文档介绍：水工艺设备基础
2006-12
给水排水教研室
卢金锁
给水排水工程专业基础课程
环境与市政工程学院
第2章材料设备的腐蚀防护与保温
主要内容：
材料设备的腐蚀与防护
设备的保温
重点：掌握水工艺设备及常用材料的腐蚀与防0
腐蚀与防护基本原理
（3）防止钢铁气体腐蚀的方法
合金化：加入元素Cr、Al、Si，在氧化性介质中形成极稳定的Cr2O3、Al2O3、SiO2，形成有效的保护层。
改善介质：通过设法改善介质成分。
应用保护性覆盖层：涂层将金属和气体介质隔离开来。
耐高温氧化的陶瓷覆盖层：采用热喷涂或等离子喷涂的方法，在金属表面形成耐高温氧化的陶瓷覆盖层。
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腐蚀与防护基本原理
2、金属的电化学腐蚀
金属在电解质介质中由于电化学作用发生的腐蚀；是一种最普通的金属腐蚀现象；
发生原因：金属和水溶液两类导体、金属表面的微观区域存在差异
腐蚀过程中有电流流动；
腐蚀过程包括：阳极过程、电子转移、阴极过程。
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金属腐蚀原电池分类
依据电极尺寸：宏观和微观腐蚀原电池
异种金属侵入不同的电解质溶液
异种金属在同一腐蚀介质中接触（电偶电池）
宏观腐蚀电池
浓差腐蚀
温差腐蚀
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腐蚀原电池原理
腐蚀与防护基本原理
（1）微观腐蚀原电池
腐蚀原电池：金属腐蚀的短路原电池。
产生条件：
化学成分不均一；
组织结构不均一；
物理状态不均一；
表面氧化膜不完整。
引起金属表面电极电位的不同。
电极电位较低作阳极（腐蚀），较高作阴极。
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腐蚀与防护基本原理
（2）极化
极化：电流通过电极，阴极电位减小，阳极电位增大，减小了电池两极之间的电位差，降低金属腐蚀速度。
阴极极化、阳极极化。
活化极化：电化学反应迟缓造成；
浓差极化：电极反应物（或反应生成物）输运迟缓造成；
电阻极化：在电极表面上生成了具有保护作用的氧化膜或不溶性的腐蚀产物等引起的。
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腐蚀与防护基本原理
（3）钝化
钝化就是金属与介质作用后，失去其化学活性，变得更为稳定的现象。
使金属发生钝化的物质称为钝化剂。
成相膜理论：当金属溶解时，可在金属表面生成一层致密的、覆盖性良好的固体产物。
吸附理论：引起金属钝化并不一定要形成固相膜，而只要在金属表面或部分表面上形成氧或含氧粒子的吸附层。
使金属保持钝化方法：阳极保护、控制氧化剂浓度、加铬、铝、硅、镍等元素。
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腐蚀与防护基本原理
阳极钝化或电化学钝化
金属除依靠与钝化剂相互作用钝化外，还可通过阳极极化发生钝化。
金属在一定介质中进行阳极极化时，当外加电流或电位达到或超过一定值后，金属发生从活化态到钝化态的转变，金属的溶解速度降低到一个很低的值，并且在一定的电位范围内基本保持不变。就是金属与介质作用后，失去其化学活性，变得更为稳定的现象。
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腐蚀与防护基本原理
（4）氢去极化和氧去极化腐蚀
① 氢去极化腐蚀
以氢离子还原反应为阴极过程的腐蚀称为氢去极化腐蚀，简称析氢腐蚀。
氢去极化过程包括以下几个步骤：
水化氢离子脱水 H＋·nH2O→H＋＋nH2O
形成吸附氢原子 H＋＋M(e)→MH （电化学步骤）
吸附氢原子脱附 MH＋MH→H2＋2M （脱附步骤）
氢分子形成气泡，从表面逸出。
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腐蚀与防护基本原理
影响氢去极化腐蚀的主要因素：
金属材料的性状：金属材料的性质、表面状态及金属阴极相杂质。氢过电位。
pH值：减小，氢离子浓度增大，氢电极电位变得更正，加速金属的腐蚀
阴极区的面积：增加，氢过电位减小，阴极极化率降低，析氢反应加快，从而导致腐蚀速度增大。
温度：升高使氢过电位减小，而且温度升高，阳极反应和阴极反应都将加快。
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腐蚀与防护基本原理
② 氧去极化腐蚀
吸氧腐蚀：在中性和碱性溶液中，由于氢离子的浓度较低，析氢反应的电位较负，一般金属腐蚀过程的阴极反应往往不是析氢反应，而是溶液中的氧的还原反应，此时腐蚀去极化剂是氧分子。
吸氧腐蚀形成条件：当金属的电极电位较氧电极的平衡电位为负。
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腐蚀与防护基本原理
氧去极化过程有以下几个步骤组成：
氧通过气/液界面传质，由空气进入溶液；
溶解氧通过对流扩散均布在溶液中；
氧以扩散方式通过电极表面