氧腐蚀的原理
铁吸氧腐蚀电极反应方程式
铁吸氧腐蚀电极反应方程式【摘要】铁是常见的金属材料，在大气和水中容易发生腐蚀现象。
铁吸氧腐蚀是其一种常见形式，主要是通过氧气与铁表面发生反应产生氧化物而引起的。
在这一过程中，发生一系列的电化学反应，最终导致铁的腐蚀。
铁吸氧腐蚀的原理是铁表面的电位较高，促使氧气发生还原反应，形成氧化物。
这种腐蚀过程会严重影响铁材料的性能和使用寿命。
为了控制铁吸氧腐蚀，可以采取一些措施，如表面涂层、防锈处理等。
铁吸氧腐蚀是一种常见的腐蚀现象，了解其机理和影响，并采取有效的控制措施，对延长铁材料的使用寿命和保护设备具有重要意义。
最终，铁吸氧腐蚀电极反应方程式说明了腐蚀过程的电化学反应。
【关键词】铁腐蚀、吸氧腐蚀、电极反应方程式、机理、原理、过程、影响、控制方法、结论。
1. 引言1.1 铁吸氧腐蚀电极反应方程式铁吸氧腐蚀电极反应方程式是描述铁在吸氧腐蚀过程中发生的电化学反应的方程式。
铁吸氧腐蚀是指铁在存在氧气和水的环境中发生的一种腐蚀现象，具体反应如下：Fe + O2 + H2O -> Fe(OH)2 (铁的部分溶解)整个反应过程可以总结为铁在吸氧腐蚀过程中先发生氧化反应，将铁溶解为Fe2O3•H2O，然后在还原反应中将氧还原为水，同时释放出电子。
这些电子会在电极上流动，形成电流，导致铁的进一步腐蚀。
铁吸氧腐蚀电极反应方程式是研究铁腐蚀机理和控制方法的重要基础，对于防止铁制品腐蚀具有重要意义。
在正文中我们将深入探讨铁腐蚀的机理、铁吸氧腐蚀的原理、铁吸氧腐蚀过程、铁吸氧腐蚀的影响以及铁腐蚀的控制方法，以全面了解铁吸氧腐蚀及其对工程材料的影响。
2. 正文2.1 铁腐蚀的机理铁在大气或水中会发生腐蚀，其主要机理是通过电化学反应产生。
铁腐蚀的机理可以分为两个主要过程：阳极过程和阴极过程。
在阳极过程中，铁发生氧化反应，将铁原子氧化为铁离子并释放电子。
铁的氧化可以表示为Fe -> Fe^2+ + 2e^-. 这个过程是腐蚀的起始步骤，使铁表面形成氧化物。
g第七章 热力设备的氧腐蚀和酸性腐蚀
3．停用腐蚀的影响因素 (1)湿度。 (2)含盐量。 (3)金属表面清洁程度。 4．停用腐蚀的危害 (1)在短期内造成停用设备的大面积破坏，甚至腐 蚀穿孔。 (2)加剧热力设备运行时的腐蚀。停用腐蚀的腐蚀 产物在锅炉再启动时，进入锅炉后形成水垢，造成 炉管内摩擦阻力增大，锅炉化学清洗周期缩短等。 停机时，汽轮机中的停用腐蚀部位，可能诱发汽轮 机的应力腐蚀破裂或腐蚀疲劳。
二、停用保护方法 按照保护方法或措施的作用原理，停用保护方法可分以下三类： (1)阻止空气进入热力设备水汽系统内部。其实质是减小金属表面上的水膜或积 水中氧的浓度，如充氮法、保持蒸汽压力法等。 (2)降低热力设备水汽系统内部的湿度。其实质是防止金属表面上凝结水膜而 形成腐蚀电池，如烘干法、干燥剂法等。 (3)使用缓蚀剂或加碱化剂。缓蚀剂可增大金属阳极溶解过程和氧化剂阴极还 原过程的阻力，而提高pH值可使金属容易钝化。此类方法所用药剂有氨、联氨、 气相缓蚀剂、新型除氧一钝化剂等。 1．锅炉停用保护方法 (1)烘干法。 锅炉停运后，压力降到0.5～0.8MPa时，迅速放尽锅内存水，并利用炉膛余热烘 干受热面。若炉膛温度降至105℃，锅内空气湿度仍高于70％，则进行锅炉点火 继续烘干。一般在一周以内。 在烘干的过程中，若进行抽真空，可加速锅内排出湿气的过程，并提高烘干效果， 这就是负压余热烘干法；若将正在运行的邻炉的热风引入炉膛，同样可加速锅内 的干燥过程，这就是邻炉热风烘干法。在保护的过程中，采用抽真空或引入邻炉 热风的方法使锅内空气湿度低于70％，可将烘干法的保护期延长到1个月。 (2)充氮法。当锅炉压力降到0.3～0.5MPa时，接好充氮管，待压力降到0.05MPa 时，充人氮气并保持压力0.03MPa以上，阻止空气漏入锅内。 (3)蒸汽压力法。有时锅炉因临时小故障或外部电负荷需求情况而处于热态备用 状态，需采取保护措施，但锅炉必须准备随时再投入运行，所以锅炉不能放水， 也不能改变炉水成分。在这种情况下，可采用蒸汽压力法。其方法是，锅炉停运 后，用间歇点火方法，保持蒸汽压力大于0.5MPa，以防止外部空气漏入。
铁锈腐蚀痕迹的原理是
铁锈腐蚀痕迹的原理是
铁锈的腐蚀是由氧气、水和铁之间的化学反应引起的。
铁锈由两种主要成分组成：氧化铁（Fe2O3）和氢氧化铁（Fe(OH)3）。
以下是铁锈腐蚀痕迹形成的原理：
1. 首先，铁与周围的氧气发生氧化反应，形成了铁的氧化物。
该反应中的一个例子是2Fe + O2 →2FeO。
2. 然后，该氧化物与水反应，形成了铁的氢氧化物。
这个反应是由于水分解产生的氢离子（H+）与氧化物结合。
该反应可以表示为FeO + H2O →Fe(OH)2。
3. 最后，氢氧化铁发生进一步的氧化和水解反应，形成氧化铁和氢氧化物的混合物，也就是我们通常看到的铁锈。
这个过程可以表示为4Fe(OH)2 + O2 →2Fe2O3 + 4H2O。
铁锈腐蚀痕迹的形成是一个逐渐发展的过程，它会不断地导致铁表面的物质损失和颜色变化。
这些痕迹通常呈现为红褐色或橙色，并且会逐渐扩大和蔓延，使铁表面产生凹凸不平的纹路。
腐蚀和膨胀的原理和应用
腐蚀和膨胀的原理和应用1. 腐蚀的原理和应用腐蚀是指材料表面由于化学或电化学反应而逐渐被破坏或消耗的过程。
下面将介绍腐蚀的原理和应用。
1.1 腐蚀的原理腐蚀是由于材料表面与周围环境发生化学反应或电化学作用引起的。
腐蚀过程主要包括氧化、还原以及电极反应等。
1.1.1 氧化反应氧化反应是指材料表面与氧气发生反应，形成氧化物的过程。
例如，铁在潮湿氧气中发生氧化反应生成铁氧化物，即生锈。
1.1.2 还原反应还原反应是指材料表面与还原剂发生反应，将氧化物还原为金属的过程。
例如，将铁氧化物加热与还原剂反应可以得到纯铁。
1.1.3 电极反应电极反应是指材料表面与电解质溶液发生化学反应的过程。
在电解质溶液中，腐蚀产物离子化形成溶液，并与金属表面发生电化学反应，导致材料腐蚀。
1.2 腐蚀的应用腐蚀不仅有害，还具有一些应用价值。
下面列举了一些腐蚀的应用：•腐蚀是金属保护的基础。
通过控制和改变腐蚀过程，可以延长材料的使用寿命。
•腐蚀可用于制造金属雕刻艺术品。
通过腐蚀去除金属表面的一部分，可以创作出精美的艺术品。
•腐蚀可用于石油钻采工程中的“酸压裂”过程。
通过使用酸溶液腐蚀岩石，可以打开裂缝，以便更好地采集石油。
•腐蚀可用于食品加工。
例如，利用酸腐蚀作用可制备酸干丝等特色食品。
2. 膨胀的原理和应用膨胀是指物体在受热后体积增大的过程。
下面将介绍膨胀的原理和应用。
2.1 膨胀的原理膨胀是由于物体受热后分子间距离增大，导致体积增大的过程。
膨胀的原理主要包括热运动和热胀冷缩两个方面。
2.1.1 热运动热运动是分子或原子在受热后加速运动的过程。
在受热后，分子或原子具有更大的动能，相互之间的距离增大，导致物体体积增大。
2.1.2 热胀冷缩热胀冷缩是指物体在受热后膨胀，冷却后收缩的过程。
当物体受热时，分子或原子间的热运动使物体膨胀，冷却后分子或原子间的运动减慢，物体收缩。
2.2 膨胀的应用膨胀不仅是一种物理性质，还具有一些实际应用。
工业锅炉的氧腐蚀及防护
设备管理—228—工业锅炉的氧腐蚀及防护吴 健（江苏省特种设备安全监督检验研究无院锡分院，江苏 无锡 214074）锅炉受压元件的腐蚀，是锅炉最常见的一种损坏，对锅炉的安全运行危害极大。
工业锅炉受压元件的水侧，由于水垢、高盐度的炉水以及氧、二氧化碳气体的作用，使金属被腐蚀。
TSG G7002-2015《锅炉定期检验规则》中影响工业锅炉安全的缺陷类型主要有裂纹、起槽、过热、变形、泄漏、腐蚀、磨损、水垢、结碳。
除水垢外，最常见的就是氧腐蚀。
工业锅炉运行过程中易产生氧腐蚀的部位主要在受热面上，其中烟管、回燃室及钢管省煤器易产生氧腐蚀。
案例1：某公司一台WNS4-1.6-Y,Q 锅炉2013年12月投入运行，2015年12月烟管泄漏，烟管的腐蚀状况见图1。
该锅炉为卧式内燃锅炉，主要由锅炉本体和铸铁省煤器组成。
锅炉主要受热面有锅壳、管板、炉胆、回燃室、烟管及省煤器。
腐蚀主要发生在烟管，为强化传热效果，该锅炉所采用的烟管为螺纹烟管，规格为φ57×3.5。
图1案例2：某公司一台SZS15-1.6/230-Y,Q 锅炉2016年7月投入运行，2019年8月钢管省煤器泄漏。
管子内壁腐蚀状况见图2。
该锅炉为一台双锅筒偏置炉膛锅炉，由锅炉本体、过热器、省煤器、冷凝器及除氧器等组成。
图2省煤器管子内壁的腐蚀状况 1 氧腐蚀的机理 氧腐蚀主要是电化学腐蚀，氧是一种去极化剂。
当水中有溶解氧时，铁离子溶于水中生成氢氧化亚铁。
而氧在阳极附近能将低铁离子氧化为高铁离子的化合物。
当高铁离子在碱性溶液中析出时，降低了铁离子的浓度，从而使铁溶解的更快。
在阴极附近，氢能吸附在钢材表面，发生极化作用，只要氢不除去，铁就不易溶解，因为电化学过程受阻，而氢会与氧结合，把氢的极化作用消去，铁又开始溶解。
氢氧化亚铁是不稳定的，与溶解氧反应生产氢氧化铁，氢氧化亚铁与氢氧化铁反应生成四氧化三铁。
2 氧腐蚀的防护锅炉给水中溶解的氧气对锅炉本体和省煤器能起腐蚀作用。
金属腐蚀原理教学课件-析氢腐蚀和吸氧腐蚀
0.05 0.11 0.32
未说 明
0.13 0.10,0.34%Cu 0.06,2.2%Ni 煅铁
合金元素的影响 未说 明
试验条件
腐蚀率 (mpy)
蒸馏水 65oC
0.0036 0.0034 0.0033
3%NaCl 室温
0.0014 0.0015 0.0016
海水
0.004 0.005 0.005 0.005
a=blgi0可知，a值反映了交换电流密度i0大小。 (随着i0增大，|a|减小 )
(2) b值
b称为Tafel斜率，与金属材料和溶液关系很小， 故各种金属表面上析氢反应的b值相差不大。
b 2.3 2.3RT nF
b=118mV ( = 51.24mV)，这是一个典型的数值。 对单电子反应n = 1，取传递系数 = 0.5，在25C，
只有当金属在酸溶液中能部分钝化，造成 阳极反应阻力大大增加，才能形成这种控制类 型。
有利于阳极钝化的因素使腐蚀速度减小。
(3) 混合控制
阴阳极极化程度差不多，称为混合控制。 其特点是： 腐蚀电位离阳极反应和阴极反 应平衡电位都足够远，即
Eea << Ecor << Eec。 对于混合控制的腐蚀体系，减小阴极极化 或减小阳极极化都会使腐蚀电流密度增大。
可以算出b=118mv。
各种金属上析氢反应的常数a(i=1安培/厘米2), b及交换电流密度i o(根据Pymkuh)
金属
溶
液
a伏
b 伏 i o(安培/厘米2)
Pb Hg Cd Zn Cu Ag Fe Ni Pd 光亮Pt
1N H2SO4 1N H2SO4 1.3N H2SO4 1N H2SO4 2N H2SO4 1N Hcl
利用钢铁的吸氧腐蚀测定空气中氧的含量
(3) 实验结论 当红色的水穿过活性炭层以后，变为无色的水， 充分说明活性炭可以吸附色素。 (4) 实验优点 ①实验操作方便，实验的对比性强。 ②有利于培养学生的科学方法，如对比法、移植法、 替换法等。
端管口，注意使玻璃管内外的水面相平 ( 如图 1 所示 )( 目 的是使量气装置里面的气体压强为外界大气压 )。
图1 (4) 玻璃管内水面不断上升，每隔一段时间观察一 次玻璃管内水面的上升情况。向烧杯内添加适量水，使 玻璃管内外水面相平。同时可以看到玻璃管内壁上的深 灰色还原铁粉慢慢变成了红褐色。 (5) 当玻璃管内水面停止上升时，实验结束，读出 水面高度。 (6) 拔开橡胶塞，将燃烧的木条伸入玻璃管内检验 剩余的气体。木条熄灭，说明剩余气体中不含氧气或者 氧气含量很少。 (7) 玻璃管内壁上的铁锈可用含有稀盐酸的水浸泡 后除去。 五、注意事项 (1) 要尽可能地将铁粉均匀撒在玻璃管的内壁上， 刻度线“1”以下部分不要粘上铁粉。
(上接29页) (2) 为了消除玻璃管内水面上升造成的误差，随着
水面上升要同时向烧杯内加水，使玻璃管内外水面保持 相平。
(3) 整个实验过程与所处环境温度有一定的关系， 实验证明在室温 (20 ～ 25℃ ) 时，大约 50 s 左右就可以 看到玻璃管中的液面缓慢上升 ( 如图 2 所示 ) ；2min 时， 玻璃管中的液面上升至 1/10 左右刻度处，并且液面的 上升速度越来越快；25min 左右时，液面基本稳定在 1 刻度处 ( 如图 3 所示 )。
参考文献
[1] 王海生 .U 型管在初中化学实验中的妙用 [J]. 成功 : 教育版 ,2013(5):41-42.
第三章 析氢腐蚀和吸氧腐蚀(09.3修改)
(2)析氢过电位ηH Hydrogen Evolution Over-Potential
溶液中的氢离子作为去极剂，在阴极上放电，促使金属 阳极溶解过程持续进行而引起的金属腐蚀，称为氢去极 化腐蚀。 发生析氢腐蚀的体系
(1)
(2)
标准电位很负的活泼金属
大多数工程上使用的金属，如碳钢、铸铁、锌、铝、不 锈钢等金属和合金在酸性介质中常发生这种腐蚀。 正电性金属一般不会发生析氢腐蚀。但是当溶液中含有 络合剂(如NH3，CN- )，使金属离子(如Cu2+、Ag+)的活 度保持很低时，正电性金属(如Cu，Ag)也可能发生析氢 腐蚀。
在酸性溶液中： O2 + 4H+ + 4e
0 E o2 E o2
2H2O
2.3RT lg PO2 [ H ]4 4F
E0O2=1.229V(SHE),PO2=0.021Mpa,因此氧的平衡电 位与溶液pH值的关系为： EO2/H2O=1.229 - 0.059pH （ 25℃）
显然，pH越小，氧的平衡电位越正，金属发 生耗O2腐蚀的可能性越大。 中性溶液中，只要金属的电位低于0.805V, 就可能发生耗O2腐蚀。
第三章 析氢腐蚀和吸 氧腐蚀
在金属的电化学腐蚀过程中，通常阳极溶解的阻 力较小，阴极去极化反应的阻力较大，成为腐蚀过程 的控制因素。所以腐蚀体系的一些特性往往体现在阴 极过程中。 氢腐蚀和氧腐蚀就是阴极过程中各具特色的两种最 为常见的腐蚀形态。其中氧腐蚀是自然界普遍存在，因 而破坏性最大的一类腐蚀，而氢腐蚀则是常见的危害性 较大的一类腐蚀。 本章运用前面所述的基本理论和概念，着重讨论 这两类腐蚀过程的 产生条件、规律及影响因素，并简 要介绍控制这两类腐蚀常采用 应可在正得多的电位下进行，因此 氧去极化腐蚀比氢去极化腐蚀更为 普遍。 •大多数金属在中性和碱性溶液中以 及少数正电性金属在含有溶解氧的 弱酸性溶液中的腐蚀都属于氧去极 化腐蚀。
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氧腐蚀的原理、特征及部位
1、氧腐蚀的原理
铁受水中溶解氧的腐蚀是一种电化学腐蚀，铁和氧形成腐蚀电池。
铁的电极电位总是比氧的电极电位低，所以在铁氧腐蚀电池中，铁是阳极，遭到腐蚀，反应式如下:Fe
→ Fe2++2e,氧为阴极，进行还原，反应式如下：O2+2H2O+4e
→
4OH－在这里溶解氧起阴极去极化作用，是引起铁腐蚀的因
素，这种腐蚀称为氧腐蚀。
2、氧腐蚀的特征：
氧腐蚀的形态一般表现为：溃疡和小孔型的局部腐蚀，其腐蚀的产物表现为黄褐、黑色、砖红色不等。
对金属的强度破
坏非常严重。
铁受到溶解氧腐蚀后产生Fe2+，它在水中进行下列反应：
Fe2++2 OH－→ Fe (OH )2
Fe (OH ) 2+2H2O+O2 → 4Fe (OH )3
Fe (OH ) 2+2Fe (OH)3 → Fe3O4+4H2O
在上述反应中， Fe (OH ) 2是不稳定的，使反应继续往下进行，最终产物主要是 Fe (OH ) 3和Fe3O4
3.腐蚀的部件
氧腐蚀是锅炉采暖系统常见的一种腐蚀。
在运行和停运期间均可发生。
其主要部位，首先是给水系统和省煤器，而且其腐蚀产物进入受热面中和循环水系统中，也会引起其他一些破坏。
在系统停运期间由于防护不当，更是如此，不断造成设备及系统的破坏，其破坏程度越来越大，在金属表面形成许多小鼓包，鼓包表面的颜色（由黄褐色到硅红色不等，次层是黑色）。
当将这些腐蚀产物清除后，便会出现腐蚀造成
的陷坑。