些物质具有腐蚀性，直接导致设备材料的腐蚀。
2. 电化学腐蚀：金属设备在化工生产过程中会受到电化学腐蚀的影响，例如金属在电解液中发生腐蚀。
3. 热力腐蚀：高温和高压环境下，金属材料容易发生热力腐蚀，导致设备材料疲劳失效。
4. 机械腐蚀：设备在运行时由于摩擦、冲击等机械作用而引起的腐蚀。
5. 微生物腐蚀：在特定条件下，微生物也会对设备材料进行腐蚀，这种腐蚀往往发生在潮湿、缺氧或有机物富集的环境中。
1. 金属腐蚀：金属设备在化工生产中最为常见的腐蚀类型，包括均匀腐蚀、点蚀、应力腐蚀、疲劳腐蚀等。
2. 混凝土腐蚀：在一些化工生产场所，混凝土设备也会受到酸碱盐等化学物质的腐蚀影响，导致混凝土的破坏。
3. 非金属材料腐蚀：在一些特定的生产环境中，非金属材料也可能会受到腐蚀的影响，例如塑料、橡胶等材料。
1. 材料选择：选择具有良好耐腐蚀性能的材料作为化工设备的构造材料，例如不锈钢、镍合金、塑料等。
2. 表面处理：对设备表面进行特殊处理，如喷涂耐蚀涂层、阳极保护等，能够有效延长设备的使用寿命。
3. 设计防腐：在设备设计阶段就考虑防腐措施，如避免死角积存、增加防腐层厚度、合理布置防腐装置等。
4. 监测与维护：定期对化工设备进行腐蚀监测，及时发现问题并进行维修保养，是防护腐蚀的重要措施。
5. 管道防腐：对化工管道进行定期清洗、内衬耐腐蚀材料、加装防护设施等，是防止管道腐蚀的关键。
在化工生产中，腐蚀与防护问题始终是一个需要重点关注的话题。
加强对腐蚀原因及类型的研究，提高化工设备的抗腐蚀能力，不仅能够延长设备的使用寿命，还能够保障生产的安全与稳定。
材料的腐蚀与防护重点
1.腐蚀：⑴材料的腐蚀：指材料体系与环境之间发生作用而导致材料的破坏或变质的现象⑵金属材料的腐蚀：金属受到环境的高温化学氧化、电化学溶解等作用，使金属单质变为化合物（冶金的逆过程），导致金属受到损失和破坏的现象自然条件下，金属总是存在着自发回归低能稳定态的倾向——与周围介质（通常为氧）反应形成低能态的化合物，在这个过程中，金属失去电子被氧化，发生腐蚀，因此可以将金属腐蚀理解为冶金的逆过程⑶非金属材料的腐蚀：非金属受到环境的化学或物理作用，导致非金属构件变质或破坏的现象。
2.材料体系与环境的作用包括化学反应、电化学反应、物理溶解等。
3.金属及其合金的腐蚀主要是化学和电化学作用引起的破坏，有时伴随有机械、物理或生物作用。
4.材料的破坏：材料的重量损失、开裂、穿孔、溶解、溶胀等。
材料的变质：材料的服役性能变差，如力学强度下降，弹性降低、韧性减小、脆性增大。
5.金属腐蚀：⑴危害：①腐蚀造成重大的直接经济损失②间接经济损失③人身伤亡和环境污染④阻碍了科学技术的发展⑵控制方法：①合理的结构设计②正确选材和发展新型耐蚀材料③研究可行的表面处理工艺④改善环境和使用合适的缓蚀剂⑤电化学保护⑶有利的一面：①电化学加工②制备信息硬件的印刷线路③腐蚀金相试样6.腐蚀分类：⑴按照腐蚀环境：干燥气体腐蚀（干腐蚀）、电解液中的腐蚀、非电解质中的腐蚀、熔融金属的腐蚀（物理腐蚀）⑵按照腐蚀机理：化学腐蚀（化学腐蚀是指金属表面与非电解质直接发生化学反应而引起的破坏）、电化学腐蚀（金属的电化学腐蚀指的是金属在水溶液中与离子导电的电解质发生电化学反应产生的破坏）⑶按照腐蚀形态：①普遍性（全面）腐蚀：全面腐蚀是指发生在金属表面的全部或大部损坏，也称普遍性腐蚀②局部腐蚀：局部腐蚀是指只发生在金属表面的狭小区域的破坏。
其危害性比均匀腐蚀严重得多分类：小孔腐蚀（又称坑蚀和点蚀，在金属表面上极个别的区域被产生小而深的孔蚀现象)、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，缝隙内离子的移动受到了阻滞，形成浓差电池，从而使金属局部破坏的现象）、电偶腐蚀（两种电极电位不同的金属或合金互相接触，并在一定的介质中发生电化学反应，使电位较负的金属发生加速破坏的现象）、晶间腐蚀（金属在特定的腐蚀介质中，沿着材料的晶界出现的腐蚀，使晶粒之间丧失结合力的一种局部破坏现象）、选择性腐蚀（多元合金在腐蚀介质中，较活泼的组分优先溶解，结果造成材料强度大大下降的现象）③应力作用下的腐蚀断裂：应力腐蚀是金属在特定的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等）下，所出现的低于强度极限的脆性开裂现象磨损腐蚀：是由机械因素（湍流、漩涡、多相流体冲击、空化作用、微振摩擦等）和腐蚀介质联合作用而产生的金属材料破坏现象7.阳极反应：金属原子从金属转移到介质中并放出电子的过程，即氧化过程。
非金属材料腐蚀与防护讲解
（2）水解与腐蚀
1) 在酸中的腐蚀
实质是弱酸盐的水解
Ⅱ）在碱性溶液中, 腐蚀更严重。
Ⅲ）光学玻璃
由于SiO2↓，Ba、Pb及其他金属氧化物易与醋酸、硼酸等弱 酸中腐蚀。
Ⅳ）HF腐蚀玻璃
F-破坏Si—O—Si键
H+ F-
F- H+
≡Si—O—Si≡→≡Si……O—Si→≡Si—F+HO—Si≡
（3）玻璃的风化
（4）选择性腐蚀
二 混凝土
混凝土是砾石、卵石、碎石或炉渣在水泥 或其它胶结材料中的凝聚体。
1. 混凝土的结构
2.波特兰水泥的结构 （1）组成 质量分数为75％的硅酸钙 质量分数为25％的矿物质 （2）水泥水合硬化→水泥石 ① 水合反应 ② 出现孔隙 （3）腐蚀 ① 浸析腐蚀 ② 化学反应引起的腐蚀
老化表现： （1）外观变化 （2）物理性能变化 （3）力学性能变化 （4）电性能变化
老化的本质：
物理老化：由物理过程引起的发生可逆性的 变化，不涉及分子结构的改变。主要是溶胀 与溶解。
化学老化：
主要发生主键的断裂，有时发生次价键的断 裂
（化学过程老化）
（物理过程老化）
主键断裂不可逆，如大分子的降解和交联。
温度物理状态链段热运动ttg玻璃态基本无链段甚至大分子都可以体积膨胀强度伸长率急剧下降机械性能可能完全丧失极性大的溶质易溶于极性大的溶剂极性小的溶质易溶于极性小的溶剂
第七章 非金属材料 的腐蚀与防护
§7.1 高分子材料的腐蚀
一 概述
1. 高分子材料的发展与应用
高分子材料具有较良的耐腐蚀性能
2、高分子材料的腐蚀类型——老化
一、玻璃的耐蚀性能 （1）组成 SiO2为主，并含有R2O、RO（R代表碱金属或碱
材料腐蚀与防护-第十一章-无机非金属材料的腐蚀
9.2 无机非金属材料的腐蚀
9.2.1 一般性机理特性
影响无机非金属材料耐蚀性的因素
1）材料的化学成分和矿物组成
* 硅酸盐材料成分中以酸性氧化物Si02为主，耐酸而不耐碱。 当Si02（尤其是无定型Si02)与碱液接触时发生如下反 应而受到腐蚀:
第十一章 无机非金属材料的腐蚀
9.1 概述
1）定义：无机非金属材料-----是以某些元素的氧 化物、碳化物、氮化物、卤素化合物、硼化物以及硅酸 盐、铝酸盐、磷酸盐、硼酸盐等物质组成的材料。除有 机高分子材料和金属材料以外的固体材料。
无机非金属材料是20世纪40,随着现代科学技术的发 展从传统的硅酸盐材料演变而来的。无机非金属材料是 与有机高分子材料和金属材料并列的三大材料之一。
3）腐蚀介质
* 硅酸盐材料的腐蚀速度与酸的性质无关(除氢氛酸和高 温磷酸外), 而与酸的浓度有关。
* 酸的电离度越大, 对材料的破坏作用也越大。
* 酸的温度升高, 离解度增大, 其破坏作用也就增强。
* 酸的粘度会影响它们通过孔隙向材料内部扩散的速度, 其腐蚀作用也不同。
9.2.2 典型材料的耐蚀性
* 化学反应包括: a) 水解; b) 在酸、碱、盐水溶液中的腐蚀; c) 玻璃的风化;
除以上普遍性的腐蚀外， d) 由于相分离所导致的选择性腐蚀。
水解与腐蚀
* 含有碱金属或碱土金属离子R(Na+、Ca2+等)的硅酸盐玻璃 与水或酸性溶液接触时，不是“溶解”，而是发生了“水 解”，这时，所要破坏的是Si-O-R，而不是Si-O-Si。 这种反应起源: H+与玻璃中网络外阳离子(主要是碱 金属离子)的离子交换:
不锈钢地铁车体的腐蚀原因及其防腐蚀措施
不锈钢地铁车体的腐蚀原因及其防腐蚀措施摘要：当前，随着我国城市轨道交通行业的发展，对地铁车辆产品质量的要求不断提高。
不锈钢地铁主要采用无涂层的车架工艺，加工过程中因摩擦、擦伤、抛光造成的表面缺陷将直接暴露在眼前，直接影响机车车身外观质量，给人的视觉效果较差。
因此，提高不锈钢零件在车身制造阶段的外观质量尤为重要。
关键词：不锈钢；地铁车体；腐蚀原因；防腐蚀措施引言目前在轨道车辆主要是铝合金和不锈钢车体，两者具有强度高、安全性、耐腐蚀性、使用寿命长、维护量低等特点。
与普通钢和铝合金相比，不锈钢车体在整个生命周期中的成本更低，具有明显的优势。
为了满足城市轨道车辆市场日益增长的需求，建立对不锈钢车体防腐蚀研究对于城轨行业至关重要。
1车体主结构防腐由于不锈钢车体长期暴露在不同类型的大气环境中工作，车身的主体结构将不可避免地会遇到腐蚀问题。
不锈钢车体主体结构的防腐蚀是指暴露在较大面积上的防腐蚀，如底架、侧壁、车顶、终端壁和司机室。
不锈钢就是基于这一特点，在车身结构的主要防腐方法中不锈钢最有效、经济效益最好的就是表面涂料。
不2紧固件防腐铝合金车体所用紧固件通常需承受较大载荷，材料选用不锈钢或碳钢，当碳钢紧固件涂层选择不当、不锈钢紧固件与铝合金直接接触时均可能出现腐蚀现象，如果腐蚀长期积累，可能会产生结构的破坏，因此紧固件防腐蚀铝合金车体防腐的重要方面。
为解决紧固件防腐问题，通常可采用如下三种方式。
（ 1 ）选用不锈钢紧固件。
虽然不锈钢紧固件在与铝合金车体以及保护不好的碳钢垫片直接接触时会发生双金属腐蚀，但只要结构设计合理，不锈钢紧固件仍是解决紧固件腐蚀的方法之一。
有试验显示，双金属腐蚀的程度跟作为阴阳极部件的接触面积比值有直接关系，当比值趋于无限大时，双金属腐蚀基本可以忽略不计，因此在类似铝合金车体的大面积的铝结构上使用不锈钢紧固件是可行的。
（ 2 ）选择合适的涂层。
紧固件涂层的选择，首先应依据使用环境考虑，除要求良好的防腐性能外，还需考虑机械及物理和化学性能等方面，如涂层与基体应有足够结合力、涂层须均匀一致以保证螺纹连接配合良好、涂层应具有始终的摩擦系数、涂层应具有良好的润滑性能和抗咬死性能等，同时还应考虑是否适于批量生产及是否会造成环境污染等，经济型和美观性等因素。