,&,根據金屬材料的腐蝕失效模式,腐蝕可分為均勻腐蝕和局部腐蝕。在實際的腐蝕系統中,大多數金屬的腐蝕是局部腐蝕。由于局部腐蝕發生在金屬表面的小范圍內,大多數金屬表面的腐蝕量都很小,但工程結構、零部件的使用壽命主要取決于局部腐蝕損傷的發展。
,局部腐蝕是指腐蝕主要發生在金屬材料表面的一個小區域內,而其他大多數表面的腐蝕非常輕微甚至沒有腐蝕。
,局部腐蝕是由于金屬本身(結構、組織、化學成分、表面狀態)和腐蝕介質的電化學性質不均勻,即不同部位具有不同的電極電位,從而導致電位差,成為局部腐蝕的驅動力。腐蝕往往優先發生在電極電位低的部位。在局部腐蝕過程中,腐蝕電池的陽極區和陰極區一般是完全分離的,可以通過目視或微觀檢查加以區分。一般來說,陽極的面積要比陰極的面積小得多,即形成了所謂的小陽極大陰極的構型。對于這種配置,由于陰極面積比較大,陰極退極化作用很大,小陽極區域的腐蝕非常嚴重,腐蝕集中在金屬表面的局部陽極區域。
,當發生局部腐蝕時,由于金屬表面細化程度不同,不能用平均腐蝕速率來估計局部腐蝕程度。一般情況下,局部腐蝕引起的金屬損失相對較小,但結構在發生局部腐蝕時不易被發現,危害非常大,往往會引起災難性事故。
金屬腐蝕分類
金屬腐蝕一般可分為化學腐蝕和電化學腐蝕。
1. 化學腐蝕
化學腐蝕是由表面與介質之間的化學相互作用引起的。它的特點是在運行過程中沒有電流?;瘜W腐蝕可分為以下兩類。
(1)氣體腐蝕金屬在干燥氣體(表面無水蒸汽冷凝)中的腐蝕。氣體腐蝕一般是指金屬在高溫下的腐蝕,如軋鋼過程中產生的氧化皮、內燃機活塞燃燒等。
(2)金屬在11L三電解質溶液中的腐蝕發生在非導電液體中。例如,金屬在有機液體(如乙醇、石油等)中的腐蝕。
2. 電化學腐蝕
電化學腐蝕是由金屬表面與介質之間的電化學相互作用引起的。作用過程中有陰極區和陽極區,金屬與介質之間有電流流動。有時電化學作用單獨引起腐蝕,有時機械和生物作用共同產生腐蝕。電化學腐蝕可分為以下幾類。
(1)大氣腐蝕金屬在潮濕空氣中的腐蝕。
(2)土壤腐蝕是由地下金屬構件(如管道、電纜等)腐蝕引起的。
(4)金屬在熔鹽中的腐蝕。如熱處理車間熔鹽加熱爐中電極和處理過的金屬的腐蝕。
(5)應力腐蝕裂紋是金屬在拉應力和腐蝕介質作用下的腐蝕損傷。應力來源于冷熱加工過程中的殘余應力或外部應力。裂紋垂直于拉應力,有時沿金屬晶界,有時穿晶。
(6)腐蝕疲勞是金屬在交變應力(或脈沖應力)和腐蝕介質共同作用下,疲勞極限大大降低,導致過早斷裂(如螺桿軸、泵軸)的一種腐蝕。
(7)磨損腐蝕(磨損)包括腐蝕和機械磨損,兩者相互加速。磨損有很多種形式。
①沖擊腐蝕(沖蝕)是由液體流動或沖擊引起的。
②空化沖蝕(空化沖蝕)所謂的空化是由高速液體不規則流動而產生的??涨恢兄挥猩倭康乃魵饣虻蛪嚎諝狻S捎趬毫土鲃訔l件的頻繁變化,空腔會周期性地出現和消失。當它消失時,由于與周圍高壓的壓差大,會對腔體附近的金屬表面產生所謂的“水錘效應”,往往會破壞金屬表面的保護膜,繼續腐蝕。
③微振動磨損腐蝕是兩個相鄰表面相互振動引起的磨損,破壞金屬保護膜,加速腐蝕。
(8)微生物腐蝕某些微生物的生命活動,促進陽極區或陰極區的電化學反應,或削弱金屬表面膜的耐腐蝕性,或產生腐蝕性物質,從而加速電化學腐蝕。如硫酸鹽還原菌和鐵菌對金屬的腐蝕
(9)海洋生物腐蝕許多海洋生物(動物或植物)能附著在金屬表面并不斷繁殖。它們在新陳代謝的過程中會產生腐蝕性物質,或者由于金屬表面覆蓋不均勻而造成氧濃度池,從而加速電化學腐蝕。
在腐蝕過程中伴隨著電流的腐蝕稱為電化學腐蝕。電化學腐蝕電化學腐蝕是金屬與周圍電解液接觸時,由于電流作用而引起的腐蝕。電化學腐蝕是非常普遍和普遍的。其腐蝕原理與原電池相同。金屬中總會或多或少地含有一些雜質,不同的金屬具有不同的電勢,同一金屬中的不同組分也具有不同的電勢。當金屬與導電溶液接觸時,會產生電位差,導致溶液中出現電子流,從而先腐蝕電位低的金屬。電化學腐蝕的表面形式有很多,可分為空氣腐蝕、導電介質中的腐蝕和其他條件下的腐蝕??諝飧g,是指金屬在潮濕空氣中的腐蝕。導電介質中的腐蝕是指金屬在雨中或各種酸、堿、鹽水溶液中的腐蝕。其他條件下的腐蝕是指在潮濕的土壤中,由于各種腐蝕介質的長期腐蝕而對地下金屬管道及構件造成的腐蝕破壞
金屬的化學腐蝕反應可分為兩個步驟。第一步是氧化步驟,第二步是脫電子步驟。氧化過程釋放自由電子,而脫電子過程是除去自由電子的過程。
陽離子可以進入溶液或與其他陰離子結合形成化合物。氧化過程必須與脫電子過程同時配合才能完成整個反應。
因此,只有通過電子去除步驟去除氧化步驟產生的自由電子,金屬原子才能不斷被腐蝕。實際的腐蝕過程是一個非常緩慢而相對均勻地在表面上失去金屬原子的過程。在某些條件下,如果在一個區域形成陽極或陰極區域,可能會出現局部腐蝕不均勻,并形成可見的腐蝕坑。
鋼鐵不會很快被腐蝕,因為它的表面在水中會形成一層氧化保護層。由于鐵容易被氧化形成氧化鐵,所以不溶于水,容易沉積在金屬表面,從而阻礙了進一步的腐蝕。這種現象稱為腐蝕鈍化。鋯、鉻、鋁、不銹鋼等金屬在常溫的水或空氣中會形成很薄的保護層,有時甚至薄得肉眼無法分辨。由于這種薄保護層,這些金屬在水或空氣中具有良好的耐腐蝕性。