2.1-电化学腐蚀机理及腐蚀剂
ISO15156腐蚀介绍酸性环境选材
硫化氢引起氢损伤的腐蚀类型
硫化氢应力腐蚀和氢致开裂是一种低应力破坏，甚至 在很低的拉应力下都可能发生开裂。一般说来，随着钢材强 度(硬度)的提高，硫化氢应力腐蚀开裂越容易发生，甚至在 百分之几屈服强度时也会发生开裂。
硫化物应力腐蚀和氢致开裂均属于延迟破坏，开裂可 能在钢材接触H2S后很短时间内(几小时、几天)发生，也可 能在数周、数月或几年后发生，但无论破坏发生迟早，往 往事先无明显预兆。
硫化氢引起氢损伤的腐蚀类型
(3) 硫化物应力腐蚀开裂(SSCC)
湿H2S环境中腐蚀产生的氢原子渗入钢的内部固溶于晶 格中，使钢的脆性增加，在外加拉应力或残余应力作用下 形成的开裂，叫做硫化物应力腐蚀开裂。工程上有时也把 受拉应力的钢及合金在湿H2S及其它硫化物腐蚀环境中产生 的脆性开裂统称为硫化物应力腐蚀开裂。SSCC通常发生在 中高强度钢中或焊缝及其热影响区等硬度较高的区域。
5. 选择性腐蚀：合金在腐蚀过程中，腐蚀介质不 是按合金的比例侵蚀，而是发生了其中某种成分的 选择性溶解，使合金的机械强度下降，这种腐蚀形 态称之为成分选择腐蚀，或称为选择性腐蚀。
灰口铸铁石Байду номын сангаас化和黄铜脱锌。
常见的局部腐蚀形态
6. 应力腐蚀开裂（SCC, 简称应力腐蚀）：它是在 拉应力和特定的腐蚀介质共同作用下发生的金属材 料的破断现象。
硫化氢（H2S）的特性及来源
H2S在石油工业中的来源
油气中硫化氢的来源除了来自地层以外，滋长的硫酸 盐还原菌转化地层中和化学添加剂中的硫酸盐时，也会释放 出硫化氢。
H2S在石化工业中的来源
石油加工过程中的硫化氢主要来源于含硫原油中的有 机硫化物如硫醇和硫醚等，这些有机硫化物在原油加工过程 进行中受热会转化分解出相应的硫化氢。
腐蚀的机理及其控制措施
腐蚀的机理及其控制措施腐蚀是一种难以避免的自然现象，它会导致材料的破损、失效，对工业制造和设备维护带来极大的困扰。
有许多因素会影响材料的耐腐蚀性能，其中包括环境条件、材料成分、加工和使用方法等等。
在本文中，我们将深入探讨腐蚀的机理，以及如何采取措施来控制它。
1. 腐蚀机理腐蚀是材料在接触化学环境时发生的一系列反应的结果。
在这些反应中，材料的原子或分子被氧化或还原，从而导致其电位和化学性质发生变化。
这些反应可以来源于氧化、酸化、盐类反应和生物作用等不同因素。
一种常见的腐蚀形式是金属腐蚀，它具有很高的经济和环境影响。
在一般情况下，金属的腐蚀反应包括四种反应类型：腐蚀反应、电化学反应、热量反应和生物腐蚀。
腐蚀反应是指金属在非电解质(如酸、碱)中的离子交换反应。
电化学反应通常发生于电解质中，其中金属通过与溶液中的电荷交换来腐蚀。
热反应通常是指金属快速氧化和燃烧等高温现象。
生物腐蚀是指一些微生物在特定条件下对金属的化学反应。
除此之外，在腐蚀机理的研究中，需要探讨腐蚀的成因，包括干燥腐蚀、隐蔽腐蚀和应力腐蚀等等，因为它们都会成为影响腐蚀的因素。
干燥腐蚀是指材料在干燥的环境中产生氧化物而腐蚀，在一些研究中可以通过控制清洁度来避免。
隐蔽腐蚀是指在材料内部发生的腐蚀过程，难以发现和处理。
应力腐蚀则是指金属在受到外界应力和化学环境共同影响下的腐蚀过程。
2. 腐蚀控制措施腐蚀虽然不可避免，但可以通过多种措施来降低腐蚀的风险和减缓腐蚀速度。
以下是几种常见的腐蚀控制措施：2.1 材料选择选用合适的耐腐蚀材料是一种很有效的腐蚀控制措施。
例如，在重化工行业中，选用防腐钢材料可以有效地降低设备和管道的腐蚀风险，从而延长使用寿命。
而在食品加工业中，采用不锈钢、铸铁等材料也可以有效地降低食品中的有害物质含量，提高食品的质量和安全性。
2.2 防腐涂料防腐涂料是一种常见的腐蚀控制方式。
涂料中含有具有防腐性能的化学物质，能够形成一层保护膜，保护金属材料不被化学环境侵蚀。
第二章电化学腐蚀热力学要点
2.3.2微观腐蚀电池
• 在金属外表上由于存在许多极微小的电极 而形成的电池称为微电池。微电池是因金 属外表的电化学的不均匀性所引起的，不 均匀性的原因是多方面的。
图2.4 腐蚀电池
图2.5铜锌接触形成腐蚀电池示意图
图2.6铸铁形成腐蚀电池示意图
• 单个金属与溶液接触时所发生的金属溶解 现象称为金属的自动溶解。这种自溶解过 程可按化学机理进展，也可按电化学机理 进展。金属在电解质溶液中的自动溶解属 于电化学机理。
图2.7金属锌在稀酸溶液中的腐蚀
2.2.4金属腐蚀的电化学历程
• 金属腐蚀反响体系是一个开放体系。在反响过程 中，体系与环境既有能量的交换又有物质的交换。
金属腐蚀反响一般都是在恒温和恒压的条件下进 展的，用体系的热力学状态函数吉布斯(Gibbs)自
由能判据来判断反响的方向和限度较为方便。吉 布斯自由能用G表示，对于等温等压并且没有非
体积功的过程，腐蚀体系的平衡态或稳定态对应
• Zn2++ 2OH- → Zn(OH)2 ↓ • 这种反响产物称为腐蚀次生产物，也称腐蚀产物。某些情
况下腐蚀产物会发生进一步的变化。例如铁在中性的水中 腐蚀时Fe2+离子转入溶液遇到OH-离子就生成Fe(OH)2， Fe(OH)2又可以被溶液中的溶解氧所氧化而形成Fe(OH)3。
• 4 Fe(OH)2+O2+H2O→ 4Fe(OH)3： • 随着条件的不同(如温度、介质的pH及溶解的氧含量等)也
• 从上面讨论的腐蚀电池的形成可以看 出，—个腐蚀电池必须包括阴极、阳极、 电解质溶液和连接阴极与阳极的电子导体 等几个组成局部，缺一不可。这几个组成 局部构成了腐蚀电池工作历程的下三个根 本过程。
硫酸储罐腐蚀穿孔原因及应对措施
硫酸储罐腐蚀穿孔原因及应对措施摘要：根据硫酸储罐在运行中发生的腐蚀、穿孔和渗漏问题，从硫酸腐蚀的发生、流速、液位波动、差压变送器、吹管、罐壁清洗等几个方面，对硫酸储罐腐蚀、穿孔和渗漏的成因进行了分析。
为了有效地控制硫酸储罐的腐蚀速度，分析其影响因素，确保硫酸储罐长时间的安全使用，还应根据硫酸储罐的具体服役情况，从而提出相应的处理措施。
关键词：硫酸储罐腐蚀温度液位硫酸是一种有机酸，其腐蚀强度很高。
它是化肥，医药，冶金，染料，人造纤维，精细化工，矿物加工，制药，炼油厂，以及各类有机及无机化学品的原材料。
在化学工业中得到了广泛的应用，素有“化工之母”的美称。
由于硫酸与三大元素（氨，磷，钾）和硫肥的母体是密不可分的，所以又被称作“肥料之母”。
由于硫酸极具腐蚀性，因此，在生产、运输、使用中，安全贮存是十分重要的。
合理选用硫酸储罐材料，合理对硫酸储罐进行设计，合理地管理和运用电化学保护、钝化保护和涂层保护，以保证硫酸储罐在生产中能够进行正常服役[[1]]。
1硫酸腐蚀原理及特点碳钢的腐蚀是一种典型的电化学腐蚀方法。
其化学反应如下：金属材料属性、表面条件、杂质、硫酸浓度（pH）、温度等因素都会对金属进行氢去极化腐蚀。
另外，平均流速、固体颗粒、污垢等物理因素也会对其产生一定的影响。
2硫酸储罐的设计2.1类型及概况硫酸的贮存可分为钢、塑料和玻璃纤维三种。
硫化胶又可分成印刷版和未印版两大类。
根据储罐的摆放方式又可分为垂直和横向两种。
在这篇文章中，只讨论了常温下的硫酸贮存。
由于没有大的水蒸汽压强，所以没有必要采用内部悬架。
为了隔绝空气，雨水和其他污染，需要用一块坚固的布来阻止容器内的液体泄露。
水箱的外壁装有加固件及其它支架，保证不会出现裂纹或其他问题。
为了安全起见，操作平台通常不安装在硫酸储罐顶部。
为了方便使用和维护，可以安装单独的工作台。
如果需要安装罐顶平台，在罐顶设计中应充分考虑罐顶平台、管道支架和其他设备的自重以及附加荷载。
材料腐蚀与防护-金属的电化学腐蚀原理(2)
此时，两电极的稳定电位差0.05+0.83=0.88V，
铜-锌腐蚀原电池示意图
电池刚接通时，毫安表指示的起始瞬间电流 值
电流变化
瞬间电流很快下降，经过一段时间 后，达到一个比较稳定的电流值， I2=0.15mA ？？？
腐蚀极化图
+E EeC
β
假定任何电流下，阴极阳极的极 化率为常数，称为Evans图（U. R. Evans）。 S所对应的电位Emix，称为混合电 位。由于Emix电位下的金属处于 腐蚀状态，故混合电位就是金属 的自腐蚀电位Ecorr，对应的电流 称为腐蚀电流，用Icorr表示。 I 腐蚀电位是一种不可逆非平 衡电位，需由实验测得，腐蚀 电流表示金属腐蚀的速率，对 于均匀腐蚀和局部腐蚀都适用。
CA
PA E A E A 100% 100% 100% e e PC PA PR EC E A ER EC E A
PR ER ER 100% 100% 100% e e PC PA PR EC E A ER EC E A
S2O62 +2e 2SO42
3．溶液中中性分子的还原反应 吸氧反应 氯的还原反应
如：
O2 +H2O+4e 4OH Cl2 2e 2Cl
4．不溶性化合物的还原反应
如：
Fe(OH)3 +e Fe(OH)2 OH
电路接通
腐蚀电池接通前后电位变化
过电位
电极电位的偏离值称为极化值。 通常引入一新术语--过电位或超电位(取正值)来表征电 极极化的程度。
第二章_电化学腐蚀的理论基础
第二章 电化学腐蚀的理论基础金属的电化学腐蚀是指金属与介质发生电化学反应而引起的变质和损坏的现象。
在自然界和工业生产中电化学腐蚀比化学腐蚀危害更严重且更普遍。
例如，在潮湿的大气中，桥梁、钢结构的腐蚀；在海水中海洋采油平台、舰船壳体的腐蚀；土壤中的地下输油、输气管线的腐蚀以及在含酸、含盐、含碱的水溶液等工业介质中金属的腐蚀，都属于电化学腐蚀的类型。
由于与化学腐蚀的基本原理不同，所以电化学腐蚀与化学腐蚀又存在以下几点区别：1． 电化学腐蚀介质为能电离、可导电的电解质，且大多为水溶液。
2． 电化学腐蚀中，金属失去电子的氧化反应和介质中的氧化剂得到电子的还原反应在不同的部位相对独立地进行，而不是直接地进行电子交换。
3． 电化学反应的阴、阳极之间有腐蚀电流产生，腐蚀电流的大小与腐蚀速度的快慢有直接关系。
4． 电化学腐蚀与电极电位的关系密切。
可以利用此特点实施电化学保护。
5． 电化学腐蚀具有次生过程，使得腐蚀产物最终离开发生腐蚀的原始部位。
§ 2-1 电极与电极电位一、金属的电化学腐蚀现象我们知道金属在电解质中的腐蚀是一个电化学腐蚀过程，它具有一般电化学反应的特征。
如果我们将一块工业纯锌放在稀硫酸溶液中，可以发现锌片逐渐被溶解（腐蚀），并且锌的表面上有氢气析出（如图2-1）。
图2-1锌在稀硫酸中的溶解《金属腐蚀学》P48图3-1上述过程的反应方程式如下：↑+→+2442H ZnSO SO H Zn （3-1）图2-2 不均一金属锌在稀硫酸中的溶解《金属腐蚀理论及应用》P33图2-3 Zn-Cu 腐蚀电池《金属腐蚀理论及应用》P33 图1-21若把锌片与铜片相接触并浸入稀硫酸中（图2-2），我们可以看到锌片溶解（腐蚀）速度加快，同时在铜片上逸出了大量的氢气泡，而铜片却没有发生溶解现象，表明锌因铜的存在而加快溶解。
为什么铜能够加速锌与稀硫酸的作用呢？我们可以用一个简单的实验进一步说明。
当我们把锌片与铜片置入上述稀硫酸溶液中并在它们之间用导线通过毫安表连接起来时（图2-3），这时我们发现毫安表的指针发生了偏转，说明有电流通过。
钛的腐蚀数据
钛的腐蚀数据引言概述：钛是一种重要的金属材料，具有优异的性能和广泛的应用领域。
其中，钛的腐蚀性能是其应用范围的重要考虑因素之一。
本文将详细介绍钛的腐蚀数据，包括腐蚀行为、腐蚀机理、腐蚀速率以及腐蚀抗性等四个方面。
一、腐蚀行为1.1 钛的腐蚀行为主要表现为电化学腐蚀和化学腐蚀两种形式。
1.2 电化学腐蚀是指钛在电解质溶液中，由于电化学反应而发生的腐蚀现象。
这种腐蚀形式受到电解质浓度、温度、氧化还原电位等因素的影响。
1.3 化学腐蚀是指钛在非电解质溶液中，由于化学反应而发生的腐蚀现象。
这种腐蚀形式受到溶液成分、浓度、温度等因素的影响。
二、腐蚀机理2.1 钛的腐蚀机理主要与其表面氧化膜有关。
钛表面会形成一层致密的氧化膜，具有良好的耐腐蚀性能。
但在特定环境条件下，氧化膜可能会破裂或受到破坏，导致钛的腐蚀。
2.2 在电化学腐蚀中，钛表面的氧化膜可以起到阻止腐蚀的作用。
当氧化膜破裂或受到损伤时，钛会被溶液中的氧化剂或还原剂进一步腐蚀。
2.3 在化学腐蚀中，溶液中的酸、碱、盐等物质可以直接与钛发生化学反应，导致钛的腐蚀。
这种腐蚀机理与钛表面的氧化膜无关。
三、腐蚀速率3.1 钛的腐蚀速率与环境条件密切相关。
一般情况下，钛在中性和弱碱性环境中的腐蚀速率较慢，而在酸性环境中的腐蚀速率较快。
3.2 温度也是影响钛腐蚀速率的重要因素。
一般来说，腐蚀速率随温度的升高而增加。
3.3 此外，钛的腐蚀速率还受到氧化膜的质量和厚度等因素的影响。
质量较好、厚度较大的氧化膜能够有效阻止钛的腐蚀。
四、腐蚀抗性4.1 钛具有良好的腐蚀抗性，是由于其表面氧化膜的形成。
这层氧化膜具有良好的附着性和稳定性，能够有效阻止钛的腐蚀。
4.2 此外，钛还具有较高的耐酸性和耐碱性。
在一些强酸和强碱环境下，钛仍然能够保持较好的腐蚀抗性。
4.3 钛的腐蚀抗性还可以通过表面处理、涂层等方法进行改善。
例如，通过阳极氧化、电镀等方式可以增强钛的表面氧化膜，提高其腐蚀抗性。
电化学腐蚀原理与防护方法
一电化学腐蚀原理1．腐蚀电池(原电池或微电池)金属的电化学腐蚀是金属与介质接触时发生的自溶解过程。
在这个过程中金属被氧化，所释放的电子完全为氧化剂消耗，构成一个自发的短路电池，这类电池被称之为腐蚀电池。
腐蚀电池分为三（或二）类：（1）不同金属与同一种电解质溶液接触就会形成腐蚀电池。
例如：在铜板上有一铁铆钉，其形成的腐蚀电池。
铁作阳极（负极）发生金属的氧化反应：Fe→Fe2++2e-；（Fe→Fe2++2e）＝－0.447V.阴极（正极）铜上可能有如下两种还原反应：(a)在空气中氧分压=21kPa时：O2+4H＋＋4e-→2H2O；(O2+4H＋＋4e-→2H2O)＝1.229V,(b)没有氧气时，发生2H++2e-→H2；（2H++2e-→H2）＝0V，有氧气存在的电池电动势E1=1.229－(-0.447)＝1.676V;没有氧气存在时，电池的电动势E2＝0-(-0.447)=0.447V。
可见吸氧腐蚀更容易发生，当有氧气存在时铁的锈蚀特别严重。
铜板与铁钉两种金属(电极)连结一起，相当于电池的外电路短接，于是两极上不断发生上述氧化—还原反应。
Fe氧化成Fe2+进入溶液，多余的电子转向铜极上，在铜极上O2与H＋发生还原反应，消耗电子，并且消耗了H＋，使溶液的pH值增大。
在水膜中生成的Fe2+离子与其中的OH—离子作用生成Fe(OH)2，接着又被空气中氧继续氧化，即：Fe2++2OH-→Fe(OH)24Fe(OH)2+2H2O+O2→4Fe(OH)3 Fe(OH)3乃是铁锈的主要成分。
这样不断地进行下去，机械部件就受到腐蚀。
（2）电解质溶液接触的一种金属也会因表面不均匀或含杂质微电池。
例如工业用钢材其中含杂质(如碳等)，当其表面覆盖一层电解质薄膜时，铁、碳及电解质溶液就构成微型腐蚀电池。
该微型电池中铁是阳极：Fe→Fe2++2e-碳作为阴极：如果电解质溶液是酸性，则阴极上有氢气放出（2H++2e-→H2）；如果电解质溶液是碱性，则阴极上发生反应O2+2H2O+4e-→4OH-。
防腐蚀讲义-c第二章 防腐蚀讲义-电化学腐蚀的理论基础资料
第二章电化学腐蚀的理论基础金属的电化学腐蚀是指金属与介质发生电化学反应而引起的变质和损坏的现象。
在自然界和工业生产中电化学腐蚀比化学腐蚀危害更严重且更普遍。
例如，在潮湿的大气中，桥梁、钢结构的腐蚀；在海水中海洋采油平台、舰船壳体的腐蚀；土壤中的地下输油、输气管线的腐蚀以及在含酸、含盐、含碱的水溶液等工业介质中金属的腐蚀，都属于电化学腐蚀的类型。
由于与化学腐蚀的基本原理不同，所以电化学腐蚀与化学腐蚀又存在以下几点区别：1．电化学腐蚀介质为能电离、可导电的电解质，且大多为水溶液。
2．电化学腐蚀中，金属失去电子的氧化反应和介质中的氧化剂得到电子的还原反应在不同的部位相对独立地进行，而不是直接地进行电子交换。
3．电化学反应的阴、阳极之间有腐蚀电流产生，腐蚀电流的大小与腐蚀速度的快慢有直接关系。
4．电化学腐蚀与电极电位的关系密切。
可以利用此特点实施电化学保护。
5．电化学腐蚀具有次生过程，使得腐蚀产物最终离开发生腐蚀的原始部位。
§2-1 电极与电极电位一、金属的电化学腐蚀现象我们知道金属在电解质中的腐蚀是一个电化学腐蚀过程，它具有一般电化学反应的特征。
如果我们将一块工业纯锌放在稀硫酸溶液中，可以发现锌片逐渐被溶解（腐蚀），并且锌的表面上有氢气析出（如图2-1）。
图2-1锌在稀硫酸中的溶解《金属腐蚀学》P48图3-1上述过程的反应方程式如下：↑+→+2442H ZnSO SO H Zn （3-1）图2-2 不均一金属锌在稀硫酸中的溶解《金属腐蚀理论及应用》P33图2-3 Zn-Cu 腐蚀电池《金属腐蚀理论及应用》P33 图1-21若把锌片与铜片相接触并浸入稀硫酸中（图2-2），我们可以看到锌片溶解（腐蚀）速度加快，同时在铜片上逸出了大量的氢气泡，而铜片却没有发生溶解现象，表明锌因铜的存在而加快溶解。
为什么铜能够加速锌与稀硫酸的作用呢？我们可以用一个简单的实验进一步说明。
当我们把锌片与铜片置入上述稀硫酸溶液中并在它们之间用导线通过毫安表连接起来时（图2-3），这时我们发现毫安表的指针发生了偏转，说明有电流通过。
材料腐蚀失效形式与机理
世界腐蚀损失巨大
1937年美国壳牌公司 (Shell Company) 推算出，世界 每年因腐蚀造成的金属材料损失至少1亿吨以上腐蚀损失 占各国GDP的2 - 4%。
我国腐蚀损失更惊人
据 2002年中国工程院咨询项目《中国工业和自然 环境腐蚀问题的调查和对策 》的统计，我国当年因腐蚀 造成的直接经济损失超过5000 亿元。2013 年7月， 某 院士说仅海洋腐蚀引起的经济损失，我国每年就超过1.5 万亿元人民币。
M＋ ＋Cl－→ MCl ( 点蚀坑内）
MCl ＋H2O →MOH ＋H＋ Cl－（点蚀坑外）
金属表面不均匀性，如划痕、凹陷、夹杂物等，往往是点 蚀的源点，介质中卤素离子和氧化剂（如溶解氧）同时存在时 容易发生点蚀，故氧化性氯化物如CuCl 2 、FeCl3 等是强烈的 点蚀剂。 钝化金属如 不锈钢、表面镀层金属 较易发生点蚀坑， 蚀坑小而深。 典型的点腐蚀形貌如图3-6 、图3-7 所示。
腐蚀机理和形式
2.1 腐蚀机理（corrosion mechanism）
腐蚀是指材料与环境发生化学反应或电化学反应所造成 的破坏（DIN 50900- 2002）。 按腐蚀反应机理，腐蚀分为化学腐蚀和电化学腐蚀。 化学腐蚀是指反应前后无电子转移，原子价数不发生增 减 ， 即反应过程没有电流的产生。 电化学腐蚀是材料表面与环境介质发生电化学反应而引 起的破坏。其特点是在腐蚀过程中有电流的产生， 反应前后 包含了电子转移、原子价数发生增减，这是典型的电化学反 应。
全面腐蚀和局部腐蚀
3.1 均匀腐蚀
均匀腐蚀是最普遍的腐蚀形式。 它是腐蚀介质均匀抵达 金属的各个表面上发生电化学反应, 宏观上表现为均匀减薄， 是典型的小阴极、大阳极 的腐蚀破坏形式。 电极反应 阳极 : Fe → Fen+ + ne ( 溶解） 阴极: : H2O +0.5O2 +2e → 2OH反应：Fe2+ +2OH- → Fe(OH)2 4Fe(OH)2 + 2H2O +O2 → 4Fe(OH)3 进一步反应： Fe2+→ Fe3++e Fe3++3H2O → Fe(OH)3 +3H+ H+ + H+ → H2 ↑