金属腐蚀的分类与防腐.docx

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1、金属腐蚀的分类与防腐目录刖S21 .金属材料及零部件失效分析22 .金属腐蚀的分类22.1. 按照腐蚀机制分类32.1.1. 化学腐蚀32.1.2. 电化学腐蚀32.1.3. 物理腐蚀42.1.4. 电化学和机械作用产生的腐蚀42.2. 按照腐蚀形态分类52.2.1. 均匀腐蚀52.2.2. 局部腐蚀52.3. 按照腐蚀环境分类63 .影响金属腐蚀的因素: 64 .金属腐蚀的防护方法64.1. 改善金属的本质64.2. 形成保护层74.3. 改善腐蚀环境74.4. 电化学保护法75 .油漆的机理和作用85.1. 富锌底漆85.2. 环氧云铁漆85.3. 聚氨酯面漆：86 .油漆涂料有哪些国家标

2、准86.1. 概述86.2. 表面处理方法86.3. 金属磨料：96.4. 钢结构的防腐表面处理：96.5. 表面处理清洁度：96.6. 表面粗糙度： 106.7. 涂装检测： 106.8. 防火涂料标准： 116.9. 海上平台、海港设施： 116.10. 石化、储罐和管道: 116.11. 港口机械、起重机、工程机械： 126.12. 桥梁：126.13. 电力、水工：126.14. 其它：126.15. 石化防护： 137 .防腐的工程应用138 .结语13刖百金属材料在使用过程中，由于周围环境的影响会遭到不同形式的破坏，其中最常见的破坏形式是断裂、磨损和腐蚀。金属腐蚀是指金属与周围环境

3、（或介质）之间发生化学或电化学作用而被破坏或变质的现象。红锈属于典型的金属腐蚀现象，因此，了解金属腐蚀的成因对理解红锈的机制尤为关键。1 .金属材料及零部件失效分析随着科学技术和工业生产的迅速发展，人们对机械零部件的质量要求也越来越高。材料质量和零部件的精密度虽然得到很大的提高，但各行业中使用的机械零部件的早期失效仍时有发生。通过失效分析，找出失效原因，提出有效改进措施以防止类似失效事故的重复发生，从而保证工程的安全运行是必不可少的。2 .金属腐蚀的分类由于金属腐蚀的现象和机制比较复杂，所以金属腐蚀有不同的分类，常用的腐蚀分类是按照腐蚀机制、腐蚀形态和腐蚀自然环境进行分类。2.1. 按照腐蚀机

4、制分类金属腐蚀按照腐蚀机制可分为化学腐蚀、电化学腐蚀和物理腐蚀，其中电化学腐蚀最为普遍，对金属的危害最为严重。 化学腐蚀 电化学腐蚀 物制腐蚀2.1.1. 化学腐蚀是指金属表面与非电解质直接发生化学反应而引起的腐蚀。金属与周围介质直接发生化学反应而造成的损失称为化学腐蚀。化学腐蚀主要包括干气中的金属腐蚀和非电解质溶液中的金属腐蚀。例如金属在铸造、轧制和热处理过程中的高温氧化。化学腐蚀的特点是腐蚀过程中不存在电流。在反应过程中没有电流产生，如钢铁在空气中加热时，铁与空气中的氧气发生化学反应生成疏松的铁氧化物；铝在四氯化碳或乙醇中的腐蚀；镁或钛在甲醇中的腐蚀等均属于化学腐蚀。该类腐蚀的特点是，在一

5、定条件下，非电解质中的氧化剂直接与金属表面原子相互作用而形成腐蚀产物，腐蚀过程电子的传递是在金属和氧化剂之间直接进行的，所以没有电流产生。金属高温氧化一般认为是化学氧化，但由于高温可使金属表面形成半导体氧化皮，故也有学者将高温氧化纳入电化学机制中。2.1.2. 电化学腐蚀是指金属在水溶液中，与离子导电的电解质发生电化学反应产生的破坏。纯电化学失重腐蚀。金属与外界介质之间的电化学作用所引起的损伤称为电化学腐蚀。其特点是在腐蚀过程中产生电流。在反应过程中有电流产生，腐蚀金属表而存在阴极和阳极，阳极反应使金属失去电子变成带正电的离子进入介质中，称为阳极氧化过程。阴极反应是介质中的氧化剂吸收来自阳极的

6、电子，称为阴极还原反应，这两个反应是相互独立而又同时进行的，称为一对共软反应。这使得金属表面阴阳极组成了短路电池，腐蚀过程中有电流产生，如金属在大气、海水、土壤、酸碱盐溶液、自来水、注射用水等介质中的腐蚀均属于这一类。2.1.3. 物理腐蚀是指金属和周围的介质发生单纯的物理溶解而产生的破坏。金属在液态金属高温熔盐、熔碱中均可发生物理溶解。物理腐蚀是由于物质迁移引起的，固体金属在液态介质中溶解而转移到液态中，使得金属破坏，故没有电流产牛.，是一个纯物理过程。如钢容器被熔融的液态金属锌溶解，使得钢容器壁变薄等。2.1.4. 电化学和机械作用产生的腐蚀应力腐蚀开裂、腐蚀疲劳、冲击腐蚀、磨损腐蚀、空泡

7、腐蚀等。电化学与环境因素相互作用引起的腐蚀，如大气腐蚀、水和蒸汽腐蚀、土壤腐蚀、杂散电流腐蚀、细菌腐蚀等。根据金属腐蚀失效机理的分类，一般基于电化学理论，造成的腐蚀电化学行为，造成的腐蚀电化学，机械和环境因素分为电化学腐蚀的范畴。因此，金属腐蚀实质上是分为两类：电化学腐蚀和化学腐蚀。2.2.按照腐蚀形态分类根据金属腐蚀破坏形态，可将腐蚀分为均匀腐蚀和局部腐蚀两大类。腐蚀形态均匀腐蚀局部腐蚀2.2.1. 均匀腐蚀是指发生在金属表面的全部或大部分腐蚀，也称全面腐蚀。是指整个金属表面腐蚀分布的两种情况，即均匀腐蚀和不均匀腐蚀。腐蚀的结果是材料的质量减少，厚度变薄。均匀腐蚀危害性较小，因为只要知道材料

8、腐蚀速率，就可计算出材料的使用寿命，如钢在盐酸中迅速溶解，某些不锈钢在还原性强酸和有机酸中的溶解等，多数情况下，金属表面会形成保护性的腐蚀产物膜，使腐蚀变慢。2.2.2. 局部腐蚀是指只发生在金属表面狭小区域的破坏。指腐蚀集中在金属表面的某一区域，而其他区域几乎没有腐蚀或轻微腐蚀。这种类型的腐蚀有多种形式。如坑腐蚀、溃疡腐蚀、选择性腐蚀、晶间腐蚀、腐蚀开裂、氢起泡或氢脆。其危害性比均匀腐蚀严重得多，占设备机械腐蚀破坏的65%以上，由于大多数局部腐蚀难以发现，对设备及系统产生突发性和灾难性的影响，可诱发火灾、爆炸等事故，其主要类型如下：a.电偶腐蚀。当两种电极电位不同的金属或合金相互接触，并在一

9、定介质发生电化学反应，使电位较负的金属发生加速破坏的现象。b.点蚀。在金属表面上极个别区域产生小而深的点蚀现象，一般情况下蚀孔的深度要比其直径大得多，严重时可将设备穿透。c.缝隙腐蚀。是指在电解质中，金属与金属或金属与非金属表面之间构成狭窄的缝隙，缝隙内离子移动受阻滞，形成浓差电池，从而产生局部破坏的现象。d.晶间腐蚀。金属在特定腐蚀介质中，沿着材料晶界出现的腐蚀，使晶粒之间丧失结合力的一种局部腐蚀现象腐蚀环境大气腐蚀土壤腐蚀海水腐蚀生物腐蚀e.应力腐蚀。金属在特定电解质中，在拉应力（包括外加载荷、热应力、冷加工、焊接等引起的残余应力）作用下，局部所出现的低于强度极限的开裂现象。 高温气体中腐

10、蚀 辐照腐蚀 酸碱盐中腐蚀 溶盐腐蚀 非水溶液中的腐蚀生防腐涂装血1.3. 按照腐蚀环境分类按照腐蚀环境可分为大气腐蚀、土壤腐蚀、海水腐蚀、生物腐蚀、高温气体中腐蚀、辐照腐蚀、酸碱盐中腐蚀、溶盐腐蚀及非水溶液中的腐蚀等。3 .影响金属腐蚀的因素：影响金属腐蚀的因素空气中污染性物质的影响气相对湿度和金属腐蚀的临界相对湿度。温度的影响4 .金属腐蚀的防护方法4.1. 改善金属的本质根据不同的用途选择不同的材料组成耐蚀合金，或在金属中添加合金元素,提高其耐蚀性，可以防止或减缓金属的腐蚀；4.2. 形成保护层在金属表面覆盖各种保护层，把被保护金属与腐蚀性介质隔开，是防止金属腐蚀的有效方法。金属的磷化处

11、理：钢铁制品去油、除锈后，放人特定组成的磷酸盐溶液中浸泡，即可在金属表面形成一层不溶于水的磷酸盐薄膜，这种过程叫做磷化处理。磷化膜呈暗灰色至黑灰色，厚度一般为520 U,在大气中有较好的耐蚀性；金属的氧化处理：将钢铁制品加到NaOH的混合溶液中，加热处理，其表面即可形成一层厚度约为0.51.5 um的蓝色氧化膜（主要成分为Fe3O4）,以达到钢铁防腐蚀的目的，此过程称为发蓝处理；非金属涂层：用非金属物质如油漆、喷漆、搪瓷、陶瓷、玻璃、沥青、高分子材料（如塑料、橡胶、聚酯）等涂覆在金属表面上形成保护层，称为非金属涂层,也可达到防腐蚀的目的；金属保护层：它是以一种耐腐蚀性较强的金属或合金镀在被保护

12、的另一种金属制品表面上所形成的保护镀层。4.3. 改善腐蚀环境改善环境对减少和防止腐蚀有重要意义。缓蚀剂是一种化学物质，将它少量地加入到腐蚀介质中，就可显著地减小金属腐蚀的速率。由于缓蚀剂用量少，简便而且经济，故是一种常用的防腐手段；4.4. 电化学保护法电化学保护法是根据电化学原理在金属设备上采取措施，使之成为腐蚀电池中的阴极，从而防止或减轻金属腐蚀的方法；牺牲阳极保护法：牺牲阳极保护法是用电极电势比被保护金属更低的金属或合金做阳极，固定在被保护金属上，形成腐蚀电池，被保护金属作为阴极而得到保护；阴极保护：这是利用外加电源来保护金属。把需要保护的金属接在负极上，成为阴极而免除腐蚀。另外取一些

13、铁块接到正极上，使之成为阳极，让其腐蚀,实际上也是牺牲阳极；阳极保护：这也是利用外加直流电源来保护金属。但把需要保护的金属接在正极上，成为阳极。5 .油漆的机理和作用油漆的种类繁多，现对使用比较广泛的几种作简单介绍：5.1. 富锌底漆其机理基于金属锌粉对钢材表明的阴极保护作用。因为金属锌的电化学活性（其标准电极电位为-0.763V）比铁10.409V）更活泼，因此，当锌粉足量时，即在钢铁表面形成一层锌粉膜，并与钢铁表面紧密接触，在腐蚀介质的作用下（主要是氧气、水分等），便组成锌-铁腐蚀电池，锌为阳极“自我牺牲”被腐蚀，而钢铁作为阴极受到保护；5.2. 环氧云铁漆以灰色云母氧化铁（MIO）为防锈

14、颜料。其化学成份为入Fe2O3,由于其鳞片状结构类似云母而得名，在漆膜中呈层层叠积状排列，可有效阻挡水分、氧气及其他腐蚀性介质的渗透，延长介质的渗透时间。5.3. 聚氨酯面漆：双组份脂肪一一作为表面涂层。一般聚氨酯涂料固化成膜的特征反应：是通过含有两个或两个以上异氟酸基（-NCO）的化合物作为固化剂（组份1）与含有两个或两个以上羟基（-0H）的化合物作为基料树脂（组份2）,经逐步加成聚合反应而成。聚氨酯大分子结构中既含有异氟酸根极性基团，又有柔软的碳碳长链，形成的漆膜坚、韧共存，耐磨性好；而且还具有优异的保光、保色、抗紫外线、抗老化等耐侯性能。6 .油漆涂料有哪些国家标准6.1. 概述GB油漆涂料国家标准包括：表面处理方法标准、金属磨料标准、钢结构的防腐表面处理标准、表面处理清洁度标准、表面粗糙度标准、涂装检测标准、防火涂料标准标准、海上平台、海港设施标准、石化、储罐和管道标准、港口机械标准、起重机、工程机械标准、桥梁、电力标准、水工标准、其它、石化防护标准。6.2. 表面处理方法GB/T 18839.1-2002涂覆涂料前钢材表面处理表面处理方法总则；GB/T 18839.2-2002（涂覆涂料前钢材表面处理表面处理方法磨料喷射清理）；GB/T 18839.3-2002涂覆涂料前钢材表面处理表面处理方法手工和动力工具清理。6.3. 金属磨料：水上设备与结构：大气区GB/T