文档介绍：第一章腐蚀引论
掌握腐蚀的定义;
了解腐蚀的探测方法;
了解如何减缓腐蚀。
什么是腐蚀?
广义地
腐蚀指材料与环境相互作用而导致的失效。
材料包含所有的天然和人造材料,包括塑料、陶瓷和金属。
目前大部分书都主要指埋地管线用碳钢和低合金钢的腐蚀
金属为什么会发生腐蚀?
Q1:腐蚀过程是否发生?——热力学
Q2:腐蚀速率是多少或管线能维持多久?——腐蚀动力学
热力学角度
指金属转化成低能量氧化物的过程。
材料总是趋向最低能量状态存在。多数金属处于热力学不稳定状态,具有寻求低能量状态(如氧化物或其他化合物)的倾向。
腐蚀
腐蚀过程
腐蚀过程包括金属丢失电子的氧化反应和消耗电子的还原反应。
氧化反应:
还原反应:
通常地,氧化反应称为阳极反应,还原反应称为阴极反应。腐蚀发生必须同时进行上述两个电化学反应。
大多数通用工程材料的腐蚀发生在水(含水)环境,从性质上说一个电化学过程。
差异腐蚀电池
当腐蚀过程电化学反应在不同区域进行时称为差异腐蚀电池。
腐蚀微电池示意图
阳极区:金属被氧化的区域,电流从金属表面流向电解质溶液。
阴极区:金属离子离开表面,电流通过电解质溶液流向氧、水或其他物质被还原的区域。
组成
(1)阳极(2)阴极
(3)用于连接阳极和阴极的导电金属通道(通常是管线本身)
(4)阳极和阴极必须处于导电的电解质溶液(通常是潮湿的土壤)
电偶腐蚀是差异腐蚀电池的类型之一
如何探测腐蚀
当金属在电解质溶液中,由于腐蚀的电化学特征,在金属和电解质溶液界面产生电位差。
利用电压表可测量土壤中两种不同金属间的电位差。金属和参比电极之间的电位差,称为腐蚀电位或开路电位。土壤环境中,通常用铜/饱和硫酸铜参比电极(CSE)。
通过测量电位可以估计不同金属在一定环境中的相对耐蚀性,也可以判断电偶腐蚀发生的可能性。
电位测量的另外一个用途
判断电偶腐蚀的发生
同一环境中两块金属连接后,电偶对中电位较负的金属称为差异腐蚀电池的阳极,电位较正的金属称为阴极。通常,组成电偶对的两种金属电位差愈大,电偶腐蚀愈严重。
利用电位测量也可以检测埋地管线是否存在差异腐蚀电池。
减缓腐蚀
主要方法是涂层和阴极保护。
涂层:一般是电绝缘材料,在金属表面形成一层连续的膜,将金属与周围电解质溶液隔离,使二者之间增加一个很高的电阻,防止电化学反应发生。
阴极保护:使金属表面成为电化学电池阴极而减缓金属表面腐蚀速率。可以通过运用外部电源或牺牲阳极,使金属电位向负方向偏移实现。