常見(jiàn)的局部腐蝕

1、常見(jiàn)的局部腐蝕1 電偶腐蝕電偶腐蝕2 點(diǎn)蝕（孔蝕）點(diǎn)蝕（孔蝕）3 縫隙腐蝕縫隙腐蝕4 晶間腐蝕晶間腐蝕5 應(yīng)力腐蝕應(yīng)力腐蝕6 腐蝕疲勞腐蝕疲勞7 磨損腐蝕磨損腐蝕8 細(xì)菌腐蝕細(xì)菌腐蝕 異種金屬異種金屬在在同一介質(zhì)同一介質(zhì)中中接觸接觸，由于金屬的電極，由于金屬的電極電位不等，構(gòu)成腐蝕電池，有電位不等，構(gòu)成腐蝕電池，有電偶電流電偶電流流動(dòng)，使電流動(dòng)，使電位較低的金屬溶解速度增加，造成接觸處的局部腐位較低的金屬溶解速度增加，造成接觸處的局部腐蝕。蝕。 電偶腐蝕的本質(zhì)是：在電解質(zhì)溶液中，不同電電偶腐蝕的本質(zhì)是：在電解質(zhì)溶液中，不同電極電位的金屬構(gòu)成的宏觀腐蝕電流，引起電位較低極電位的金屬構(gòu)成的宏觀腐蝕

2、電流，引起電位較低的金屬加速腐蝕，而同時(shí)對(duì)電位較高的金屬起陰極的金屬加速腐蝕，而同時(shí)對(duì)電位較高的金屬起陰極保護(hù)作用。保護(hù)作用。1 電偶腐蝕電偶腐蝕活潑金屬活潑金屬Zn充當(dāng)犧充當(dāng)犧牲陽(yáng)極，為已暴露牲陽(yáng)極，為已暴露的的Fe基體提供電子，基體提供電子，使其作為陰極免受使其作為陰極免受腐蝕。腐蝕。鍍鍍Zn板（陽(yáng)極鍍層）板（陽(yáng)極鍍層）較為惰性的金屬較為惰性的金屬Sn從已暴露的從已暴露的Fe基體基體得到電子，使其充得到電子，使其充當(dāng)陽(yáng)極，加速了鐵當(dāng)陽(yáng)極，加速了鐵基體的腐蝕?；w的腐蝕。馬口鐵（即鍍錫薄馬口鐵（即鍍錫薄板）（陰極鍍層）板）（陰極鍍層） 陰陽(yáng)極面積比陰陽(yáng)極面積比，介質(zhì)的電導(dǎo)率介質(zhì)的電導(dǎo)率是影響

3、電是影響電偶腐蝕的重要因素。偶腐蝕的重要因素。 一般陰陽(yáng)極面積比越大，作為陽(yáng)極體的一般陰陽(yáng)極面積比越大，作為陽(yáng)極體的金屬腐蝕速度也越大。金屬腐蝕速度也越大。 對(duì)于全面腐蝕，一般來(lái)說(shuō)介質(zhì)的電導(dǎo)率對(duì)于全面腐蝕，一般來(lái)說(shuō)介質(zhì)的電導(dǎo)率越大腐蝕速率越大。但對(duì)于電偶腐蝕，介質(zhì)越大腐蝕速率越大。但對(duì)于電偶腐蝕，介質(zhì)電導(dǎo)率不僅影響溶液電阻，電導(dǎo)率不僅影響溶液電阻，更影響腐蝕發(fā)生更影響腐蝕發(fā)生的區(qū)域的區(qū)域。 在金屬表面的局部區(qū)域，出現(xiàn)向深處發(fā)在金屬表面的局部區(qū)域，出現(xiàn)向深處發(fā)展的腐蝕展的腐蝕小孔（直徑數(shù)十微米，孔深度小孔（直徑數(shù)十微米，孔深度孔孔徑）徑），其余部分不出現(xiàn)腐蝕或腐蝕很輕微。，其余部分不出現(xiàn)腐蝕或腐

4、蝕很輕微。 一般只有表面有鈍化膜的金屬會(huì)出現(xiàn)這一般只有表面有鈍化膜的金屬會(huì)出現(xiàn)這種腐蝕形態(tài)。如不銹鋼、鋁和鋁合金、鈦和種腐蝕形態(tài)。如不銹鋼、鋁和鋁合金、鈦和鈦合金等。鈦合金等。2 點(diǎn)蝕（孔蝕）點(diǎn)蝕（孔蝕）小孔腐蝕發(fā)展階段示意圖小孔腐蝕發(fā)展階段示意圖 點(diǎn)蝕發(fā)生于易鈍化的金屬。由于鈍化的表面通常存在局部缺陷，一些破壞鈍化膜的活性離子（主要是鹵素離子）與配位體易于吸附在這些部位，引起鈍化膜的局部破壞。此時(shí)，微小破口處暴露的金屬成為陽(yáng)極，周圍鈍化膜成為陰極。陽(yáng)極電流高度集中使腐蝕迅速向內(nèi)發(fā)展，形成蝕孔。 蝕孔形成后，孔外被腐蝕產(chǎn)物堵塞，內(nèi)外的對(duì)流和擴(kuò)散受到阻滯，孔內(nèi)形成獨(dú)特的閉塞區(qū)（閉塞陽(yáng)極），孔內(nèi)的

5、氧迅速耗盡，只剩下金屬腐蝕的陽(yáng)極反應(yīng)，陰極反應(yīng)完全移到孔外進(jìn)行。因此孔內(nèi)很快積累了帶正電的金屬離子并發(fā)生水解，產(chǎn)生的H+使pH降低。為了保持電中性，帶電的Cl-將從孔外遷入孔內(nèi)，Cl-濃度增高，其配位作用使金屬更不穩(wěn)定?？變?nèi)的H+和Cl-形成強(qiáng)腐蝕性的鹽酸，酸環(huán)境使蝕孔內(nèi)壁處于活性狀態(tài)，成為陽(yáng)極，而孔外的金屬表面仍處于鈍態(tài)成為陰極，構(gòu)成由小陽(yáng)極/大陰極組成的活化態(tài)-鈍化態(tài)體系，致使蝕孔加速發(fā)展。以上過(guò)程具有自催化加速效應(yīng)?？孜g機(jī)理：孔蝕必須經(jīng)歷：孔蝕誘發(fā)與孔蝕發(fā)展階段。孔蝕產(chǎn)生的必備條件：鈍化體系，臨界Cl-濃度，臨界溫度，孕育（誘發(fā)）時(shí)間孔蝕發(fā)展的機(jī)理：閉塞電池+酸化自催化機(jī)理Fe 2e F

6、e2+ Fe2+ + 2Cl- FeCl2FeCl2 + 2H2O Fe(OH)2 + 2H+ + 2Cl-2 點(diǎn)蝕（孔蝕）點(diǎn)蝕（孔蝕） 金屬部件在介質(zhì)中，由于金屬與金屬或金屬與非金屬之間形成很小的縫隙（ 0.0250.1 mm），使縫隙內(nèi)介質(zhì)處于滯留狀態(tài)，引起縫內(nèi)金屬的加速腐蝕。（機(jī)理為閉塞電池）。 寬度大于0.1 mm的縫隙，縫內(nèi)介質(zhì)不至于形成滯留，也就不會(huì)形成這種腐蝕。3 縫隙腐蝕縫隙腐蝕常見(jiàn)的縫隙腐蝕 法蘭連接面、螺母壓緊面、焊縫氣孔、銹層等，他們與金屬的接觸面上無(wú)形中形成了縫隙；砂泥、積垢、雜屑等沉積在金屬表面上，無(wú)形中也會(huì)形成縫隙。 幾乎所有的金屬和合金都會(huì)產(chǎn)生縫隙腐蝕。幾乎所有的

7、介質(zhì)，包括中性、接近中性、以及酸性的介質(zhì)都會(huì)引起縫隙腐蝕，但又以充氣的含活性陰離子的中性介質(zhì)最易發(fā)生。3 縫隙腐蝕縫隙腐蝕縫隙腐蝕機(jī)理：a) 氧濃差電池的形成促進(jìn)縫隙腐蝕的開(kāi)始；b) 閉塞電池的形成，使蝕坑深化和擴(kuò)展?？p隙腐蝕與孔蝕的比較腐蝕沿著金屬或合金的晶粒邊界或它的鄰近區(qū)域發(fā)展，晶粒本身腐蝕很輕微。這種腐蝕使晶粒間的結(jié)合力大大減小，嚴(yán)重時(shí)可使機(jī)械強(qiáng)度完全喪失。不易檢測(cè)，危害性很大。不銹鋼、鋁合金、鎂合金、鎳基合金等都是晶間腐蝕敏感性強(qiáng)的材料。在受熱情況下使用或焊接過(guò)程都會(huì)造成晶間腐蝕的問(wèn)題。4 晶間腐蝕晶間腐蝕1Cr18Ni9Ti不銹鋼的晶間腐蝕金相照片不銹鋼的晶間腐蝕金相照片晶間腐蝕機(jī)

8、理晶間腐蝕機(jī)理貧化理論：貧化理論：對(duì)不銹鋼和鉬鉻鎳合金是對(duì)不銹鋼和鉬鉻鎳合金是貧鉻貧鉻論論，對(duì)鋁銅合金為，對(duì)鋁銅合金為貧銅論貧銅論。以不銹鋼為例，不銹鋼在出廠前，以不銹鋼為例，不銹鋼在出廠前，為了得為了得到均相固溶體到均相固溶體，經(jīng)過(guò)了固溶處理（加熱至，經(jīng)過(guò)了固溶處理（加熱至1050 1150 C,然后進(jìn)行淬火）。這一過(guò)程然后進(jìn)行淬火）。這一過(guò)程使晶界的含鉻量低于晶粒本身，形成使晶界的含鉻量低于晶粒本身，形成貧鉻貧鉻區(qū)（低于鈍化所必需的限量區(qū)（低于鈍化所必需的限量12%）。這樣。這樣在腐蝕介質(zhì)中會(huì)產(chǎn)生活化態(tài)在腐蝕介質(zhì)中會(huì)產(chǎn)生活化態(tài)-鈍態(tài)微電偶電鈍態(tài)微電偶電池，并具有大陰極小陽(yáng)極面積比，導(dǎo)致晶池

9、，并具有大陰極小陽(yáng)極面積比，導(dǎo)致晶界腐蝕。界腐蝕。5 應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂（SCC） 金屬材料在固定拉應(yīng)力和特定介質(zhì)的共同作用下所引起的破裂，簡(jiǎn)稱應(yīng)力腐蝕。 工程中常用的金屬材料，如不銹鋼、銅合金、碳鋼和高強(qiáng)度鋼等，在特定介質(zhì)中都有可能產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕。按照腐蝕條件的苛刻程度，材料可在幾分鐘或幾年內(nèi)破裂。 在腐蝕過(guò)程中，材料先出現(xiàn)微裂紋后再擴(kuò)展為宏觀裂紋。裂紋一旦形成，其擴(kuò)展速度很快。應(yīng)力腐蝕的條件 應(yīng)力必須是拉應(yīng)力，其來(lái)源可以是金屬內(nèi)部的殘余應(yīng)力，也可以是使用中所承受的各種應(yīng)力。 構(gòu)成一定材料發(fā)生應(yīng)力腐蝕的介質(zhì)是特定的介質(zhì)，不是任意的介質(zhì)。即構(gòu)成一個(gè)應(yīng)力腐蝕的體系要求一定的材料與一定的介質(zhì)互相組合。例如

10、：軟鋼-NaOH，硝酸鹽；奧氏體不銹鋼-氯化物溶液，高溫高壓蒸餾水。應(yīng)力腐蝕的特征 a) 在應(yīng)力和腐蝕介質(zhì)的共同作用下產(chǎn)生，二者相互促進(jìn)，且缺一不可。 b) 金屬與合金發(fā)生應(yīng)力腐蝕時(shí)，僅在局部區(qū)域出現(xiàn)由表及里的腐蝕裂紋。腐蝕裂紋分為：晶界、穿晶、混合型。 c) 在主干裂紋延伸的同時(shí)還有若干分支同時(shí)發(fā)展。裂紋出現(xiàn)在最大拉應(yīng)力垂直的平面上。 d) 破裂斷口呈現(xiàn)脆性斷裂的特征。 某奧氏體某奧氏體Cr-Ni鋼的鋼的沿晶應(yīng)力沿晶應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂腐蝕開(kāi)裂某奧氏體某奧氏體Cr-Ni鋼的鋼的穿晶應(yīng)力穿晶應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂腐蝕開(kāi)裂 -黃銅在含氨硫酸銅溶液中的應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂黃銅在含氨硫酸銅溶液中的應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂左：左：pH=9

11、.4的情況，呈穿晶型，初期為沿晶型破壞。的情況，呈穿晶型，初期為沿晶型破壞。右：右：pH=7.3的情況，呈沿晶型破壞。的情況，呈沿晶型破壞。6 腐蝕疲勞 金屬材料在循環(huán)應(yīng)力或脈動(dòng)應(yīng)力和腐蝕介質(zhì)的共同作用下所引起的腐蝕形態(tài)，稱為腐蝕疲勞。 金屬產(chǎn)生腐蝕疲勞時(shí)，局部產(chǎn)生宏觀腐蝕裂紋。和純機(jī)械疲勞相比，腐蝕疲勞的危害性更大。因?yàn)?，機(jī)械疲勞只有在疲勞極限之上才會(huì)產(chǎn)生，而腐蝕疲勞卻可以在極低的循環(huán)應(yīng)力作用下發(fā)生。腐蝕疲勞的特征腐蝕疲勞的特征a) 表面容易觀察到表面容易觀察到短而粗的裂紋群短而粗的裂紋群，容易在原有的蝕，容易在原有的蝕坑或蝕孔的底部開(kāi)始，也可以從金屬表面的缺陷部位坑或蝕孔的底部開(kāi)始，也可以

12、從金屬表面的缺陷部位開(kāi)始。開(kāi)始。b) 裂紋裂紋多半穿越晶粒發(fā)展多半穿越晶粒發(fā)展，只有主干沒(méi)有分支，裂紋，只有主干沒(méi)有分支，裂紋前沿較鈍，擴(kuò)散速度沒(méi)有應(yīng)力腐蝕快。前沿較鈍，擴(kuò)散速度沒(méi)有應(yīng)力腐蝕快。c) 絕大多數(shù)的金屬和合金在交變應(yīng)力的作用下都可以絕大多數(shù)的金屬和合金在交變應(yīng)力的作用下都可以產(chǎn)生腐蝕疲勞，產(chǎn)生腐蝕疲勞，不要求特定的介質(zhì)不要求特定的介質(zhì)。在點(diǎn)蝕介質(zhì)中更。在點(diǎn)蝕介質(zhì)中更易發(fā)生。易發(fā)生。7 磨損腐蝕 由于介質(zhì)的運(yùn)動(dòng)速度大，或介質(zhì)與金屬構(gòu)件的由于介質(zhì)的運(yùn)動(dòng)速度大，或介質(zhì)與金屬構(gòu)件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度大，導(dǎo)致金屬局部表面遭受嚴(yán)重的腐相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度大，導(dǎo)致金屬局部表面遭受嚴(yán)重的腐蝕破壞，簡(jiǎn)稱蝕破壞，簡(jiǎn)

13、稱磨蝕磨蝕。 流動(dòng)介質(zhì)可以是氣體、液體、或含有固體顆粒、流動(dòng)介質(zhì)可以是氣體、液體、或含有固體顆粒、氣泡的液體等。絕大多數(shù)的金屬與合金都難免遭受氣泡的液體等。絕大多數(shù)的金屬與合金都難免遭受這類腐蝕的損壞。這類腐蝕的損壞。主要包括：主要包括：湍流腐蝕湍流腐蝕和和空泡腐蝕空泡腐蝕。8 細(xì)菌腐蝕 細(xì)菌生命活動(dòng)的結(jié)果間接對(duì)腐蝕的電化學(xué)過(guò)程細(xì)菌生命活動(dòng)的結(jié)果間接對(duì)腐蝕的電化學(xué)過(guò)程產(chǎn)生影響，由此引起的局部腐蝕為產(chǎn)生影響，由此引起的局部腐蝕為細(xì)菌腐蝕細(xì)菌腐蝕。細(xì)菌。細(xì)菌主要以如下四種方式影響腐蝕過(guò)程：主要以如下四種方式影響腐蝕過(guò)程：（1 1）新陳代謝產(chǎn)物的腐蝕作用；）新陳代謝產(chǎn)物的腐蝕作用；（2 2）生命活動(dòng)

14、影響電極反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)過(guò)程；）生命活動(dòng)影響電極反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)過(guò)程；（3 3）改變金屬所處環(huán)境的狀況；）改變金屬所處環(huán)境的狀況；（4 4）破壞金屬表面保護(hù)性的非金屬覆蓋層或緩蝕）破壞金屬表面保護(hù)性的非金屬覆蓋層或緩蝕劑的穩(wěn)定性。劑的穩(wěn)定性。常見(jiàn)的腐蝕性細(xì)菌（1）喜氧菌（嗜氧性菌）喜氧菌（嗜氧性菌） 嗜氧菌嗜氧菌引起的腐蝕，常常是它們產(chǎn)生的代謝產(chǎn)物具引起的腐蝕，常常是它們產(chǎn)生的代謝產(chǎn)物具有腐蝕性。如有腐蝕性。如氧化鐵桿菌氧化鐵桿菌常與常與硫桿菌硫桿菌共生，它可以把二共生，它可以把二價(jià)鐵氧化成三價(jià)鐵：價(jià)鐵氧化成三價(jià)鐵： 4Fe(OH)2 + 2H2O +O2= 4Fe(OH)3依靠這個(gè)反應(yīng)獲得生長(zhǎng)代謝所需能量。生成的三價(jià)鐵可依靠這個(gè)反應(yīng)獲得生長(zhǎng)代謝所需能量。生成的三價(jià)鐵可以使硫化物氧化成硫酸鹽。以使硫化物氧化成硫酸鹽。（2）厭氧菌）厭氧菌 硫酸鹽還原菌硫酸鹽還原菌（SRB），將硫酸鹽還原為硫化物，），將硫酸鹽還原為硫化物，包括硫化氫。包括硫化氫。 SRB作用的反應(yīng)機(jī)理可簡(jiǎn)單描