腐蝕控制的方法

2022-08-28 16:54:03 字數 4908 閱讀 5295

1. 根據使用的環境,正確地選用金屬材料和非金屬材料;

2. 對產品進行合理的結構設計和工藝設計,以減少產品在加工、裝配、儲存等環節中的腐

蝕;3. 採用各種改善腐蝕環境的措施,如在封閉或迴圈的體系中使用緩蝕劑,以及脫氣、除氧

和脫鹽等;

4. 採用化學保護方法,包括陰極保護和陽極保護技術;

5. 在基材上施加保護塗層,包括金屬塗層和非金屬塗層。

全面腐蝕與區域性腐蝕

全面腐蝕是常見的一種腐蝕。全面腐蝕是指整個金屬表面均發生腐蝕,它可以是均勻的

也可以是不均勻的。全面腐蝕速度也稱均勻腐蝕速度,常用的表示方法有重量法和深度法。

區域性腐蝕主要有點蝕(孔蝕)、縫隙腐蝕、晶間腐蝕、選擇腐蝕、應力腐蝕、腐蝕疲勞、

湍流腐蝕等。

點腐蝕(孔蝕)------是一種腐蝕集中在金屬(合金)表面數十微公尺範圍內且向縱深發

展的腐蝕形式,簡稱點蝕。點蝕是一種典型的區域性腐蝕形式,具有較大的隱患性及破壞性。

點蝕表面直徑等於或小於它的深度。一般只有幾十微公尺。

點蝕發生的條件

1. 表面易生成鈍化膜的材料,如不鏽鋼、鋁、鉛合金;或表面鍍有陰極性鍍層的金

屬,如碳鋼表面鍍錫、銅鎳等。

2. 在有特殊離子的介質中易發生點蝕,如不鏽鋼在鹵素離子的溶液中易發生點蝕。

3. 電位大於點蝕電位(ebr)易發生點蝕。

影響點蝕的因素及預防措施

合金成分、表面狀態及介質的組成,ph 值、溫度等,都是影響點蝕的主要因素。不鏽

鋼中cr 是最有效提高耐點蝕效能的合金元素,如與mo、ni、n 等合金元素配合,效果最好。

降低鋼中的p、s、c 等雜質含量可降低點蝕敏感性。

奧氏體不鏽鋼經過固溶處理後耐點蝕。

預防點蝕的措施:(1)加入抗點蝕的合金元素,含高cr、mo 或含少量n 及低c 的不鏽

鋼抗點蝕效果最好。如雙相不鏽鋼及超純鐵素體不鏽鋼。(2)電化學保護。(3)使用緩蝕劑。

常用的緩蝕劑有硝酸鹽、亞硝酸鹽、鉻酸鹽、磷酸鹽等。

縫隙腐蝕可發生在所有金屬和合金上,且鈍化金屬及合金更容易發生。任何介質(酸

鹼鹽)均可發生縫隙腐蝕,含cl-的溶液更容易發生。

晶間腐蝕是金屬材料在特定的腐蝕介質中沿著材料的晶界發生的一種區域性腐蝕。這種

腐蝕是在金屬(合金)表面無任何變化的情況下,使晶粒間失去結合力,金屬強度完全喪失,

導致裝置突發性破壞。

許多金屬(合金)都具有晶間腐蝕傾向。其中不鏽鋼、鋁合金及含鉬的鎳基合金晶間

腐蝕較為突出。如有應力存在,由晶間腐蝕轉變為沿晶應力腐蝕破壞。貧化理論認為,晶間

2腐蝕是由於晶界析出新相,造成晶界附近某一成分的貧乏化。如奧氏體不鏽鋼回火過程中

(400-800℃)過飽和碳部分或全部以cr23c6 形式在晶界析出,造成碳化物附近的碳與鉻的

濃度急劇下降,在晶界上形成貧鉻區,貧鉻區作為陽極而遭受腐蝕。

對於低碳和超低碳不鏽鋼來說,不存在碳化物在晶界析出引起貧鉻的條件。但一些實

驗表明,低碳,甚至超低碳不鏽鋼,特別是高鉻、鉬鋼,在650-850℃受熱時,在強氧化介

質中,或其電位處於過鈍化區時,也發生晶間腐蝕。

鐵素體不鏽鋼在900℃以上高溫區快冷(淬火或空冷)易產生晶間腐蝕。即使極低碳、

氮含量的超純鐵素體不鏽鋼也難免產生晶間腐蝕。但在700-800℃重新加熱可消除晶間腐蝕。

由此可見,鐵素體不鏽鋼焊後在焊縫金屬和熔合線處易產生晶間腐蝕。

18cr-9ni 鋼在溫度高於750℃時,不產生晶間腐蝕,而在600-700℃區間,晶間腐蝕傾

向最嚴重。當溫度低於600℃時,需長時間才能產生晶間腐蝕傾向,溫度低於450℃時基本

不產生晶間腐蝕傾向。

檢驗某種鋼材是否有晶間腐蝕傾向,一般採用敏化處理工藝。鋼材加熱到晶間腐蝕最

敏感的,恆溫處理一定時間,這種處理工藝稱為敏化處理,產生晶間腐蝕最敏感的溫度叫敏

化溫度。18-8 不鏽鋼最敏感溫度為650-700℃,產生晶間腐蝕傾向所需要的最短時間為1-2

小時。不鏽鋼中,除了主要成分cr、ni、c 外,還含有mo、ti、nb 等合金元素。它們晶間

腐蝕的作用如下:

1. 碳:奧氏體不鏽鋼中碳量越高,晶間腐蝕傾向越嚴重,導致晶間腐蝕碳的臨界

濃度為0.02%(質量分數)。

2. 鉻:能提高不鏽鋼耐晶間腐蝕的穩定性。當鉻含量較高時,允許增加鋼中含碳

量。例如,當不鏽鋼中鉻的質量分數從18%提高到22%時,碳的質量分數允許

從0.02%增加到0.06%。

3. 鎳:增加不鏽鋼晶間腐蝕敏感性。可能與鎳降低碳在奧氏體鋼中的溶解度有關。

4. 鈦、鈮:都是強碳化物生成元素,高溫時能形成穩定的碳化物tic 及nbc,減

少了碳的回火析出,從而防止了鉻的貧化。

防止晶間腐蝕的措施:(1)降低含碳量。當鋼中碳的質量分數在0.03%以下時,即使在700

℃較長時間回火也不會產生晶間腐蝕。(2)加入固定碳的合金元素。對含ti、nb 元素的18-8

不鏽鋼,在高溫下使用時,要經過穩定化處理。即在常規的固溶處理後,還要在850-900℃

保溫1-4 小時,然後空冷至室溫,以充分生成tic 及nbc。(3)固溶處理。固溶處理能使碳

化物不析出或少析出。但對含ti、nb 的不鏽鋼還要進行穩定化處理。(4)採用雙相鋼。採

用鐵素體和奧氏體雙相鋼有利於抗晶間腐蝕。由於鐵素體在鋼中大多沿奧氏體晶界分布,含

鉻量又較高,因此,在敏化溫度受熱時,不產生晶間腐蝕。

選擇性腐蝕(選擇腐蝕)是指多元合金中較活潑組分或負電性金屬的優先溶解。這種腐

蝕只發生在二元或多元固溶體中,如黃銅脫鋅,銅鎳合金脫鎳,銅鋁合金脫鋁等。比較典型

的選擇性腐蝕是黃銅脫鋅。

石墨化腐蝕

灰口鑄鐵在土壤、礦水、鹽水等環境中使用時常發生選擇性腐蝕。灰口鑄鐵的鐵素體

相對石墨是陽極,石墨為陰極。鐵被溶解下來,只剩下粉末狀的石墨沉積在鑄鐵的表面上,

稱此現象為「石墨化」腐蝕。雖然石墨化腐蝕是乙個緩慢而均勻的過程,但仍具有一定的危

險性。如長期埋在土壤中的灰口鑄鐵管道發生的石墨化腐蝕,它可使鑄鐵喪失強度和金屬特性。3

應力腐蝕(scc)是指金屬材料在特定腐蝕介質和拉應力共同作用下發生的脆性斷裂。

材料會在沒有明顯預兆的情況下突然斷裂,因此應力腐蝕又稱為「災難性腐蝕」。

應力腐蝕發生的條件:發生應力腐蝕斷裂需要具備三個基本條件。(1)敏感材料。合

金比純金屬更容易發生應力腐蝕開裂。一般認為純金屬不會發生應力腐蝕斷裂。(2)特定的

腐蝕介質。對某種合金,能發生應力腐蝕斷裂與其所處的特定的腐蝕介質有關。而且介質中

能引起scc 物質濃度一般都很低。(3)拉伸應力。拉伸應力有兩個**。一是殘餘應力(加

工、冶煉、裝配過程中產生),溫差產生的熱應力及相變產生的相變應力;二是材料承受外

加載荷造成的應力。一般以殘餘應力為主,約佔事故的80%左右,在殘餘應力中又以焊接

應力為主。

金屬與合金所承受的拉應力愈小,斷裂時間愈長。應力腐蝕可在極低應力下(如屈服

強度的5%-10%或更低)產生。一般認為當拉伸應力低於某一臨界值時,不再發生斷裂破壞,

這個臨界應力稱應力腐蝕開裂門檻值,用k1ss 或臨界應力σth 表示。

防止或減輕應力腐蝕的措施:(1)合理選材。盡量避免金屬在易發生應力腐蝕的環境

介質中使用。如接觸海水的熱交換器,採用普通軟鋼比不鏽鋼更好。雙相鋼抗scc 效能最好。

(2)控制應力。在製造和裝配金屬構件時,應盡量使結構具有最小的應力集中係數,並使

與介質接觸的部分具有最小的殘餘應力。殘餘應力往往是引起scc 的主要原因。碳鋼構件在

650℃退火1h,可消除焊接引起的殘餘應力;冷加工後的黃銅件,如經過退火消除殘餘應力

後,可避免在含h2o 及nh3 氣氛或含nh4

+的水溶液中開裂。(3)改變環境。通過除氣、脫

氧、除去礦物質等方法可除去環境中危害較大的介質組分。還可通過控制溫度、ph 值,添

加適量的緩蝕劑等,達到改變的環境的目的。(4)電化學保護。通過電化學保護使金屬離開

scc 敏感區,從而抑制scc。(5)塗層。好的鍍層(塗層)可使金屬表面和環境隔離開,

從而避免產生scc。

疲勞腐蝕是指材料或構件在交變應力與腐蝕環境的共同作用下產生的脆性斷裂。一般

來說,抗點蝕能力高的材料,其抗腐蝕疲勞效能也較高。

大氣腐蝕的特點是金屬表面處於薄層電解液下的腐蝕過程,因此其腐蝕規律符合電化

學腐蝕的一般規律。影響大氣腐蝕的因素主要有濕度和大氣成分等。

防止大氣腐蝕的方法:(1)提高金屬材料的耐蝕性。在碳鋼中加入cu、p、cr、ni 及

稀土元素可提高其耐大氣腐蝕性能。(2)採用有機和無機塗層及金屬鍍層。(3)採用氣相緩

蝕劑。(4)降低大氣濕度。

海水腐蝕

一般常把海水近似地看作質量分數為3%或3.5%的nacl 溶液。實際海水中含鹽量用鹽

度或氯度表示。鹽度是指1000g 海水中溶解固體鹽類物質的總克數,一般海水的鹽度在

3.2%~3.75%之間,通常取3.5%為海水的鹽度平均值。海水中氯離子的含量很高,佔總鹽量

的58.04%。

影響海水腐蝕的因素:(1)鹽類。海水中的鹽類以nacl 為主。(2)ph 值。海水一般

處於中性,ph 值在7.2~8.6 之間。(3)溶解氧。(4)溫度。(5)流速。

防止海水腐蝕的措施:(1)研製和應用耐海水腐蝕的材料。如鈦、鎳、銅及其合金,

耐海水鋼(mariner)。(2)陰極保護。腐蝕最嚴重處採用護屏保護較合理,也可採用簡易可

行的犧牲陽極法。(3)塗層。除應用防鏽漆外,還可採用防止生物玷汙的雙防油漆,對於潮

汐區和飛濺區的某些固定的鋼結構可以使用蒙乃爾合金包裹。

4土壤腐蝕的幾種形式:(1)充氣不均勻(氧的濃度差別)引起的腐蝕。(2)雜散電流

引起的腐蝕。(3)微生物引起的腐蝕。

防止土壤腐蝕的措施:(1)採用塗料或包覆玻璃布防水。(2)採用電化學保護,多採

用犧牲陽極法,陰極保護與塗料聯合使用效果更好。(3)採用金屬塗層或包覆金屬,鍍鋅層等。

金屬防腐蝕方法

防止金屬腐蝕的方法和途徑很多,主要有以下幾種 一 提高金屬材料內在耐蝕性能 採用不易與周圍介質發生反應的金屬及合金材料來加工產品,是有效的防腐辦法。例如,有些金屬及合金在空氣裡不易氧化,或能生成緻密的鈍化薄膜,可以抵抗酸 鹼 鹽腐蝕,如不鏽鋼,就是在鋼中加入定量的鉻 鎳 鈦等元素,當鉻元素含量超過1...

金屬材料腐蝕方法

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應力腐蝕和晶間腐蝕的區別

在不鏽鋼的問題上經常提到應力腐蝕和晶間腐蝕,他們的腐蝕到底有什麼不同呢?如何區分呢?1 晶間腐蝕 晶粒間界是結晶方向不同的晶粒間紊亂錯合的界域,因而,它們是金屬中各溶質元素偏析或金屬化合物沉澱析出的有利區域。在某些腐蝕介質中,晶粒間可能先行被腐蝕。這種沿著材料晶粒間界先行發生腐蝕,使晶粒之間喪失結合...