第七章工業腐蝕和預防措施第二節工業腐蝕的典型型別

第二節工業腐蝕的典型型別

這一節只是介紹工業腐蝕中一些常見的型別。還有一種重要的腐蝕型別——應力腐蝕裂紋將在第三節中給出。

一、全面腐蝕

全面腐蝕是指金屬結構的整個表面或大面積的程度相同的腐蝕，也稱作均勻腐蝕。在全面腐蝕中，金屬以一定的速度被腐蝕介質所溶解，金屬結構逐漸變薄。而區域性腐蝕是指金屬結構特定區域或部位上的腐蝕。

全面腐蝕的速度，以金屬結構單位時間內，單位面積的質量損失表示，如mg·dm—2．d－1，g·m—2．h－1；也可用金屬每年腐蝕的深度，即金屬構件每年變薄的程度來表示，如mm·a－1。

金屬材料的耐腐蝕性，依其腐蝕速度分為四個等級，列於表7—1。

表7—1 金屬材料的耐腐蝕等級

二、縫隙腐蝕

縫隙腐蝕是在電解質溶液中，金屬與金屬、金屬與非金屬之間的狹縫內發生的腐蝕。在管道連線處，襯板、墊片處，裝置汙泥沉積處，海生物附著處，以及裝置外部塵埃、腐蝕產物附著處，金屬塗層破損處，均易產生縫隙腐蝕。

1．腐蝕機理

由於縫隙中積液流動不暢，逐漸使縫內外構成濃差電池，發生陽極溶解和陰極還原反應。陽極、陰極反應可分別表示為：

me→me++e 及 o2+2h2o+4e→4oh—

上述反應使氧逐漸消耗，由於積液流動不暢，氧很難補充，且腐蝕產物對縫隙起了進一步阻塞作用，但縫內陽極溶解借助縫外陰極反應仍可進行。生成過多的me+使縫內外電平衡破壞，促進溶液內cl—離子等遷入縫內形成金屬鹽。鹽水解生成游離酸加快了金屬的溶解速度。

me+的增多，由於自催化作用使上述過程更加活躍，造成腐蝕更加嚴重。

2．影響因素

縫隙可以使溶液侵入，也可使其流動受阻。縫寬在0．10～0．12 mm間最易腐蝕，一般腐蝕的縫隙寬度約為0．025～3．125 mm。縫內外面積比越大，則提供陰極反應的場所越多，從而加速了縫內的陽極反應，使腐蝕加快。

溶液中溶氧量越大，有利於縫外金屬去極化的陰極反應，因而，溶氧量增大會使縫隙反應加劇。溶液中氯離子的增加，會使金屬電位向負方向移動，使縫隙腐蝕加重。腐蝕溶液的ph值如果處在能使縫外金屬鈍化的狀態下，則ph值的降低會使縫內腐蝕加劇。

腐蝕溶液流速對縫隙腐蝕有著雙向影響，要視具體情況而定。

三、孔腐蝕

孔腐蝕是金屬表面個別小點上深度較大的腐蝕，簡稱孔蝕，也稱作小點腐蝕。金屬表面由於露頭、錯位、介質不均勻等缺陷，使其表**的完整性遭到破壞，成為點蝕源。點蝕源在某段時間內呈活性狀態，電極電位較負，與表面其他部位構成區域性腐蝕微電池。

在大陰極、小陽極的條件下，點蝕源的金屬迅速被溶解形成孔洞。同縫隙腐蝕一樣，也存在金屬離子的自催化作用，使腐蝕不斷加深，以至於穿透，造成嚴重後果。

介質是影響孔蝕的重要因素之一。氯化物、溴化物、次氯酸鹽等溶液，及含氯離子天然水的存在，最易產生孔蝕。氯化亞銅、氯化亞鐵或鹵素離子與氧化劑同時存在，則能加劇孔蝕。

當介質中oh—、no3—、so42—、clo4—等陰離子與溶液中的cl—比值達一定值時，對孔蝕有抑制作用，否則其作用相反。

增加溶液流速，能消除金屬表面滯流狀態，有降低孔蝕作用的傾向。奧氏體不鏽鋼比其他合金鋼有較大的孔蝕敏感性。不鏽鋼的敏化處理、冷加工會加速孔腐蝕破壞。

四、氫損傷

氫損傷包括氫腐蝕與氫脆，是由於氫的作用引起材料效能下降的一種現象。

1．氫腐蝕

在高溫高壓下，氫引起鋼組織結構變化，使其機械效能惡化，稱為氫腐蝕。氫腐蝕是指h：在高溫高壓下在鋼表面分解為h。

h經化學吸附透過金屬表面固溶體，向鋼內部擴散。h在夾雜物與金屬交界處形成h2，或與碳化合生成甲烷(ch4)。h2和ch4不能重溶或擴散，封閉聚集形成高壓造成應力集中，引起微裂紋生成。

化學工業用鋼常見的氫腐蝕有以下特徵：軟鋼或鋼表面可見鼓泡，微觀組織沿晶界可見許多微裂紋。被腐蝕的鋼強度、塑性下降，容易脆斷。

氫腐蝕與氫脆不同，不能用脫氫的方法使鋼材恢復其機械效能。

2．氫脆

氫脆是指氫擴散到金屬內部，使金屬材料發生脆化的現象。一般認為氫溶於鋼後殘留在位錯處，當氫達飽和狀態後，對位錯起釘孔的作用，使滑移難以進行，從而使鋼呈現出脆性。

氫脆具有可逆性，未脆斷前在100～150℃間適當熱處理，保溫24 h可消除脆性。氫脆不同於應力腐蝕，無須腐蝕環境，而且在常溫下更容易發生氫脆。

合金鋼碳化物組織狀況對氫脆有直接影響，氫脆開裂容易程度順序為：馬氏體》500℃回火馬氏體》粗層狀珠光體》細層狀珠光體》球狀珠光體。合金鋼強度級別越高，其氫脆敏感性越大。