6材料腐蝕與防護(hù)-自然環(huán)境中的腐蝕(上海交大材料).ppt

第六章自然環(huán)境中的腐蝕 l大氣腐蝕 atmosphericcorrosion l土壤腐蝕 soilcorrosion l海水腐蝕 seawatercorrosion 6 1大氣腐蝕 6 1 1定義由于金屬材料與空氣中的水和氧發(fā)生化學(xué)和電化學(xué)作用而引起的腐蝕稱為大氣腐蝕 純凈大氣組成 75N2 23 O2 水分 少量惰性氣體 一個(gè)100000KW的火電廠 每晝夜由煙囪排除的SO2就有100t之多 6 1 2大氣腐蝕的分類按地理和空氣中含有微量元素情況按氣候條件根據(jù)金屬表面的潮濕程度或大氣的相對(duì)濕度 根據(jù)金屬表面的潮濕程度或大氣的相對(duì)濕度分類 干大氣腐蝕 水膜厚度 10nm 腐蝕速度很低 區(qū) 潮大氣腐蝕 水膜厚度10nm 1 m 腐蝕速度急劇增大 區(qū) 濕大氣腐蝕 空氣濕度接近100 水膜厚度1 m 1mm 速度逐漸降低 區(qū) 至基本不變 區(qū) 水膜厚度 1mm 6 1 3大氣腐蝕機(jī)理6 1 3 1大氣腐蝕初期的腐蝕機(jī)理機(jī)理 1 陰極過(guò)程 O2 2H2O 4e 4OH 2 陽(yáng)極過(guò)程 薄液膜下 陽(yáng)極鈍化和金屬離子水化過(guò)程困難 造成陽(yáng)極極化 陽(yáng)極過(guò)程受阻 對(duì)潮大氣腐蝕 腐蝕過(guò)程主要受陽(yáng)極過(guò)程控制 對(duì)濕大氣腐蝕 腐蝕過(guò)程受陰極過(guò)程控制 6 1 3 2銹層形成后的腐蝕機(jī)理機(jī)理 1 陽(yáng)極反應(yīng)發(fā)生在金屬 Fe3O4界面上 Fe Fe2 2e 2 陰極反應(yīng)發(fā)生在Fe3O4 FeOOH 8FeOOH Fe2 2e 3Fe3O4 4H2O當(dāng)大氣干燥時(shí) 銹層內(nèi)的反應(yīng) 4Fe3O4 O2 6H2O 12FeOOH 6 1 3 3銹層的結(jié)構(gòu)和保護(hù)性 銹層中的鹽類 FeSO4 7H2O FeSO4 4HO Fe2 SO4 3等降低銹層保護(hù)性 6 1 4大氣腐蝕的影響因素濕度溫度和溫差日照時(shí)間和氣溫風(fēng)向和風(fēng)速大氣成分 有害雜質(zhì) 6 1 5防止大氣腐蝕的措施提高材料的耐蝕性表面涂層保護(hù)改變局部大氣環(huán)境使用緩蝕劑 6 2海水腐蝕 海洋占地球表面積的71 海水 強(qiáng)電解質(zhì)溶液海洋腐蝕的損失約占總腐蝕損失的 海水腐蝕的特性3 3 5 NaCl溶液 很高的導(dǎo)電率 溫度在0 35 之間變化 海水中氧濃度 5 10 10 6 pH 8 1 8 3 均勻腐蝕 活性較大 且在海水中不鈍化的金屬局部腐蝕 在海水中有鈍化傾向的金屬 不同海洋環(huán)境腐蝕特點(diǎn)不同 海水腐蝕的影響因素氧含量 O pH 鹽度 Cl 1 海水溫度 海水流速 海洋生物 其中 O和Cl 1含量是主要影響因素 海水腐蝕的防止措施合理選用金屬材料 涂鍍層保護(hù) 電化學(xué)保護(hù) 6 3土壤腐蝕 埋在土壤中的金屬及其構(gòu)件的腐蝕稱為土壤腐蝕 土壤中的腐蝕電池類型 1 長(zhǎng)距離宏觀腐蝕電池 見圖 2 土壤的局部不均一性引起的宏觀腐蝕電池 3 埋設(shè)深度不同及邊緣效應(yīng)所引起的腐蝕宏電池 4 金屬所處狀態(tài)的差異引起的腐蝕宏電池 6 3土壤腐蝕 埋在土壤中的金屬及其構(gòu)件的腐蝕稱為土壤腐蝕 土壤是有各種顆粒狀的礦物質(zhì) 有機(jī)物質(zhì) 水分及微生物等組成的多相并具有生物活性和離子導(dǎo)電性的多孔的毛細(xì)管膠體體系 土壤中的水分干燥而少鹽的土壤電阻率可高達(dá)10000 cm 潮濕多鹽的土壤電阻率可低于500 cm 土壤中的氧由于濕度和結(jié)構(gòu)的不同 土壤中的含氧量可相差幾萬(wàn)倍 土壤中的酸堿性大多數(shù)土壤為中性 pH6 0 7 5 堿性土壤 pH7 5 9 5 酸性土壤 腐殖土和沼澤土 pH3 0 6 0 土壤中的微生物 充氣不均勻引起的腐蝕 氧濃差電池腐蝕 雜散電流對(duì)土壤腐蝕的影響 地下的導(dǎo)體因絕緣不良而漏失