金屬腐蝕與防護(hù)

1、金屬腐蝕與防護(hù)金屬腐蝕與防護(hù) 一、前言一、前言 金屬材料在現(xiàn)代工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中占有非常重要金屬材料在現(xiàn)代工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中占有非常重要 的地位。機(jī)械、交通、運(yùn)輸、國(guó)防和科學(xué)技術(shù)等各的地位。機(jī)械、交通、運(yùn)輸、國(guó)防和科學(xué)技術(shù)等各 部門都需要大量的金屬材料。部門都需要大量的金屬材料。 在人們的日常生活用品方面也離不開金屬材料。在人們的日常生活用品方面也離不開金屬材料。 金屬材料廣泛應(yīng)用的原因在于金屬材料有優(yōu)良的使金屬材料廣泛應(yīng)用的原因在于金屬材料有優(yōu)良的使 用性能用性能( (即材料的物理、化學(xué)和力學(xué)性能即材料的物理、化學(xué)和力學(xué)性能) )和優(yōu)良工和優(yōu)良工 藝性能藝性能( (包括鑄造、壓力加工、焊接、熱處理、切包

2、括鑄造、壓力加工、焊接、熱處理、切 削加工性能削加工性能) )。在現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)生活中，金屬材料是最。在現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)生活中，金屬材料是最 重要的工程材料。重要的工程材料。 然而，隨著使用時(shí)間的推移，金屬將受然而，隨著使用時(shí)間的推移，金屬將受 到不同程度的直接和間接的損壞，通?？梢姷讲煌潭鹊闹苯雍烷g接的損壞，通?？梢?的金屬材料損壞的形式包括腐蝕、斷裂和磨的金屬材料損壞的形式包括腐蝕、斷裂和磨 損。損。 金屬會(huì)發(fā)生腐蝕早已為人們所知，可以金屬會(huì)發(fā)生腐蝕早已為人們所知，可以 說人類一開始使用金屬就發(fā)現(xiàn)了這一現(xiàn)象。說人類一開始使用金屬就發(fā)現(xiàn)了這一現(xiàn)象。 雖然金屬腐蝕現(xiàn)象極其廣泛和常見，但作為雖然金屬腐蝕現(xiàn)象

3、極其廣泛和常見，但作為 一門學(xué)科，對(duì)其進(jìn)行研究卻還是近百年的事。一門學(xué)科，對(duì)其進(jìn)行研究卻還是近百年的事。 金屬腐蝕是對(duì)金屬材料的一種破壞。這金屬腐蝕是對(duì)金屬材料的一種破壞。這 種破壞使許多金屬設(shè)備的使用壽命大為縮短種破壞使許多金屬設(shè)備的使用壽命大為縮短 甚至報(bào)廢，給經(jīng)濟(jì)帶來巨大的損失，它會(huì)使甚至報(bào)廢，給經(jīng)濟(jì)帶來巨大的損失，它會(huì)使 生產(chǎn)停頓、物質(zhì)流失、資源耗損、產(chǎn)品質(zhì)量生產(chǎn)停頓、物質(zhì)流失、資源耗損、產(chǎn)品質(zhì)量 降低、環(huán)境受到污染、影響新技術(shù)的發(fā)展。降低、環(huán)境受到污染、影響新技術(shù)的發(fā)展。 根據(jù)一些國(guó)家對(duì)金屬腐蝕所造成損失的調(diào)查，根據(jù)一些國(guó)家對(duì)金屬腐蝕所造成損失的調(diào)查， 其結(jié)果是驚人的。其結(jié)果是驚人的

4、。 表表 主要工業(yè)國(guó)家腐蝕損失情況主要工業(yè)國(guó)家腐蝕損失情況 國(guó)別國(guó)別年份年份 腐蝕損失腐蝕損失 / /億美元億美元 占國(guó)民生產(chǎn)總值占國(guó)民生產(chǎn)總值 的比例的比例/%/% 澳大利亞澳大利亞197319733.53.53 3 原捷克斯洛伐克原捷克斯洛伐克1986198615153 3 芬蘭芬蘭196519650.470.470.620.623 3 原聯(lián)邦德國(guó)原聯(lián)邦德國(guó)1968196848.248.23 3 瑞典瑞典1986198660603 3 日本日本1976197650503 3 美國(guó)美國(guó) 19751975 19861986 700700 17001700 4.24.2 英國(guó)英國(guó) 1969196

5、9 19851985 27.327.3 170170 3.53.5 前蘇聯(lián)前蘇聯(lián) 19751975 19871987 196196211211 90790710591059 2 2 腐蝕也是影響管道系統(tǒng)可靠性及使用壽腐蝕也是影響管道系統(tǒng)可靠性及使用壽 命的關(guān)鍵因素。據(jù)美國(guó)國(guó)家輸送安全局統(tǒng)計(jì)，命的關(guān)鍵因素。據(jù)美國(guó)國(guó)家輸送安全局統(tǒng)計(jì)， 美國(guó)美國(guó)45%45%管道損壞是由外壁腐蝕引起的。而管道損壞是由外壁腐蝕引起的。而 在美國(guó)輸氣干線和集氣管線的泄漏事故中，在美國(guó)輸氣干線和集氣管線的泄漏事故中， 有有74%74%是腐蝕造成的。是腐蝕造成的。1981198119871987年前蘇聯(lián)年前蘇聯(lián) 輸氣管道事故

6、統(tǒng)計(jì)表明，總長(zhǎng)約輸氣管道事故統(tǒng)計(jì)表明，總長(zhǎng)約2424萬(wàn)萬(wàn)kmkm的管的管 線上曾發(fā)生事故線上曾發(fā)生事故12101210次，其中外腐蝕次，其中外腐蝕517517次，次， 占事故的占事故的42.7%42.7%；內(nèi)腐蝕；內(nèi)腐蝕2929次，占次，占2.4%2.4%；因；因 施工質(zhì)量問題造成的事故施工質(zhì)量問題造成的事故280280次，占次，占23.2%23.2%。 我國(guó)的地下油氣管道投產(chǎn)我國(guó)的地下油氣管道投產(chǎn)l l2a2a后即發(fā)后即發(fā) 生腐蝕穿孔的情況已屢見不鮮。它不僅造成生腐蝕穿孔的情況已屢見不鮮。它不僅造成 因穿孔而引起的油、氣、水泄漏損失，以及因穿孔而引起的油、氣、水泄漏損失，以及 由于維修所帶來

7、的材料和入力上的浪費(fèi)，停由于維修所帶來的材料和入力上的浪費(fèi)，停 工停產(chǎn)所造成的損失，而且還可能因腐蝕引工停產(chǎn)所造成的損失，而且還可能因腐蝕引 起火災(zāi)。特別是天然氣管道因腐蝕引起的爆起火災(zāi)。特別是天然氣管道因腐蝕引起的爆 炸，威脅人身安全，污染環(huán)境，后果極其嚴(yán)炸，威脅人身安全，污染環(huán)境，后果極其嚴(yán) 重。重。 人類開始使用金屬后不久，便提出了防人類開始使用金屬后不久，便提出了防 止金屬腐蝕的問題。古希臘早在公元前就提止金屬腐蝕的問題。古希臘早在公元前就提 了用錫來防止鐵的腐蝕。了用錫來防止鐵的腐蝕。 我國(guó)商代就已經(jīng)用錫來改善銅的耐蝕性我國(guó)商代就已經(jīng)用錫來改善銅的耐蝕性 而出現(xiàn)了錫青銅。而出現(xiàn)了錫青

8、銅。1818世紀(jì)以來由于工業(yè)的迅世紀(jì)以來由于工業(yè)的迅 速發(fā)展，為金屬材料的出現(xiàn)創(chuàng)造了條件。速發(fā)展，為金屬材料的出現(xiàn)創(chuàng)造了條件。 凱依爾凱依爾(keir(keir) )在在17901790年詳細(xì)論述了鐵在年詳細(xì)論述了鐵在 硝酸中的鈍化，從此研究金屬在各種介質(zhì)中硝酸中的鈍化，從此研究金屬在各種介質(zhì)中 破壞的科學(xué)才活躍起來。破壞的科學(xué)才活躍起來。 哈爾哈爾(holl(holl) )在在18191819年證明鐵在沒有氧的年證明鐵在沒有氧的 情況下是不會(huì)生銹的。情況下是不會(huì)生銹的。 德維德維(dary(dary) )在在18241824年證明，當(dāng)沒有氧時(shí)，年證明，當(dāng)沒有氧時(shí)， 海水并不對(duì)鋼起作用；在同年

9、他又提出了用海水并不對(duì)鋼起作用；在同年他又提出了用 鋅保護(hù)鋼殼船的原理。鋅保護(hù)鋼殼船的原理。 電離理論以及法拉第電離理論以及法拉第(faraday)(faraday)定律的定律的 出現(xiàn)對(duì)腐蝕的電化學(xué)理論的發(fā)展起到了重要出現(xiàn)對(duì)腐蝕的電化學(xué)理論的發(fā)展起到了重要 的推動(dòng)作用。的推動(dòng)作用。 德德拉拉李夫李夫(de.la.rive(de.la.rive) )在在18301830年提出年提出 了腐蝕電化學(xué)的概念了腐蝕電化學(xué)的概念( (即微電池理論即微電池理論) )，隨后，隨后 能斯特定律、熱力學(xué)腐蝕圖能斯特定律、熱力學(xué)腐蝕圖(ph(phe)e)等也相等也相 繼產(chǎn)生，并創(chuàng)立了電極動(dòng)力學(xué)過程的理論。繼產(chǎn)生，并

10、創(chuàng)立了電極動(dòng)力學(xué)過程的理論。 到了到了2020世紀(jì)初，腐蝕學(xué)科成為一門獨(dú)立世紀(jì)初，腐蝕學(xué)科成為一門獨(dú)立 的科學(xué)，在科學(xué)領(lǐng)域中占有一定的位置。的科學(xué)，在科學(xué)領(lǐng)域中占有一定的位置。 我國(guó)的腐蝕科學(xué)發(fā)展較晚，與發(fā)達(dá)國(guó)家我國(guó)的腐蝕科學(xué)發(fā)展較晚，與發(fā)達(dá)國(guó)家 相比，我國(guó)腐蝕科學(xué)還有較大的差距。為了相比，我國(guó)腐蝕科學(xué)還有較大的差距。為了 改變這種狀況，我國(guó)于改變這種狀況，我國(guó)于19781978年專門成立了腐年專門成立了腐 蝕科學(xué)組并組建了腐蝕學(xué)術(shù)委員會(huì)，制定了蝕科學(xué)組并組建了腐蝕學(xué)術(shù)委員會(huì)，制定了 腐蝕學(xué)科發(fā)展規(guī)劃，建立了腐蝕研究機(jī)構(gòu)，腐蝕學(xué)科發(fā)展規(guī)劃，建立了腐蝕研究機(jī)構(gòu)， 同時(shí)加快了科技人才的培養(yǎng)，加強(qiáng)了

11、國(guó)際學(xué)同時(shí)加快了科技人才的培養(yǎng)，加強(qiáng)了國(guó)際學(xué) 術(shù)交流，以促進(jìn)我國(guó)腐蝕科學(xué)水平的提高。術(shù)交流，以促進(jìn)我國(guó)腐蝕科學(xué)水平的提高。 二、金屬腐蝕概述二、金屬腐蝕概述 1. 腐蝕的定義腐蝕的定義 “ “腐蝕腐蝕”這個(gè)詞起源于拉丁文這個(gè)詞起源于拉丁文“corroderecorrodere”， 其含義是其含義是“損壞或腐爛損壞或腐爛”。 在現(xiàn)代科學(xué)中，金屬腐蝕的定義是在現(xiàn)代科學(xué)中，金屬腐蝕的定義是“金屬在環(huán)金屬在環(huán) 境介質(zhì)的作用下，由于化學(xué)反應(yīng)、電化學(xué)反應(yīng)或物境介質(zhì)的作用下，由于化學(xué)反應(yīng)、電化學(xué)反應(yīng)或物 理溶解而產(chǎn)生的破壞理溶解而產(chǎn)生的破壞”。 由此定義可見，金屬腐蝕的發(fā)生必須有包括金由此定義可見，金屬腐蝕

12、的發(fā)生必須有包括金 屬材料和環(huán)境介質(zhì)在內(nèi)的相界面上的作用。在金屬屬材料和環(huán)境介質(zhì)在內(nèi)的相界面上的作用。在金屬 表面或界面上發(fā)生化學(xué)和電化學(xué)反應(yīng)，使金屬轉(zhuǎn)化表面或界面上發(fā)生化學(xué)和電化學(xué)反應(yīng)，使金屬轉(zhuǎn)化 為離子狀態(tài)。為離子狀態(tài)。 2. 2. 金屬腐蝕的表示金屬腐蝕的表示 金屬腐蝕的質(zhì)量指標(biāo)：金屬腐蝕的程度，可用樣金屬腐蝕的質(zhì)量指標(biāo)：金屬腐蝕的程度，可用樣 品在腐蝕前后質(zhì)量變化品在腐蝕前后質(zhì)量變化( (減少或增加減少或增加) )來評(píng)價(jià)，其中來評(píng)價(jià)，其中 最常見的是根據(jù)質(zhì)量的減少來測(cè)定腐蝕速度，計(jì)算最常見的是根據(jù)質(zhì)量的減少來測(cè)定腐蝕速度，計(jì)算 公式為：公式為： 式中：式中：v v- - 金屬腐蝕速度金

13、屬腐蝕速度( (質(zhì)量指標(biāo)質(zhì)量指標(biāo)) )，g.mg.m-2 -2.h .h-1 -1； ； w w0 0、w w1 1 分別表示金屬腐蝕前、后的質(zhì)量，分別表示金屬腐蝕前、后的質(zhì)量，g g； s s 金屬樣品的表面積，金屬樣品的表面積，m m2 2；t t 腐蝕時(shí)間，腐蝕時(shí)間，h h。 ts ww v 10 金屬腐蝕的深度指標(biāo)：金屬腐蝕的深度指標(biāo)： 金屬腐蝕的深度指標(biāo)，我國(guó)通常采用金屬腐蝕的深度指標(biāo)，我國(guó)通常采用mm.amm.a-1 -1表示， 表示， 其計(jì)算公式為：其計(jì)算公式為： 式中：式中：v vl l 金屬腐蝕速度金屬腐蝕速度( (深度指標(biāo)深度指標(biāo)) )，mm.amm.a-1 -1； ； v

14、 v- - 金屬腐蝕速度金屬腐蝕速度( (質(zhì)量指標(biāo)質(zhì)量指標(biāo)) )，g.mg.m-2 -2.h .h-1 -1； ； d d 金屬密度，金屬密度，g.cmg.cm-2 -2。 。 d v d v vl 76. 8 1000 36524 在美國(guó)，表示金屬腐蝕的深度指標(biāo)的單位時(shí)，在美國(guó)，表示金屬腐蝕的深度指標(biāo)的單位時(shí)， 喜歡用密耳喜歡用密耳/ /年年( (代號(hào)代號(hào)mpympymils per year)mils per year)，或用，或用 吋吋/ /年年( (代號(hào)代號(hào)ipyipyinchsinchs per year) per year)，尤其是，尤其是mpympy 應(yīng)用最為廣泛，因?yàn)橐话愕牟牧?/p>

15、腐蝕的深度指標(biāo)應(yīng)用最為廣泛，因?yàn)橐话愕牟牧细g的深度指標(biāo) 大約在大約在1 1200mpy200mpy之間。之間。 要注意其換算單位：要注意其換算單位： 1 mm.a1 mm.a-1 -1 = 39.4 mpy = 39.4 mpy = 3.94 = 3.941010-2 -2ipy ipy 1mil( 1mil(千分之一英寸千分之一英寸)= 10)= 10-3 -3in 1in = 25.44mm in 1in = 25.44mm 根據(jù)金屬腐蝕的深度指標(biāo)，可將金屬耐腐蝕性根據(jù)金屬腐蝕的深度指標(biāo)，可將金屬耐腐蝕性 分為十個(gè)等級(jí)或三個(gè)等級(jí)，見下表。分為十個(gè)等級(jí)或三個(gè)等級(jí)，見下表。 表表 金屬均勻腐

16、蝕的十級(jí)標(biāo)準(zhǔn)金屬均勻腐蝕的十級(jí)標(biāo)準(zhǔn) 耐蝕性耐蝕性 評(píng)定評(píng)定 耐蝕性耐蝕性 等級(jí)等級(jí) 腐蝕深度腐蝕深度 / mm.a/ mm.a-1 -1 耐蝕性耐蝕性 評(píng)定評(píng)定 耐蝕性耐蝕性 等級(jí)等級(jí) 腐蝕深度腐蝕深度 / mm.a/ mm.a-1 -1 完全耐蝕完全耐蝕1 10.00110.010.0 表表 金屬均勻腐蝕的三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)金屬均勻腐蝕的三級(jí)標(biāo)準(zhǔn) 一般來說，當(dāng)金屬腐蝕速小于一般來說，當(dāng)金屬腐蝕速小于0.1 mm.a0.1 mm.a-1 -1時(shí)，或 時(shí)，或 小時(shí)小時(shí)3 35mpy5mpy時(shí)，就算是耐腐蝕的了！時(shí)，就算是耐腐蝕的了！ 耐蝕性評(píng)定耐蝕性評(píng)定耐蝕性等級(jí)耐蝕性等級(jí)腐蝕深度腐蝕深度/ mm.a/

17、mm.a-1 -1 耐蝕耐蝕1 10.11.01.0 金屬腐蝕的電流指標(biāo)：以金屬腐蝕的陽(yáng)極電流密金屬腐蝕的電流指標(biāo)：以金屬腐蝕的陽(yáng)極電流密 度的大小來表示金屬腐蝕速度。度的大小來表示金屬腐蝕速度。 金屬腐蝕的電流指標(biāo)的計(jì)算公式為：金屬腐蝕的電流指標(biāo)的計(jì)算公式為： 式中：式中：i i 金屬腐蝕速度金屬腐蝕速度( (電流指標(biāo)電流指標(biāo)) )，a.ma.m-2 -2； ； v v- - 金屬腐蝕速度金屬腐蝕速度( (重量指標(biāo)重量指標(biāo)) )，g.mg.m-2 -2.h .h-1 -1； ； a a 金屬的原子量；金屬的原子量； 26.8 26.8 法拉第常數(shù)，法拉第常數(shù)，a.ha.h；( (一般來說，法

18、拉一般來說，法拉 第常數(shù)常用第常數(shù)常用96500 96500 庫(kù)侖庫(kù)侖( (安培安培. .秒秒) )，由于一小時(shí)等，由于一小時(shí)等 于于 3 6 0 03 6 0 0 秒 ， 所 以 法 拉 第 常 數(shù) 也 可 以 等 于秒 ， 所 以 法 拉 第 常 數(shù) 也 可 以 等 于 96500/3600=26.896500/3600=26.8安培安培. .小時(shí)小時(shí)) ) a v nfn a v i 8 .26 2. 2. 金屬腐蝕的分類金屬腐蝕的分類 根據(jù)腐蝕機(jī)理進(jìn)行分類根據(jù)腐蝕機(jī)理進(jìn)行分類 化學(xué)腐蝕化學(xué)腐蝕(chemical corrosion)(chemical corrosion)：金屬表面與：

19、金屬表面與 腐蝕介質(zhì)直接發(fā)生化學(xué)反應(yīng)引起的金屬腐蝕。腐蝕介質(zhì)直接發(fā)生化學(xué)反應(yīng)引起的金屬腐蝕。 【條件】：反應(yīng)是在干燥或高溫的氣體、非電解【條件】：反應(yīng)是在干燥或高溫的氣體、非電解 質(zhì)溶液中進(jìn)行。質(zhì)溶液中進(jìn)行。 【特點(diǎn)】：金屬表面原子與氧化劑直接發(fā)生反應(yīng)，【特點(diǎn)】：金屬表面原子與氧化劑直接發(fā)生反應(yīng)， 生成腐蝕產(chǎn)物。在化學(xué)腐蝕過程中，電子的傳遞生成腐蝕產(chǎn)物。在化學(xué)腐蝕過程中，電子的傳遞 是在金屬和氧化劑之間進(jìn)行的，因而腐蝕時(shí)無(wú)電是在金屬和氧化劑之間進(jìn)行的，因而腐蝕時(shí)無(wú)電 流產(chǎn)生。流產(chǎn)生。 電化學(xué)腐蝕電化學(xué)腐蝕(electro chemical corrosion)(electro chemical

20、 corrosion)： 金屬材料與電解質(zhì)溶液相互接觸時(shí)，在界金屬材料與電解質(zhì)溶液相互接觸時(shí)，在界 面上將發(fā)生有自由電子參加的廣義氧化和還原反面上將發(fā)生有自由電子參加的廣義氧化和還原反 應(yīng)，導(dǎo)致接觸面處的金屬變?yōu)殡x子、絡(luò)離子而溶應(yīng)，導(dǎo)致接觸面處的金屬變?yōu)殡x子、絡(luò)離子而溶 解，或者生成氫氧化物、氧化物等穩(wěn)定化合物，解，或者生成氫氧化物、氧化物等穩(wěn)定化合物， 從而破壞了金屬材料的特性，這個(gè)過程稱為電化從而破壞了金屬材料的特性，這個(gè)過程稱為電化 學(xué)腐蝕，是以金屬為陽(yáng)極的腐蝕原電池過程。學(xué)腐蝕，是以金屬為陽(yáng)極的腐蝕原電池過程。 這是一種金屬和電解質(zhì)溶液這是一種金屬和電解質(zhì)溶液( (大多數(shù)是水溶液大多數(shù)

21、是水溶液) ) 發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，其過程中有電流產(chǎn)生的一種腐蝕。發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，其過程中有電流產(chǎn)生的一種腐蝕。 在腐蝕過程中，金屬作為電化學(xué)反應(yīng)過程中的陽(yáng)極，在腐蝕過程中，金屬作為電化學(xué)反應(yīng)過程中的陽(yáng)極， 進(jìn)行陽(yáng)極反應(yīng)，失去電子變成離子狀態(tài)進(jìn)入溶液，進(jìn)行陽(yáng)極反應(yīng)，失去電子變成離子狀態(tài)進(jìn)入溶液， 成為水合陽(yáng)離子：成為水合陽(yáng)離子： 或與某些陰離子結(jié)合生成腐蝕產(chǎn)物，也可以和或與某些陰離子結(jié)合生成腐蝕產(chǎn)物，也可以和 某些絡(luò)離子或分子結(jié)合成絡(luò)合離子。同時(shí)在電化學(xué)某些絡(luò)離子或分子結(jié)合成絡(luò)合離子。同時(shí)在電化學(xué) 腐蝕過程中還要進(jìn)行陰極反應(yīng)。陰極反應(yīng)是一個(gè)還腐蝕過程中還要進(jìn)行陰極反應(yīng)。陰極反應(yīng)是一個(gè)還 原反應(yīng)，即

22、金屬內(nèi)的剩余電子在金屬表面與溶液界原反應(yīng)，即金屬內(nèi)的剩余電子在金屬表面與溶液界 面為氧化劑所吸收，這樣以流過金屬內(nèi)部的電子離面為氧化劑所吸收，這樣以流過金屬內(nèi)部的電子離 子流和介質(zhì)中的離子流構(gòu)成回路。子流和介質(zhì)中的離子流構(gòu)成回路。 mnem- n+(水合) 表表 化學(xué)腐蝕與電化學(xué)腐蝕的對(duì)比化學(xué)腐蝕與電化學(xué)腐蝕的對(duì)比 比較項(xiàng)目比較項(xiàng)目 腐腐 蝕蝕 類類 型型 化化 學(xué)學(xué) 腐腐 蝕蝕電電 化化 學(xué)學(xué) 腐腐 蝕蝕 介質(zhì)介質(zhì)干燥氣體或非電解質(zhì)溶液干燥氣體或非電解質(zhì)溶液電解質(zhì)溶液電解質(zhì)溶液 腐蝕過程腐蝕過程 的動(dòng)力的動(dòng)力 化學(xué)位的不同化學(xué)位的不同電位不同的導(dǎo)體間的電位差電位不同的導(dǎo)體間的電位差 腐蝕規(guī)律

23、腐蝕規(guī)律化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)電極過程動(dòng)力學(xué)電極過程動(dòng)力學(xué) 能量轉(zhuǎn)換能量轉(zhuǎn)換化學(xué)能與機(jī)械能和熱能化學(xué)能與機(jī)械能和熱能化學(xué)能與電能化學(xué)能與電能 電子傳遞電子傳遞反應(yīng)物直接傳遞，測(cè)量不出電流反應(yīng)物直接傳遞，測(cè)量不出電流 電子在導(dǎo)體、陰極、陽(yáng)極流動(dòng)，電子在導(dǎo)體、陰極、陽(yáng)極流動(dòng)， 可測(cè)量出電流可測(cè)量出電流 反應(yīng)區(qū)反應(yīng)區(qū)在反應(yīng)物的碰撞點(diǎn)上，瞬時(shí)完成在反應(yīng)物的碰撞點(diǎn)上，瞬時(shí)完成 在相互獨(dú)立的陽(yáng)極、陰極區(qū)域里在相互獨(dú)立的陽(yáng)極、陰極區(qū)域里 獨(dú)立完成獨(dú)立完成 產(chǎn)物產(chǎn)物在碰撞點(diǎn)上直接生成產(chǎn)物在碰撞點(diǎn)上直接生成產(chǎn)物 一次產(chǎn)物在電極表面、二次產(chǎn)物一次產(chǎn)物在電極表面、二次產(chǎn)物 在一次產(chǎn)物相遇處在一次產(chǎn)物相遇處 溫

24、度溫度大多是在高溫條件產(chǎn)生大多是在高溫條件產(chǎn)生在低溫下產(chǎn)生在低溫下產(chǎn)生 物理腐蝕物理腐蝕(physical corrosion)(physical corrosion)： 這是指金屬單純的物理溶解作用引起的這是指金屬單純的物理溶解作用引起的 破壞。例如，金屬在另一種液態(tài)金屬中所破壞。例如，金屬在另一種液態(tài)金屬中所 發(fā)生的腐蝕。發(fā)生的腐蝕。 根據(jù)金屬的腐蝕形態(tài)進(jìn)行分類根據(jù)金屬的腐蝕形態(tài)進(jìn)行分類 按照腐蝕本身所顯示的形為分類可分為按照腐蝕本身所顯示的形為分類可分為 八種，這八種形態(tài)既獨(dú)特又相互關(guān)聯(lián)。八種，這八種形態(tài)既獨(dú)特又相互關(guān)聯(lián)。 八種形態(tài)是：均勻腐蝕、縫隙腐蝕、孔八種形態(tài)是：均勻腐蝕、縫隙腐蝕

25、、孔 蝕、晶間腐蝕、選擇性腐蝕、磨損、應(yīng)力蝕、晶間腐蝕、選擇性腐蝕、磨損、應(yīng)力 腐蝕和氫損傷。腐蝕和氫損傷。 均勻腐蝕：均勻腐蝕： 均勻腐蝕是最常見的腐蝕形態(tài)。均勻腐蝕是最常見的腐蝕形態(tài)。 【定義】：化學(xué)或電化學(xué)反應(yīng)在全部暴露的金屬【定義】：化學(xué)或電化學(xué)反應(yīng)在全部暴露的金屬 表面或大部分面積上均勻地進(jìn)行的腐蝕。表面或大部分面積上均勻地進(jìn)行的腐蝕。 這種腐蝕的防止方法主要包括：這種腐蝕的防止方法主要包括： 選擇合適的材料，包括覆蓋層；選擇合適的材料，包括覆蓋層； 緩蝕劑；緩蝕劑； 陰極保護(hù)。陰極保護(hù)。 以上這些方法可單獨(dú)使用或聯(lián)合使用。以上這些方法可單獨(dú)使用或聯(lián)合使用。 從重量上來看，均勻腐蝕代

26、表金屬的最從重量上來看，均勻腐蝕代表金屬的最 大的破壞。但是從技術(shù)觀點(diǎn)來看，這類腐蝕大的破壞。但是從技術(shù)觀點(diǎn)來看，這類腐蝕 并不重要，因?yàn)楦鶕?jù)比較簡(jiǎn)單的試驗(yàn)，就可并不重要，因?yàn)楦鶕?jù)比較簡(jiǎn)單的試驗(yàn)，就可 以準(zhǔn)確估計(jì)設(shè)備的壽命。以準(zhǔn)確估計(jì)設(shè)備的壽命。 其它大多數(shù)腐蝕形態(tài)在性質(zhì)上更危險(xiǎn)，其它大多數(shù)腐蝕形態(tài)在性質(zhì)上更危險(xiǎn)， 更難于預(yù)測(cè)。而且它們又都是局部性的，腐更難于預(yù)測(cè)。而且它們又都是局部性的，腐 蝕局限在結(jié)構(gòu)的特定區(qū)域或部位上，其結(jié)果蝕局限在結(jié)構(gòu)的特定區(qū)域或部位上，其結(jié)果 就引起設(shè)備、機(jī)器、工具的意外或過早的損就引起設(shè)備、機(jī)器、工具的意外或過早的損 壞。壞。 縫隙腐蝕：縫隙腐蝕： 【定義】：浸在介

27、質(zhì)中的金屬表面上，在縫隙和【定義】：浸在介質(zhì)中的金屬表面上，在縫隙和 其它隱蔽的區(qū)域內(nèi)發(fā)生的強(qiáng)烈局部腐蝕。其它隱蔽的區(qū)域內(nèi)發(fā)生的強(qiáng)烈局部腐蝕。 【特點(diǎn)】：在金屬孔穴、墊片底面、搭接縫表面【特點(diǎn)】：在金屬孔穴、墊片底面、搭接縫表面 沉積物以及螺帽下的縫隙內(nèi)，積存了少量靜止的沉積物以及螺帽下的縫隙內(nèi)，積存了少量靜止的 電解質(zhì)溶液，而發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致金屬腐蝕。電解質(zhì)溶液，而發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致金屬腐蝕。 因此這種腐蝕形態(tài)也稱為縫隙腐蝕，有時(shí)也稱為因此這種腐蝕形態(tài)也稱為縫隙腐蝕，有時(shí)也稱為 沉積物腐蝕或墊片腐蝕。沉積物腐蝕或墊片腐蝕。 產(chǎn)生縫隙腐蝕的沉積物有：砂、塵埃、腐蝕產(chǎn)生縫隙腐蝕的沉積物有：

28、砂、塵埃、腐蝕 產(chǎn)物和其它固體。沉積物的作用是屏蔽，在下面產(chǎn)物和其它固體。沉積物的作用是屏蔽，在下面 形成不流動(dòng)的條件。形成不流動(dòng)的條件。 金屬和非金屬表面接觸，常常發(fā)生縫隙腐蝕，金屬和非金屬表面接觸，常常發(fā)生縫隙腐蝕， 引起這類腐蝕的材料有：木材、塑料、橡膠、玻引起這類腐蝕的材料有：木材、塑料、橡膠、玻 璃、混凝土、石棉、蠟和織物。璃、混凝土、石棉、蠟和織物。 例如在墊片例如在墊片不銹鋼界面就會(huì)產(chǎn)生縫隙腐蝕，不銹鋼界面就會(huì)產(chǎn)生縫隙腐蝕， 且不銹鋼對(duì)縫隙腐蝕特別敏感。且不銹鋼對(duì)縫隙腐蝕特別敏感。 縫隙腐蝕通常發(fā)生在寬度等于或小于千分之縫隙腐蝕通常發(fā)生在寬度等于或小于千分之 幾英寸的窄縫處。它很

29、少發(fā)生在寬的幾英寸的窄縫處。它很少發(fā)生在寬的( (如如1/8in)1/8in)的的 溝或縫隙中。溝或縫隙中。 這種腐蝕的防止方法主要包括：這種腐蝕的防止方法主要包括： 新設(shè)備用對(duì)接焊，而不用鉚或螺桿連結(jié)。焊縫要堅(jiān)實(shí)并新設(shè)備用對(duì)接焊，而不用鉚或螺桿連結(jié)。焊縫要堅(jiān)實(shí)并 焊透，以避免內(nèi)部產(chǎn)生微孔和縫隙；焊透，以避免內(nèi)部產(chǎn)生微孔和縫隙； 搭接焊的縫隙，要用連續(xù)焊，鉛焊或捻縫的方法將其封搭接焊的縫隙，要用連續(xù)焊，鉛焊或捻縫的方法將其封 塞；塞； 設(shè)計(jì)容器時(shí)要使液體能完全排凈，避免銳角和靜滯區(qū)設(shè)計(jì)容器時(shí)要使液體能完全排凈，避免銳角和靜滯區(qū) ( (死角死角) )。液體能排盡則便于清洗，還可防止固體在器底的。

30、液體能排盡則便于清洗，還可防止固體在器底的 沉積；沉積； 經(jīng)常檢查設(shè)備并除去沉積物；經(jīng)常檢查設(shè)備并除去沉積物； 如可能時(shí)，應(yīng)及早從工藝流程中除去懸浮的固體；如可能時(shí)，應(yīng)及早從工藝流程中除去懸浮的固體； 如可能時(shí)，提供均一的環(huán)境；如可能時(shí)，提供均一的環(huán)境； 盡可能使用整的、不吸水的墊片，如聚四氟乙烯。盡可能使用整的、不吸水的墊片，如聚四氟乙烯。 孔蝕：孔蝕： 孔蝕也稱為坑蝕，或點(diǎn)蝕?？孜g是一孔蝕也稱為坑蝕，或點(diǎn)蝕。孔蝕是一 種特殊的局部腐蝕。孔蝕的發(fā)展可以導(dǎo)致金種特殊的局部腐蝕。孔蝕的發(fā)展可以導(dǎo)致金 屬上產(chǎn)生小孔。屬上產(chǎn)生小孔。 若用若用h h表示腐蝕孔的深度、表示腐蝕孔的深度、d d表示腐蝕孔

31、表示腐蝕孔 的直徑，當(dāng)?shù)闹睆剑?dāng)h/d1h/d1時(shí)稱為局部腐蝕；當(dāng)時(shí)稱為局部腐蝕；當(dāng) h/d1h/d1時(shí)，稱為孔蝕。時(shí)，稱為孔蝕。 孔蝕有以下五個(gè)方面的特點(diǎn)：孔蝕有以下五個(gè)方面的特點(diǎn)： 孔蝕引起設(shè)備和管道穿孔的失重很小，甚至于孔蝕引起設(shè)備和管道穿孔的失重很小，甚至于 覺察不到有重量變化，但一旦穿孔就使設(shè)備和管覺察不到有重量變化，但一旦穿孔就使設(shè)備和管 道報(bào)廢；道報(bào)廢； 孔蝕往往是從金屬的一側(cè)開始，在另一側(cè)逐步孔蝕往往是從金屬的一側(cè)開始，在另一側(cè)逐步 擴(kuò)大而穿孔；擴(kuò)大而穿孔； 孔蝕具有大陰極和小陽(yáng)極不利的面積比，并且孔蝕具有大陰極和小陽(yáng)極不利的面積比，并且 有自催化特性，當(dāng)小孔內(nèi)部發(fā)生腐蝕時(shí)，小

32、孔周有自催化特性，當(dāng)小孔內(nèi)部發(fā)生腐蝕時(shí)，小孔周 圍部分的金屬卻受到陰極保護(hù)?？椎拿娣e越小則圍部分的金屬卻受到陰極保護(hù)。孔的面積越小則 陰陽(yáng)極面積比就較大，孔的腐蝕速度也越快；陰陽(yáng)極面積比就較大，孔的腐蝕速度也越快； 腐蝕起始表面的孔一般都很小，而且有腐腐蝕起始表面的孔一般都很小，而且有腐 蝕產(chǎn)物覆蓋，因此既不容易發(fā)現(xiàn)也不易檢查，蝕產(chǎn)物覆蓋，因此既不容易發(fā)現(xiàn)也不易檢查， 孔蝕往往只有穿孔后才發(fā)現(xiàn)；孔蝕往往只有穿孔后才發(fā)現(xiàn)； 孔蝕需要一個(gè)很長(zhǎng)的誘導(dǎo)期，誘導(dǎo)期可以孔蝕需要一個(gè)很長(zhǎng)的誘導(dǎo)期，誘導(dǎo)期可以 從幾月到幾年，在這段時(shí)間內(nèi)，目測(cè)根本看從幾月到幾年，在這段時(shí)間內(nèi)，目測(cè)根本看 不到金屬表面有任何變化

33、。不到金屬表面有任何變化。 這種腐蝕的防止方法：可參考縫隙腐蝕這種腐蝕的防止方法：可參考縫隙腐蝕 的防止方法，但最重要的還是改變材質(zhì)的耐的防止方法，但最重要的還是改變材質(zhì)的耐 孔蝕性能。孔蝕性能。 晶間腐蝕：晶間腐蝕： 因?yàn)榻饘俨牧洗蠖鄶?shù)是晶體，所以金因?yàn)榻饘俨牧洗蠖鄶?shù)是晶體，所以金 屬材料表面有不少的晶粒間界屬材料表面有不少的晶粒間界( (晶界晶界) )。晶。晶 界是原子排列較為疏松而紊亂的區(qū)域，因界是原子排列較為疏松而紊亂的區(qū)域，因 此，晶界容易富集雜質(zhì)原子，產(chǎn)生所謂晶此，晶界容易富集雜質(zhì)原子，產(chǎn)生所謂晶 界吸附，也容易發(fā)生沉淀，即所謂晶界沉界吸附，也容易發(fā)生沉淀，即所謂晶界沉 淀。淀。

34、晶間腐蝕是由晶界的雜質(zhì)，或晶界區(qū)晶間腐蝕是由晶界的雜質(zhì)，或晶界區(qū) 某一合金元素增多或減少而引起的。某一合金元素增多或減少而引起的。 選擇性腐蝕：選擇性腐蝕： 【定義】：在一種多元合金中，較活潑金屬組分【定義】：在一種多元合金中，較活潑金屬組分 與電解質(zhì)發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生的溶解腐蝕，這與電解質(zhì)發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生的溶解腐蝕，這 個(gè)過程是由于化學(xué)成分的差異而引起的。個(gè)過程是由于化學(xué)成分的差異而引起的。 選擇性腐蝕，只發(fā)生在二種或二種以上的金屬選擇性腐蝕，只發(fā)生在二種或二種以上的金屬 形成固溶體的合金中，這時(shí)較貴的金屬作為陰極形成固溶體的合金中，這時(shí)較貴的金屬作為陰極 保持穩(wěn)定或重新沉淀；而化學(xué)性

35、質(zhì)活潑的金屬則保持穩(wěn)定或重新沉淀；而化學(xué)性質(zhì)活潑的金屬則 作為陽(yáng)極發(fā)生溶解。作為陽(yáng)極發(fā)生溶解。 在油田注水系統(tǒng)中注水泵的葉輪常常是用硅在油田注水系統(tǒng)中注水泵的葉輪常常是用硅 黃銅制作，黃銅中的鋅易被腐蝕，留下多孔的純黃銅制作，黃銅中的鋅易被腐蝕，留下多孔的純 銅，一般把這種現(xiàn)象叫做黃銅脫鋅，它就是一種銅，一般把這種現(xiàn)象叫做黃銅脫鋅，它就是一種 選擇性腐蝕破壞。選擇性腐蝕破壞。 磨損腐蝕：磨損腐蝕： 【定義】：金屬在與腐蝕介質(zhì)發(fā)生湍流的【定義】：金屬在與腐蝕介質(zhì)發(fā)生湍流的 同時(shí)，還存在電化學(xué)腐蝕的現(xiàn)象，所以也叫同時(shí)，還存在電化學(xué)腐蝕的現(xiàn)象，所以也叫 湍流腐蝕。湍流腐蝕。 泵的葉片、閥門、彎管、離

36、心機(jī)、孔板泵的葉片、閥門、彎管、離心機(jī)、孔板 流量計(jì)、透平機(jī)葉片、噴嘴、噴射設(shè)備等金流量計(jì)、透平機(jī)葉片、噴嘴、噴射設(shè)備等金 屬部件，往往存在腐蝕介質(zhì)和金屬表面之間屬部件，往往存在腐蝕介質(zhì)和金屬表面之間 的劇烈相對(duì)運(yùn)動(dòng)，因此在發(fā)生金屬腐蝕的同的劇烈相對(duì)運(yùn)動(dòng)，因此在發(fā)生金屬腐蝕的同 時(shí)，還存在介質(zhì)對(duì)金屬的磨損，共同導(dǎo)致金時(shí)，還存在介質(zhì)對(duì)金屬的磨損，共同導(dǎo)致金 屬破壞。屬破壞。 【特點(diǎn)】金屬的破壞是電化學(xué)腐蝕和機(jī)械【特點(diǎn)】金屬的破壞是電化學(xué)腐蝕和機(jī)械 作用的綜合結(jié)果。作用的綜合結(jié)果。 這類破壞常與金屬表面上流體的湍流程這類破壞常與金屬表面上流體的湍流程 度有關(guān)，故所有影響腐蝕的電化學(xué)因素對(duì)磨度有關(guān)，

37、故所有影響腐蝕的電化學(xué)因素對(duì)磨 蝕都有影響，此外，機(jī)械作用也有影響。蝕都有影響，此外，機(jī)械作用也有影響。 【磨損腐蝕特征【磨損腐蝕特征】磨蝕的特征是金屬表面磨蝕的特征是金屬表面 往往具有溝、槽、凹谷或波浪形的外觀形態(tài)，往往具有溝、槽、凹谷或波浪形的外觀形態(tài)， 并具有一定的方向性。絕大部分的金屬材料并具有一定的方向性。絕大部分的金屬材料 對(duì)磨蝕是很敏感的，尤其是依靠保護(hù)膜來防對(duì)磨蝕是很敏感的，尤其是依靠保護(hù)膜來防 腐的鈍態(tài)金屬或投加緩蝕劑的水質(zhì)，磨蝕會(huì)腐的鈍態(tài)金屬或投加緩蝕劑的水質(zhì)，磨蝕會(huì) 使保護(hù)膜破壞而導(dǎo)致腐蝕。使保護(hù)膜破壞而導(dǎo)致腐蝕。 【影響磨損腐蝕的因素【影響磨損腐蝕的因素】 腐蝕介質(zhì)與金

38、屬表面之間的相對(duì)運(yùn)腐蝕介質(zhì)與金屬表面之間的相對(duì)運(yùn) 使介質(zhì)與金屬之間產(chǎn)生切應(yīng)力，這種切應(yīng)力使介質(zhì)與金屬之間產(chǎn)生切應(yīng)力，這種切應(yīng)力 甚至能剝離金屬表面的保護(hù)膜和腐蝕產(chǎn)物。甚至能剝離金屬表面的保護(hù)膜和腐蝕產(chǎn)物。 高速流動(dòng)的腐蝕介質(zhì)帶著懸浮粒子高速流動(dòng)的腐蝕介質(zhì)帶著懸浮粒子 流過金屬表面時(shí)的研磨作用而導(dǎo)致破壞，如流過金屬表面時(shí)的研磨作用而導(dǎo)致破壞，如 泵最容易產(chǎn)生磨蝕。泵最容易產(chǎn)生磨蝕。 防止磨損腐蝕辦法：防止磨損腐蝕辦法： 選用更耐磨蝕的材料，如硅鐵、硅銅都是選用更耐磨蝕的材料，如硅鐵、硅銅都是 較耐磨蝕的材料；較耐磨蝕的材料； 適當(dāng)改變?cè)O(shè)計(jì)可以使較差的材料大大延長(zhǎng)適當(dāng)改變?cè)O(shè)計(jì)可以使較差的材料大大延

39、長(zhǎng) 使用壽命，如在磨蝕部位適當(dāng)?shù)脑龃蠊軓胶褪褂脡勖?，如在磨蝕部位適當(dāng)?shù)脑龃蠊軓胶?增加壁厚；把輸入管道對(duì)著儲(chǔ)槽的中心而不增加壁厚；把輸入管道對(duì)著儲(chǔ)槽的中心而不 要靠近或?qū)χ鴥?chǔ)槽壁；熱交換管入口端采用要靠近或?qū)χ鴥?chǔ)槽壁；熱交換管入口端采用 套管或擴(kuò)口管的形式，甚至于可以定期交替套管或擴(kuò)口管的形式，甚至于可以定期交替 更換流體入口和出口的方向；更換流體入口和出口的方向； 改變環(huán)境，用沉降和過濾的方法去除懸浮改變環(huán)境，用沉降和過濾的方法去除懸浮 粒子；降低溫度、脫氣和添加緩蝕劑也是很粒子；降低溫度、脫氣和添加緩蝕劑也是很 有效的方法，但要考慮經(jīng)濟(jì)效益；有效的方法，但要考慮經(jīng)濟(jì)效益； 采用較耐蝕的有彈

40、性的涂層；采用較耐蝕的有彈性的涂層； 采用陰極保護(hù)。采用陰極保護(hù)。 應(yīng)力腐蝕：應(yīng)力腐蝕： 【定義】：金屬在應(yīng)力和腐蝕結(jié)合所產(chǎn)生的【定義】：金屬在應(yīng)力和腐蝕結(jié)合所產(chǎn)生的 開裂現(xiàn)象稱作應(yīng)力腐蝕。開裂現(xiàn)象稱作應(yīng)力腐蝕。 大多數(shù)金屬會(huì)發(fā)生這種現(xiàn)象，但并非大多數(shù)金屬會(huì)發(fā)生這種現(xiàn)象，但并非 所有金屬都處于應(yīng)力和腐蝕介質(zhì)下都會(huì)發(fā)所有金屬都處于應(yīng)力和腐蝕介質(zhì)下都會(huì)發(fā) 生應(yīng)力腐蝕。例如，鋼在硝酸鹽溶液里會(huì)生應(yīng)力腐蝕。例如，鋼在硝酸鹽溶液里會(huì) 發(fā)生應(yīng)力腐蝕開裂，而銅在含有氨的溶液發(fā)生應(yīng)力腐蝕開裂，而銅在含有氨的溶液 里才易發(fā)生。里才易發(fā)生。 在高含硫天然氣開采過程中，由于腐蝕在高含硫天然氣開采過程中，由于腐蝕 介

41、質(zhì)主要是硫化氫，金屬設(shè)備在與硫化氫作介質(zhì)主要是硫化氫，金屬設(shè)備在與硫化氫作 用發(fā)生腐蝕的同時(shí)，往往受到應(yīng)力的共同作用發(fā)生腐蝕的同時(shí)，往往受到應(yīng)力的共同作 用，對(duì)設(shè)備造成損壞，所以習(xí)慣上稱為硫化用，對(duì)設(shè)備造成損壞，所以習(xí)慣上稱為硫化 氫應(yīng)力腐蝕。氫應(yīng)力腐蝕。 因此，應(yīng)力腐蝕是企業(yè)中高度重視的一因此，應(yīng)力腐蝕是企業(yè)中高度重視的一 種局部腐蝕行為。種局部腐蝕行為。 氫損傷：氫損傷： 【定義】由金屬發(fā)生電化學(xué)腐蝕所產(chǎn)生的氫氣分【定義】由金屬發(fā)生電化學(xué)腐蝕所產(chǎn)生的氫氣分 子，在金屬晶格內(nèi)部聚集而發(fā)生金屬破壞現(xiàn)象。子，在金屬晶格內(nèi)部聚集而發(fā)生金屬破壞現(xiàn)象。 【特征】：金屬產(chǎn)生脆性斷裂，因此氫損傷也稱為【特

42、征】：金屬產(chǎn)生脆性斷裂，因此氫損傷也稱為 氫脆現(xiàn)象。氫脆現(xiàn)象。 當(dāng)金屬發(fā)生腐蝕，并處于應(yīng)力作用下或在加當(dāng)金屬發(fā)生腐蝕，并處于應(yīng)力作用下或在加 工期間有殘余應(yīng)力時(shí)，此時(shí)金屬內(nèi)的氫氣所產(chǎn)生工期間有殘余應(yīng)力時(shí)，此時(shí)金屬內(nèi)的氫氣所產(chǎn)生 的壓力會(huì)使金屬發(fā)生開裂。的壓力會(huì)使金屬發(fā)生開裂。 對(duì)于韌性金屬，由于這種氫氣壓力的作用，有對(duì)于韌性金屬，由于這種氫氣壓力的作用，有 時(shí)會(huì)在金屬表面出現(xiàn)氣泡。時(shí)會(huì)在金屬表面出現(xiàn)氣泡。 值得注意的是對(duì)應(yīng)力開裂和氫脆共同造值得注意的是對(duì)應(yīng)力開裂和氫脆共同造 成的設(shè)備斷裂。成的設(shè)備斷裂。 例如，在石油開采中，在抽油桿上，常例如，在石油開采中，在抽油桿上，常 ?？梢娖鸪跤筛g產(chǎn)生

43、的裂縫又因泵抽應(yīng)力?？梢娖鸪跤筛g產(chǎn)生的裂縫又因泵抽應(yīng)力 而加上的脆性作用，最終發(fā)展到很嚴(yán)重的地而加上的脆性作用，最終發(fā)展到很嚴(yán)重的地 步。當(dāng)裂縫使抽油桿強(qiáng)度充分減弱時(shí)，若超步。當(dāng)裂縫使抽油桿強(qiáng)度充分減弱時(shí)，若超 過局部開裂的和腐蝕的抽油桿強(qiáng)度所能承受過局部開裂的和腐蝕的抽油桿強(qiáng)度所能承受 的程度，抽油桿就會(huì)斷裂，只留下一個(gè)參差的程度，抽油桿就會(huì)斷裂，只留下一個(gè)參差 不齊的斷口。不齊的斷口。 3. 根據(jù)環(huán)境介質(zhì)的種類進(jìn)行分類根據(jù)環(huán)境介質(zhì)的種類進(jìn)行分類 酸性腐蝕酸性腐蝕 定義：金屬與酸性介質(zhì)作用下發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)所產(chǎn)定義：金屬與酸性介質(zhì)作用下發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)所產(chǎn) 生的破壞現(xiàn)象。生的破壞現(xiàn)象。 特點(diǎn)：

44、腐蝕速度特別快，伴有氫氣產(chǎn)生，所以也稱特點(diǎn)：腐蝕速度特別快，伴有氫氣產(chǎn)生，所以也稱 為析氫腐蝕。為析氫腐蝕。 中性或堿性腐蝕中性或堿性腐蝕 定義：金屬與中性或堿性介質(zhì)作用下發(fā)生電化學(xué)反定義：金屬與中性或堿性介質(zhì)作用下發(fā)生電化學(xué)反 應(yīng)所產(chǎn)生的破壞現(xiàn)象。應(yīng)所產(chǎn)生的破壞現(xiàn)象。 特點(diǎn)：腐蝕速度緩慢，腐蝕過程需要氧氣的存在，特點(diǎn)：腐蝕速度緩慢，腐蝕過程需要氧氣的存在， 所以也稱為吸氧腐蝕。所以也稱為吸氧腐蝕。 三、金屬電化學(xué)腐蝕機(jī)理三、金屬電化學(xué)腐蝕機(jī)理電化學(xué)腐蝕電化學(xué)腐蝕 的熱力學(xué)原理的熱力學(xué)原理 l1. 概述概述 l 原電池：借助氧化還原反應(yīng)的進(jìn)行而得原電池：借助氧化還原反應(yīng)的進(jìn)行而得 到電流的裝置

45、?；蛘呤墙柚趸€原反應(yīng)到電流的裝置?；蛘呤墙柚趸€原反應(yīng) 而直接將化學(xué)能轉(zhuǎn)換成電能的裝置。而直接將化學(xué)能轉(zhuǎn)換成電能的裝置。 【氧化反應(yīng)】：失去電子或化合價(jià)升高的【氧化反應(yīng)】：失去電子或化合價(jià)升高的 反應(yīng)。發(fā)生氧化反應(yīng)的物質(zhì)稱為還原劑，反應(yīng)。發(fā)生氧化反應(yīng)的物質(zhì)稱為還原劑， 該極稱為陽(yáng)極；該極稱為陽(yáng)極； 氧化反應(yīng)的特點(diǎn)：還原劑氧化反應(yīng)的特點(diǎn)：還原劑失去電子失去電子 化合價(jià)升高化合價(jià)升高發(fā)生氧化反應(yīng)發(fā)生氧化反應(yīng)被氧化被氧化 【還原反應(yīng)】：得到電子或化合價(jià)降低的反【還原反應(yīng)】：得到電子或化合價(jià)降低的反 應(yīng)。發(fā)生還原反應(yīng)的物質(zhì)稱為氧化劑，該應(yīng)。發(fā)生還原反應(yīng)的物質(zhì)稱為氧化劑，該 極稱為陰極。極稱為陰極

46、。 還原反應(yīng)的特點(diǎn)：氧化劑還原反應(yīng)的特點(diǎn)：氧化劑得到電子得到電子 化合價(jià)降低化合價(jià)降低發(fā)生還原反應(yīng)發(fā)生還原反應(yīng)被還原被還原 【注意】在氧化還原反應(yīng)中，電子的失去與【注意】在氧化還原反應(yīng)中，電子的失去與 得到是完全相同的！得到是完全相同的！ 根據(jù)這一原理，常常用來對(duì)氧化還原根據(jù)這一原理，常常用來對(duì)氧化還原 反應(yīng)進(jìn)行配平。反應(yīng)進(jìn)行配平。 【步驟【步驟】 l 將化學(xué)反應(yīng)式寫成離子反應(yīng)式；將化學(xué)反應(yīng)式寫成離子反應(yīng)式； l 在每個(gè)元素的右上方，標(biāo)出化合價(jià)：一在每個(gè)元素的右上方，標(biāo)出化合價(jià)：一 般地，般地，h h+ +、lili+ +、nana+ +、k k+ +為正一價(jià)；為正一價(jià)；ohoh- -、f f

47、- -、 clcl- -、brbr- -等為負(fù)一價(jià)；等為負(fù)一價(jià)；nono3 3- -、soso4 42- 2-、 、coco3 32- 2-等 等 為負(fù)二價(jià)，單質(zhì)都是為負(fù)二價(jià)，單質(zhì)都是0 0價(jià)。價(jià)。 l 找出那個(gè)元素的化合價(jià)發(fā)生的變化；找出那個(gè)元素的化合價(jià)發(fā)生的變化； l 寫出化合價(jià)升高的氧化反應(yīng)、化合價(jià)降寫出化合價(jià)升高的氧化反應(yīng)、化合價(jià)降 低的還原反應(yīng)；低的還原反應(yīng)； l 對(duì)氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)分別進(jìn)行配比；對(duì)氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)分別進(jìn)行配比； l 找到氧化反應(yīng)與還原反應(yīng)電子得失的最找到氧化反應(yīng)與還原反應(yīng)電子得失的最 小公約數(shù)；小公約數(shù)； l 將氧化反應(yīng)與還原反應(yīng)進(jìn)行相加，得到將氧化反應(yīng)與還原反

48、應(yīng)進(jìn)行相加，得到 配比后的離子反應(yīng)；配比后的離子反應(yīng)； l 還原化學(xué)反應(yīng)方程式。還原化學(xué)反應(yīng)方程式。 lkclo3 + hcl kcl + cl2 + h2o lso32- + s2- + h+ s + h2o lso32- + cl2 + h2o h+ + so42- + cl- lnh3 + cl2 nh4cl + n2 lbro3 + cl2 br2 + clo3 lcl2 + i2 + h2o io3 + cl + h+ lclo3 + cl + h+ cl2 + h2o lfecl3 + ki fecl2 + kcl + i2 lfecl2 + cl2 fecl3 lf2 + ki（

49、固）（固） kf + i2 lso2 + h2o2 h2so4 lfe3+ + so2 + h2o fe2+ + so42 + h+ li2 + so2 + h2o h2so4 + hi lkmno4 mno2 + k2mno4 + o2 電池工作原理：以碳棒作為正電極、外包鋅皮為負(fù)電電池工作原理：以碳棒作為正電極、外包鋅皮為負(fù)電 極，以及兩極間的電解質(zhì)氯化銨溶液組成的一個(gè)體系。當(dāng)外極，以及兩極間的電解質(zhì)氯化銨溶液組成的一個(gè)體系。當(dāng)外 電路接通構(gòu)成回路時(shí)，即可產(chǎn)生電流。在這個(gè)體系中，發(fā)生電路接通構(gòu)成回路時(shí)，即可產(chǎn)生電流。在這個(gè)體系中，發(fā)生 了如下反應(yīng)：了如下反應(yīng)： 陽(yáng)極反應(yīng)：陽(yáng)極反應(yīng)： zn

50、znzn zn2 2 + 2e + 2e 陰極反應(yīng)：陰極反應(yīng)： 2h2h+ + + 2e h + 2e h2 2 隨著反應(yīng)的進(jìn)行，負(fù)極隨著反應(yīng)的進(jìn)行，負(fù)極( (陽(yáng)極陽(yáng)極) )上的鋅逐漸被消耗上的鋅逐漸被消耗腐蝕。腐蝕。 【陽(yáng)極】失去電子，發(fā)生【陽(yáng)極】失去電子，發(fā)生 氧化反應(yīng)的電極；氧化反應(yīng)的電極； 【陰極】得到電子，發(fā)【陰極】得到電子，發(fā) 生還原反應(yīng)的電極。生還原反應(yīng)的電極。 導(dǎo)體：能夠?qū)щ姷奈矬w。導(dǎo)體：能夠?qū)щ姷奈矬w。 電子導(dǎo)體：在電場(chǎng)作用下，電子或電子空穴沿一電子導(dǎo)體：在電場(chǎng)作用下，電子或電子空穴沿一 定方向運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生電流的物體。包括金屬、石墨等。定方向運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生電流的物體。包括金屬、石墨

51、等。 【運(yùn)動(dòng)方向】：電子由負(fù)極到正極?！具\(yùn)動(dòng)方向】：電子由負(fù)極到正極。 離子導(dǎo)體：在電場(chǎng)作用下，金屬離子沿一定方向離子導(dǎo)體：在電場(chǎng)作用下，金屬離子沿一定方向 運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生電流的物體。包括電解質(zhì)溶液和熔融的運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生電流的物體。包括電解質(zhì)溶液和熔融的 電解質(zhì)。電解質(zhì)。 【運(yùn)動(dòng)方向】陽(yáng)離子由正極到負(fù)極、陰離子由負(fù)極【運(yùn)動(dòng)方向】陽(yáng)離子由正極到負(fù)極、陰離子由負(fù)極 到正極。到正極。 電極系統(tǒng)：由電子導(dǎo)體與離子導(dǎo)體組成的體電極系統(tǒng)：由電子導(dǎo)體與離子導(dǎo)體組成的體 系，簡(jiǎn)稱電極。系，簡(jiǎn)稱電極。 【特點(diǎn)】電子在兩種導(dǎo)體之間轉(zhuǎn)移，有化學(xué)反【特點(diǎn)】電子在兩種導(dǎo)體之間轉(zhuǎn)移，有化學(xué)反 應(yīng)發(fā)生。應(yīng)發(fā)生。 【注意】：【注意】

52、： 多數(shù)情況下，電極是指的同一材料；多數(shù)情況下，電極是指的同一材料； 少數(shù)情況下，電極又是包括整個(gè)電極反少數(shù)情況下，電極又是包括整個(gè)電極反 應(yīng)或電極系統(tǒng)。應(yīng)或電極系統(tǒng)。 l 電極反應(yīng)：在電極系統(tǒng)中，隨著兩個(gè)不同種電極反應(yīng)：在電極系統(tǒng)中，隨著兩個(gè)不同種 類導(dǎo)體之間電荷的轉(zhuǎn)移，兩相界面上所發(fā)生的電類導(dǎo)體之間電荷的轉(zhuǎn)移，兩相界面上所發(fā)生的電 化學(xué)反應(yīng)?；瘜W(xué)反應(yīng)。 例如，金屬鋅與生成的金屬離子鋅，電子例如，金屬鋅與生成的金屬離子鋅，電子 導(dǎo)體是金屬鋅、離子導(dǎo)體是鋅離子，二者就構(gòu)成導(dǎo)體是金屬鋅、離子導(dǎo)體是鋅離子，二者就構(gòu)成 了一個(gè)電極系統(tǒng)，在這個(gè)系統(tǒng)中發(fā)生了氧化反應(yīng)。了一個(gè)電極系統(tǒng)，在這個(gè)系統(tǒng)中發(fā)生了氧

53、化反應(yīng)。 而金屬離子銅與生成的金屬銅，也是一個(gè)電而金屬離子銅與生成的金屬銅，也是一個(gè)電 極系統(tǒng)，在這個(gè)系統(tǒng)中，發(fā)生了還原反應(yīng)。極系統(tǒng)，在這個(gè)系統(tǒng)中，發(fā)生了還原反應(yīng)。 在兩個(gè)電極中，一個(gè)電極的電位較負(fù)，另一在兩個(gè)電極中，一個(gè)電極的電位較負(fù)，另一 個(gè)電位較正時(shí)，如果有電子通道個(gè)電位較正時(shí)，如果有電子通道( (導(dǎo)線或電解質(zhì)導(dǎo)線或電解質(zhì) 溶液溶液) )時(shí)，就會(huì)有電流產(chǎn)生時(shí)，就會(huì)有電流產(chǎn)生即形成了一個(gè)電即形成了一個(gè)電 池。池。 2. 腐蝕原電池： 【定義】：由發(fā)生氧化反應(yīng)的電極系統(tǒng)與發(fā)生【定義】：由發(fā)生氧化反應(yīng)的電極系統(tǒng)與發(fā)生 還原反應(yīng)的電極系統(tǒng)所構(gòu)成的一個(gè)回路體系，還原反應(yīng)的電極系統(tǒng)所構(gòu)成的一個(gè)回路體

54、系， 并伴隨電流從陽(yáng)極流向陰極的現(xiàn)象。并伴隨電流從陽(yáng)極流向陰極的現(xiàn)象。 陽(yáng)極系統(tǒng)：發(fā)生氧化反應(yīng)的系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱陽(yáng)陽(yáng)極系統(tǒng)：發(fā)生氧化反應(yīng)的系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱陽(yáng) 極；極； 陰極系統(tǒng)：發(fā)生還原反應(yīng)的系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱陰陰極系統(tǒng)：發(fā)生還原反應(yīng)的系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱陰 極。極。 3. 金屬金屬腐蝕的電化學(xué)反應(yīng)及理論腐蝕的電化學(xué)反應(yīng)及理論 構(gòu)成金屬構(gòu)成金屬腐蝕的四大要素：陽(yáng)極、陰極、電解質(zhì)腐蝕的四大要素：陽(yáng)極、陰極、電解質(zhì) 溶液和電路等。溶液和電路等。 金屬腐蝕的基本過程：金屬腐蝕的基本過程： 陽(yáng)極過程：金屬被氧化陽(yáng)極過程：金屬被氧化溶解、腐蝕，并以離子溶解、腐蝕，并以離子 的形式進(jìn)入到溶液中，把等電量的電子留在金屬表的形式進(jìn)入到溶液

55、中，把等電量的電子留在金屬表 面上；面上； 電子轉(zhuǎn)移過程：留在陽(yáng)極金屬上的電子，通過電電子轉(zhuǎn)移過程：留在陽(yáng)極金屬上的電子，通過電 路轉(zhuǎn)移到陰極上；路轉(zhuǎn)移到陰極上； 陰極過程：溶液中的氧化劑與電路上轉(zhuǎn)移過來的陰極過程：溶液中的氧化劑與電路上轉(zhuǎn)移過來的 電子發(fā)生還原反應(yīng)。電子發(fā)生還原反應(yīng)。 為此，人們用電極反應(yīng)的電位大小表示其氧化為此，人們用電極反應(yīng)的電位大小表示其氧化 還原能力的大小。還原能力的大小。 由于上述反應(yīng)受到離子濃度由于上述反應(yīng)受到離子濃度( (活度活度) )、氣體壓力、氣體壓力、 溫度等影響。為了便于對(duì)比，將物質(zhì)的電極電位定溫度等影響。為了便于對(duì)比，將物質(zhì)的電極電位定 義在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下

56、，即：在指義在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，即：在指2525、1atm(0.1mpa)1atm(0.1mpa)、 溶液活度為溶液活度為1 mole.l1 mole.l-1 -1時(shí)狀態(tài)下的電極電位。用 時(shí)狀態(tài)下的電極電位。用 表示。表示。 當(dāng)當(dāng) 越正，說明該物質(zhì)越容易得到電子，越正，說明該物質(zhì)越容易得到電子， 即氧化性越強(qiáng)；即氧化性越強(qiáng)； 當(dāng)當(dāng) 越負(fù)，說明該物質(zhì)越容易失去電子，越負(fù)，說明該物質(zhì)越容易失去電子， 即還原性越強(qiáng)。即還原性越強(qiáng)。 0 / mm n e 0 / mm n e 0 / mm n e l 為了能夠測(cè)量金屬的絕對(duì)電極電位的相為了能夠測(cè)量金屬的絕對(duì)電極電位的相 對(duì)值，就必須選用一個(gè)電極系統(tǒng)，與被測(cè)

57、金對(duì)值，就必須選用一個(gè)電極系統(tǒng)，與被測(cè)金 屬的電極系統(tǒng)組成原電池。屬的電極系統(tǒng)組成原電池。 l【參比電極】：電極反應(yīng)保持平衡，且與該【參比電極】：電極反應(yīng)保持平衡，且與該 電極反應(yīng)有關(guān)的的各反應(yīng)物的化學(xué)位都保持電極反應(yīng)有關(guān)的的各反應(yīng)物的化學(xué)位都保持 恒定的電極系統(tǒng)，稱為參比電極，或者電極恒定的電極系統(tǒng)，稱為參比電極，或者電極 電位不受試液組成變化的影響的電極。電位不受試液組成變化的影響的電極。 l【標(biāo)準(zhǔn)電極電位】：在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，測(cè)得【標(biāo)準(zhǔn)電極電位】：在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，測(cè)得 的電極電位。的電極電位。 l【標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)】：指【標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)】：指2525、0.1mpa0.1mpa、溶液活、溶液活 度為度為1 m

58、ole.l1 mole.l-1 -1時(shí)的狀態(tài)。 時(shí)的狀態(tài)。 l 一般來講，對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)電極電位，都是一般來講，對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)電極電位，都是 指標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，以氫作為參比電極測(cè)得的指標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，以氫作為參比電極測(cè)得的 電極電位。電極電位。 標(biāo)準(zhǔn)氫電極：將鍍了鉑黑的鉑浸在氫的分標(biāo)準(zhǔn)氫電極：將鍍了鉑黑的鉑浸在氫的分 壓為壓為0.1mpa0.1mpa、質(zhì)子活度為、質(zhì)子活度為1 mole.l1 mole.l-1 -1的溶液 的溶液 中所構(gòu)成的電極系統(tǒng)。中所構(gòu)成的電極系統(tǒng)。 在在2525下，下，e e= -0.05916 ph= -0.05916 ph l有了標(biāo)準(zhǔn)氫電極，要測(cè)量其它金屬的電極電有了標(biāo)準(zhǔn)氫電極，要測(cè)量其

59、它金屬的電極電 位，就十分方便了。只要將其它金屬的電極位，就十分方便了。只要將其它金屬的電極 系統(tǒng)與標(biāo)準(zhǔn)氫的電極系統(tǒng)形成原電池，測(cè)量系統(tǒng)與標(biāo)準(zhǔn)氫的電極系統(tǒng)形成原電池，測(cè)量 其電動(dòng)勢(shì)，就很容易計(jì)算出金屬的絕對(duì)電極其電動(dòng)勢(shì)，就很容易計(jì)算出金屬的絕對(duì)電極 電位！電位！ l【標(biāo)準(zhǔn)氫電極的缺點(diǎn)】測(cè)量條件苛刻、操【標(biāo)準(zhǔn)氫電極的缺點(diǎn)】測(cè)量條件苛刻、操 作復(fù)雜。作復(fù)雜。 為此，在實(shí)測(cè)時(shí)，往往采用了其它參為此，在實(shí)測(cè)時(shí)，往往采用了其它參 比電極，然后與標(biāo)準(zhǔn)氫電極比較，轉(zhuǎn)換即比電極，然后與標(biāo)準(zhǔn)氫電極比較，轉(zhuǎn)換即 可。可。 l【注意】在未注明是其它參比電極的金屬【注意】在未注明是其它參比電極的金屬 電極電位，都是指

60、的以標(biāo)準(zhǔn)氫電極作為參電極電位，都是指的以標(biāo)準(zhǔn)氫電極作為參 比電極。比電極。 l在實(shí)際測(cè)定電極電位時(shí)，一般不用標(biāo)準(zhǔn)氫電極，在實(shí)際測(cè)定電極電位時(shí)，一般不用標(biāo)準(zhǔn)氫電極， 而是改用其它的參比電極，如甘汞電極、飽和硫而是改用其它的參比電極，如甘汞電極、飽和硫 酸銅電極等，并可由下式將測(cè)定的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成以酸銅電極等，并可由下式將測(cè)定的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成以 標(biāo)準(zhǔn)氫電極的電極電位：標(biāo)準(zhǔn)氫電極的電極電位： 式中：式中：e eshc shc 相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)氫電極的金屬平衡電極電 相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)氫電極的金屬平衡電極電 位，位，v v； e e參比 參比 測(cè)定時(shí)所用的參比電極， 測(cè)定時(shí)所用的參比電極，v v； e e測(cè)定 測(cè)定 金屬平