论述缝隙腐蚀的机理及其保护措施
苏润
（贵州大学化学与化工学院1400200093，贵阳 550025）
摘要：缝隙腐蚀主要是由于缝隙的存在，导致介质的电化学不均匀性引起的。腐蚀在我们的日常生活中十分常见，工业中尤其常见。本文论述了缝隙腐蚀的产生机理，从而探讨了影响腐蚀的因素，进一步探讨了防止缝隙腐蚀的办法及保护措施。
关键词：缝隙腐蚀，机理，防护，影响因素
The mechanism and protection measures of crevice corrosion
SuRun
（Guizhou University in chemistry and chemical
engineering,1400200093,Guiyang 550025）
Abstract: Crevice corrosion is mainly due to the existence of gaps, leading to the dielectric inhomogeneity caused by the media.Corrosion is very common in our daily life, especially in industry.In this paper, the mechanism of crevice corrosion is discussed, and the factors affecting corrosion are discussed.
Key words: crevice corrosion, mechanism, protection, influence factor 随着世界的不断发展，工业在外面的生活中占据着很重要
的地位，我们的日常生活也离不开工业。
大多数工业用金属或合金都可能会产生缝隙腐蚀，主要依靠表面形成钝化膜而腐蚀的金属或合金对缝隙腐蚀尤为敏感。[1]几乎所有的腐蚀介质（包括淡水）都能引起缝隙腐蚀，但其中以充气的含有活性阴离子的中性介质最容易发生[2]。
1缝隙腐蚀的机理
经过对缝隙腐蚀多年的研究，科研人员提出了一些缝隙腐蚀的
理论模型。Evans认为金属的溶解使缝隙内金
属离子发生浓缩，在内外离子浓度差所形成的
浓差电池作用下，产生缝隙腐蚀。目前，一般
认为这个机理适用于铜合金[3]。
Fontana和Greene提出的缝隙腐蚀的一元化
机理为人们所普遍接受[4]。
缝隙腐蚀可分为初期阶段和后期阶段。在初
期阶段，发生金属的溶解和阴极的氧还原为氢氧
离子的反应。
阳极：M M++e
阴极：O2+2H2O+4e 4OH-
此时金属和溶液之间电荷是守恒的，金属溶解产生的电子立即被氧化还原消耗掉。在经过一段时间后，缝内的氧气消耗完后，氧的还原反应不再进行。这时缝内缺氧，缝外富氧，形成了氧浓差电池，金属M在缝内继续溶解，缝内溶液中M+过剩，为了保持电荷平衡，缝隙外部迁移性大的阴离子（如氯离子）迁移到缝内，同时阴极过程转到缝外。缝内已形成金属的盐类(包括氯化物和硫酸盐)发生水解：
M+Cl+H2O MOH + H+Cl-
结果使缝内pH值下降，可达2至3，这就促使缝内金属溶解速度增加，相应缝外邻近表面的阴极过程，即氧的还原速度也增加，使外部表面得到阴极保护，而加速了缝内金属的腐蚀。
而 Myer等人认为，至少还有氢
离子、中性盐和缓蚀剂的浓差电池存
在于缝隙腐蚀过程中，Brown 以水解后
局部酸化引起局部腐蚀的依据，提出
了闭塞腐蚀电池（occluded
corrosion cell）的概念[5]。
另外，Fontana和Rosefeld[6]等人，
指出了蚀孔或缝隙闭塞电池的自催化
理论。
缝内外溶液的对流和扩散受阻，导
致闭塞区贫氧，缝隙外仍然富氧，造成的氧浓差电池使缝隙内金属的电位低于缝隙外金属的电位，pH值的降低以及H+和Cl-的作用（HCl）使金属处于活化状态，促进闭塞区内金属的溶解，形成二次腐蚀产物Fe(OH)3在缝口，造成正电荷过剩，Cl-迁入。而氯化物在水中发生水解，使缝隙内介质（H+浓度增加）酸化，pH值下降，因此,加速了阳极的溶解。阳极的加速溶解，又引起更多的Cl-离子迁入，氯化物浓度又增加，氯化物的水解又使介质进一步酸化，如此反复循环，形成了一个闭塞电池内的自催化效应。除此以外，Oldfield和Sutton 等人的研究发现缝内可能有氢气析出，并提出临界缝隙溶液的概念
[7]。有的研究工作还从热力学角度用零电荷电位Epzc解释缝隙腐蚀
[8]。
2 缝隙腐蚀的影响因素
2.1 金属的性质
金属对缝隙腐蚀的敏感性主要以其自钝化能力的高低来决定的。自钝化能力越强，敏感性就越高；反之亦然。
2.2 环境因素
在石油化工生产中，处于高温气体中的设备很多，而金属在高温气体中的氧化是一种很普遍而又重要的腐蚀形式。除此之外，大气、土壤、海水、微生物、辐照等也是影响腐蚀的重要环境因素。[9]
2.3 缝隙的几何形状
缝隙的几何形状不同，影响着缝隙内介质流动的空间，而缝内介质不易流动就会形成滞留状态，从而产生缝隙腐蚀。
3 缝隙腐蚀的防护
3.1 合理设计，避免缝隙
比如：铆钉接和结构，可以采用低硫橡皮垫圈、致密的填料、接和面可以用涂层防护；设计时避免积水液和死区；维护时应勤于清理，及时去除污垢等。
3.2合理选择耐蚀材料
选择材料时要考虑它们在缝隙条件下的耐蚀性能，采用某些耐腐蚀的材料，可以延长设备寿命。对于某些重要部件，可以改用抗缝隙腐蚀能力较强的材料，比如高钼铬的不锈钢、哈氏合金等。[10]
3.3 合理选择垫圈材料
垫圈不宜采用石棉、纸等吸湿材料，用聚四氟乙烯较为理想。并且，垫片不要伸出结合面，否则极易引起缝隙腐蚀。
3.4 若在结构设计上不可能采用无缝隙方案，也应使结构能够妥善排流，以利于沉积物及时清除，亦可采用固体填充料将缝隙填实。例如，对于海水介质中使用的不锈钢设备，可采用铅锡合金作填充料，同时它还可以起牺牲阳极的作用。[11]
3.5 平底储槽最好不要直接放在基础上，而采用裙式支座，大型的平底槽底部可加工字梁。
3.6 采用电化学保护法。如采用阴极保护法，应将电势控制在低于击穿电势和高于保护电势的区间内
3.7 由于缓蚀剂较难进入缝隙，所以可以在接合面上涂上加有缓蚀剂的油漆，例如，对于钢材，使用加有PbCrO4的油漆，对于铝，使用加有ZnCrO4的油漆；对于金属片，可采用浸有气相缓蚀剂的包装纸隔开。[12]
参考文献
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金属材料的点腐蚀和缝 隙腐蚀 文档编制序号：[KKIDT-LLE0828-LLETD298-POI08]
金属材料的点腐蚀和缝隙腐蚀 点腐蚀和缝隙腐蚀(pitting and crevice corrosion)金属材料接触某些溶液，表面上产生点状局部腐蚀，蚀孔随时间的延续不断地加深，甚至穿孔，称为点腐蚀（点蚀），也称孔蚀。通常点蚀的蚀孔很小，直径比深度小得多。蚀孔的最大深度与平均腐蚀深度的比值称为点蚀系数。此值越大，点蚀越严重。一般蚀孔常被腐蚀产物覆盖，不易发现，因此往往由于腐蚀穿孔，造成突然性事故（见金属腐蚀）。 缝隙腐蚀是两个连接物之间的缝隙处发生的腐蚀，金属和金属间的连接（如铆接、螺栓连接）缝隙、金属和非金属间的连接缝隙，以及金属表面上的沉积物和金属表面之间构成的缝隙，都会出现这种局部腐蚀。 许多金属材料都能产生点蚀和缝隙腐蚀。不锈钢、铝合金等靠钝化来增强耐蚀性的金属材料，也易产生点蚀和缝隙腐蚀。许多环境介质都能引起金属材料的点蚀和缝隙腐蚀，尤其是含氯离子的溶液。 点腐蚀 金属表面的电化学不均匀性是导致点蚀的重要原因。金属材料的表面或钝化膜等保护层中常显露出某些缺陷或薄弱点(如夹杂物、晶界、位错等处)，这些地方容易形成点蚀核心。金属浸入含有某些活化阴离子（特别是氯离子）的溶液中，只要腐蚀电位达到或超过点蚀电位（或称击穿电位），就能产生点蚀。这是由于钝化膜在溶液中处于溶解以及可再度形成的动平衡状态，而溶液中的活化阴离子(氯离子)会破坏这种平衡，导致金属的局部表面形成微小蚀点，并发展为点蚀源。例如不锈钢表面的硫化物夹杂的溶解，暴露出钢的新鲜表面，就会形成点蚀源。 点蚀的发展是一个在闭塞区内的自催化过程。在有一定闭塞性的蚀孔内，溶解的金属离子浓度大大增加，为保持电荷平衡，氯离子不断迁入蚀孔，导致氯离子富集。高浓
油气管道的杂散电流腐蚀与防护 随着我国能源和交通工业的发展，我国油气管道与电力线路、电气化铁路的里程迅速增加。由于地理位置的限制，在油气管道与电力线路、电气化铁路的设计和建设过程中不可避免地出现了并行敷设的情况。由电力线路、电气化铁路产生的杂散电流会对油气管道产生巨大的危害。辽河油田到鞍山化肥厂的天然气管道在投产14个月后就出现多起杂散电流引起的腐蚀穿孔事故，被迫长时间停产，开挖大修。郑州煤气公司在某电厂附近的一段输气管道受电厂杂散电流的影响，也多次出现穿孔泄漏，严重威胁管道和人身的安全。由此可见，杂散电流对油气管道会产生强烈腐蚀作用。因此，开展杂散电流引起的油气管道的腐蚀与防护研究，对保障油气管道的安全运行具有十分重要的意义。 1杂散电流的形成 杂散电流是指在规定电路或意图电路之外流动的电流，又称迷走电流[1]。杂散电流主要表现为直流电流、交流电流和大地中自然存在的地电流3种状态，且各自具有不同的特点。直流杂散电流主要来源于直流电解设备、电焊机、直流输电线路；交流杂散电流主要来源于交流电气化铁路、输配电线路系统，通过阻性、感性和容性耦合在相邻的管道或金属体中产生交流杂散电流，但交流杂散电流对铁腐蚀较轻微，一般为直流腐蚀量的1%；由于地磁场的变化感应出来的地杂散电流，一般情况下只有约2μA/m2，从腐蚀角度看并不重要。
以电气化铁路车辆直流供电牵引系统产生的直流杂散电流是造成油 气管道杂散电流腐蚀的主要原因。 在电气化铁路车辆直流供电牵引系统巾，列车所需要的电流由牵引变电所提供，通过架空线向列车供电，然后经行走轨回流至牵引变电所。理想情况下行走轨电阻为0，行走轨对大地的泄漏电阻无穷大，此时经行走轨回流的电流等于牵引电流，即所有的电流都经行走轨回流至牵引变电所。但实际上行走轨的电阻不为0，当有电流通过时就形成了电位差，并且行走轨对大地的泄漏电阻也不会为无穷大，这就不可避免地造成了部分电流不经行走轨回流，而是流入大地，然后通过大地回流至牵引变电所。若铁路附近有导电性能较好的埋地金属管道(燃气管道、输油管道、供水管道等)，则部分电流会选择电阻率较低的埋地金属管道作为电流回流路径，从牵引变电所附近的管道中流出流回牵引变电所。杂散电流形成原理见图1，杂散电流形成原理等效电路见图2。
1．应力腐蚀的机理：阳极溶解和氢致开裂机理 阳极溶解机理应力腐蚀断裂必须首先发生选择性腐蚀，而金属的腐蚀又受图4所示的阳极极化曲线的影响。以不锈钢为例，增加介质中Cl-含量，降低介质中O2含量及pH值，都会使图4a中阳极极化曲线从左向右移动，这四根曲线分别对应于蚀坑或裂纹区(图4b)的不同位置。应力的主要作用在于使金属发生滑移或使裂纹扩展，这两种力学效应都可破坏钝化膜，从而使阳极过程得以恢复，促进局部腐蚀。钝化膜破坏以后，可以再钝化。若再钝化速度低于钝化膜破坏速度，则应力与腐蚀协同作用，便发生应力腐蚀断裂。 氢致开裂机理或称氢脆机理，是应力腐蚀断裂的第二种机理。这种机理承认SCC必须首先有腐蚀，但是，纯粹的电化学溶解，在很多情况下,既不易说明SCC速度，也难于解释SCC的脆性断口形貌。氢脆机理认为,蚀坑或裂纹内形成闭塞电池，局部平衡使裂纹根部或蚀坑底部具备低的pH值，这是满足阴极反应放氢的必要条件。这种氢进入金属所引起的氢脆,是SCC的主要原因。这种机理取决于氢能否进入金属以及金属是否有高度的氢脆敏感性。高强度钢在水溶液中的SCC以及钛合金在海水中的SCC是氢脆引起的。
2．应力腐蚀开裂的断口形貌：穿晶断口开裂图
3．氢鼓泡产生机理，文字图 通过实验和理论分析研究了氢鼓泡形核、长大和开裂的过程. 在充氢试样中发现直径小于100 nm未开裂的孔洞, 它们是正在长大的氢鼓泡, 也发现已开裂的鼓泡以及裂纹多次扩展导致破裂的鼓泡.分析表明, 氢和空位复合能降低空位形成能, 从而使空位浓度大幅度升高, 这些带氢的过饱和空位很容易聚集成空位团.H在空位团形成的空腔中复合成H2就使空位团稳定, 成为氢鼓泡核.随着H 和过饱和空位的不断进入, 鼓泡核不断长大, 内部氢压也不断升高.当氢压产生的应力等于被氢降低了的原子键合力时, 原子键断开, 裂纹从鼓泡壁上形核. 图5 氢鼓泡形核、长大示意图 (a) 空位V和原子氢H聚集成为空位-原子氢集团; (b) 原子氢在空位 团中复合成分子氢H2, 使其稳定, 鼓泡核形成; (c) 空位和氢不断进 入鼓泡核使其长大; (d) 当鼓泡核内氢压产生的应力等于原子键合力时, 在鼓泡壁形成裂纹 首先, 氢(H)进入金属和空位(V)复合, 使空位形成能大大降低, 从而大幅度升高空位浓度, 这些过饱和空位容易聚集成空位团. 当4个或以上的空位或空位-氢复合体(V-H)聚集成空位四面体或空位团时, 内部形成空腔, 如图5(a). 空位所带的氢在空腔中就会复合成H2, 形成氢压. 由于室温时H2不能分解成H, 故含H2的空位团在室温是稳定的, 它就是鼓泡核, 如图5(b). 随着H和空位不断进入鼓泡核, 就导致鼓泡在充氢过程中不断长大, 同时氢压不断升高, 如图5(c). 当鼓泡中的氢压在内壁上产生的应力等于被氢降低了的原子键合力时, 原子键断裂, 裂纹沿鼓泡壁形核, 如图5(d). 随着氢的不断进入, 裂纹扩展, 直至鼓泡破裂4．氢进入金属材料的途径P129 5．氢致脆断类型：可逆和不可逆，第一类和第二类
一、杂散电流干扰方式 杂散电流是指在地中流动的设计之外的直流电，它来自直流的接地系统，如直流电气轨道、直流供电所接地极、电解电镀设备的接地、直流电焊设备及阴极保护系统等。其中，以城市和矿区电机车为最甚。它的干扰途径如图10-60 所示。从图中可以划分三种情况： 图10-60 杂散电流干扰示意图 1—供电所2 —架空线3 —轨道电流4 —阳极区5—腐蚀电流6 —交变区 7— 阴极区 1.靠近直流供电所的管道属于阳极区，杂散电流从管道上流出，造成 杂散电流电解。 2.在干扰段中间部位的管道属于极性交变区，杂散电流可能流入也可能 流出。当电流流出时，造成腐蚀。 3.在电机车附近的管道属于阴极区，杂散电流流入管道，它起着某种 程度的阴极保护作用。 以上是一般规律。实际上杂散电流干扰源是多中心的。如矿区电机车轨道已形成网状，供电所很多，当多台机车运行时会产生杂乱无章的地下电流。作用在
管道上的杂散电流干扰电位如图10-61 所示 图10-61 杂散电流干扰电位曲线埋地钢质管道因直流杂散电流所造成的腐蚀称为干扰腐蚀。因属电解腐蚀，所以有时也称电蚀。这是管道腐蚀穿孔的主要原因之一。例如：东北地区输油管道受直流干扰的约占5％，腐蚀穿孔事故原因的80%是由杂散电流引起的；北京地下铁路杂散电流腐蚀已经形成公害，引起了有关部门的重视。 随着阴极保护技术的推广应用，也会给地下带来大量的杂散电流。如近些年来城市地下燃气管道给水管道、地下电缆等采用了外加电流保护，在它的阳极地床附近可能会造成阳极地电场干扰。在被保护的管道（或电缆）附近可能会造成阴极电场的干扰。其干扰形式如图10-62 和图10-63 所示。其干扰范围与阳极排放电流和阴极保护电流密度成正比。当单组牺牲阳极输出电流大于100mA时，也应注意其干扰。 二、杂散电流腐蚀的特点 1.强度高、危害大埋地钢质管道在没有杂散电流时，只发生自然腐包蚀。大部分属腐蚀原电池型。腐蚀电池的驱动电位只有几百毫伏，而所产生的腐蚀电流只有几
船舶上材料保护研究进展作者姓名卜祥星 专业班级材研1302 指导教师姓名乔宁 学号 摘要：船舶海上腐蚀是影响其寿命的最大因素之一。因腐蚀导致结构损坏和破坏， 严重影响船舶性能和安全。本文介绍了当前船舶防腐蚀技术措施的实际应用情况。探讨在船体防腐蚀新技术的发展情况，如船体防腐涂料技术、防腐涂装技术、阴极保护功能和涂膜结合技术、防腐蚀监测新技术等方面的新技术应用。 关键词：船舶，防腐蚀新技术，阴极保护，防腐蚀检测 ABSTRACT：The ships marine corrosion is one of the biggest factors that affect its life span，The structure damage and the destruction caused by corrodes affects the ships performance and security seriously．This article introduces the practical application situation of the current ships corrosion preventing technology and methods，discusses the development situation of new hull anticorrosion technology and new technology application，such as the hull an corrosion painting technology ，the anticorrosion painting and camouflage technology ，the cathode protection function and the painting film combination technology ，the new anticorrosion monitor technology and so on． Key words: ship,new technology of corrosion protection ,catholic protection, corrosion test 目前，大多数船舶都采用金属外壳。而金属在海洋环境中，受海水温度、海水含盐度、海洋大气温度、海洋大气湿度的影响，腐蚀程度很严重，腐蚀不仅降低了船舶钢结构的强度，缩短了船舶的使用寿命，同时还会使航行阻力增加，航速降低，影响使用性能[1]。更为严重的是，一旦出现穿孔或开裂，还会导致海损事故的发生，造成惊人的损失[2]。这已引起国内外防腐专家的极大关注，并积极研究探索解决金属腐蚀的各种防护技
杂散电流腐蚀机理及防护措施 地铁或轻轨一般采用直流电力牵引的供电方式,一般接触网(或第三轨)为正极,而走行 轨兼作负回流线。由于回流线轨存在着电气阻抗,牵引电流在回流轨中产生压降,并且回流轨 对地存在着电位差,回流线对道床、周围土壤介质、地下建筑物、埋设管线存在着一定的泄 漏电流,泄漏电流沿地下建筑物、埋设管线等介质至负回馈点附近重新归入钢轨,此泄漏电流 即称迷流,又称地铁杂散电流。地铁迷流主要是对地铁周围的埋地金属管道、电缆金属铠装 外皮以及车站和区间隧道主体结构中的钢筋发生电化学腐蚀,它不仅能缩短金属管线的使用 寿命,而且还会降低地铁钢筋混凝土主体结构的强度和耐久性,甚至酿成灾难性的事故。如煤 气管道的腐蚀穿孔造成煤气泄漏、隧道内水管腐蚀穿孔而被迫更换等。另外,地铁迷流同时 也对地铁沿线城市公用管线和结构钢筋产生“杂散电流腐蚀”,影响地铁以外沿线公共设施的安全及寿命。本文结合我公司参与的多条地铁线施工和运营维护管理的经验,针对杂散电流 腐蚀机理及防护措施方面浅谈管见。 1杂散电流腐蚀机理 1.1杂散电流腐蚀机理 地铁迷流对埋地金属管线和混凝土主体结构中钢筋的腐蚀在本质上是电化学腐蚀,属 于局部腐蚀,其原理与钢铁在大气条件下或在水溶液及土壤电解质中发生的自然腐蚀一样,都 是具有阳极过程和阴极过程的氧化还原反应。即电极电位较低的金属铁失去电子被氧化而 变成金属离子,同时金属周围介质中电极电位较高的去极化剂,如金属离子或非金属离子得到 电子被还原。地铁直流牵引供电方式形成的迷流及其腐蚀部位如图1所示。图中,I为牵引 电流,Ix、Iy分别为走行轨回流和泄漏的迷流。 由图1可得地铁迷流所经过的路径可概括为两个串联的腐蚀电池,即 电池I:A钢轨(阳极区)+B道床、土壤+C金属管线(阴极区); 电池II:D金属管线(阳极区)+E土壤、道床+F钢轨(阴极区)。 当地铁迷流由图1中A、D(阳极区)的钢轨和金属管线部位流出时,该部位的金属铁便与其 周围电解质发生阳极过程的电解作用,此处的金属随即遭到腐蚀。概括起来可将发生腐蚀的 氧化还原反应分为两种:当金属铁周围的介质是酸性电解质,即pH<7时,发生的氧化还原反 应是析氢腐蚀,以H+为去极化剂;当金属铁周围的介质是碱性电解质,即pH≥7时,发生的氧化还原反应是吸氧腐蚀,以O2为去极化剂。 1.2杂散电流大小 当钢轨为悬浮系统时(指全线钢轨采取对地绝缘,在任何地点不直接接地或通过其它 装置接地),虽然钢轨对地采取了一系列措施,但钢轨对地泄漏电阻在工程实施中不可能无限大,一般在5～100Ω·km范围内。同时随着地铁运营时间的推移,由于受到不可避免的污染、潮湿、渗水、漏水和高地应力作用等影响,使地铁车站以及区间隧道中的轨、地绝缘性能降 低或先期防护措施失效,势必增大了由走行轨泄漏到土壤介质中的杂散电流。当列车在两牵 引变电所间运行时,钢轨电位如图2所示,列车位置处为阳极区,钢轨电位为正,牵引变电所附 近为阴极区,钢轨电位为负。钢轨电位产生的原因是牵引回流在钢轨上产生了纵向电压。研 究表明,钢轨电位的大小与钢轨泄漏电阻的关系不大,当钢轨对地泄漏电阻在5～100Ω·km范围内变化时,受从牵引变电所至列车位置处的钢轨纵向电压钳制,钢轨对地电位基本不变。杂
关注碱性应力腐蚀开裂 碱溶液中的腐蚀 在室温下，对于各种金属和合金，包括碳钢在内，在任意浓度的碱溶液（如氢氧化钠或者氢氧化钾）中的腐蚀，是较为容易控制的。随着温度和浓度的增加，腐蚀也将随之增强。考虑腐蚀的影响，碳钢的有效安全使用限制温度大约是150℉/65℃。读者从图1的曲线中可以看到碳钢的安全温度限制。相比于碳钢，不锈钢抵抗一般性腐蚀的能力更强；在大约接近250℉/121℃的温度下才发生碱性应力腐蚀开裂。 一般而言，随着含镍量的增加，金属抵抗碱溶液腐蚀的能力增强。碱性应力腐蚀开裂的敏感性主要取决于合金成分、碱浓度、温度和应力水平。对于一般开裂机理，都存在一个裂纹发生的临界应力值。不幸的是，现在还没有精确的获得在高温碱性环境下的高含镍量合金的临界应力值。由于600合金在压水反应堆蒸汽发生器传热管中的大量使用，已经获得了许多600合金在碱性环境下的数据。200合金（纯镍）除了在极其恶劣的碱性环境，包括熔盐的情况下，一般是不会发生腐蚀的。 合金抗碱溶液腐蚀的能力 碳钢和低合金钢 任意浓度的氢氧化钠和氢氧化钾（作为以下的碱）可用碳钢容器在室温下进行保存。当温度高于周围环境时，碳钢的腐蚀速率增大并且伴随着发生碱性应力腐蚀开裂的风险。碳钢容器可以在温度达到180℉/82℃的情况下安全的贮存低浓度的碱溶液；而对于浓度为50%的溶液，在温度接近120℉/48℃的情况下就会有发生碱性应力腐蚀开裂的风险。氢氧化钠环境下的使用图（图1）被广泛用于确定碳钢在不同碱浓度下的安全使用温度。图2所示的是碳钢在碱性环境下的裂纹显微照片。 铁素体不锈钢 高纯度的铁素体不锈钢，例如E-Brite 26-1（UNS S44627），显示出了很好的对高浓度碱性溶液的腐蚀抵抗力，其抗碱腐蚀性能远好于奥氏体不锈钢。根据报道，它抗碱性腐蚀的性能不低于镍。由于这种很好的对碱性环境的抗腐蚀性，使其能使用在会对镍合金造成腐蚀的次氯酸盐和氯酸盐杂质的环境中。据一则报道表明，26-1铁素体不锈钢可以在300℉/148℃到350℉/177℃的高温环境下使用。据另一则报道显示，其在350℉/177℃到400℉/204℃温度下，氢氧化钠的浓度为45%时，仍有很好的抗腐蚀能力。基于其对碱性环境，特别在含有氧化的污染物情况下，的良好抗腐蚀性，因此，在碱的蒸发器管中得到广泛应用。然而，铁素体不锈钢的致命缺陷是其固有的低的焊 接韧性和在高温下的低强度。因此，它们不能正常的应用 于压力容器。 奥氏体不锈钢 研究者根据商用纯碱溶液开发了用于描述影响碱脆的浓度 和温度参数图，也即为300系列奥氏体不锈钢的应力腐蚀 开裂。图3显示了所开发的图。1mpy的等蚀线在大约100° C使，对具有20%-60%浓度的碱为常数，应力腐蚀开裂的轮 廓线在40%-50%浓度范围内则稍高。 300系列不锈钢在热的浓度为40%-50%范围内的碱中很可能 会发生快速的一般性腐蚀，事实上，这种现象已经被观察 到了。因此，可能的安全限值将低于图上所示数值，例如： 50%浓度所对应的70°C和40%浓度所对应的80°C。 对于304/316类型的不锈钢，一般服役最大温度限值是100°C。在更高的温度下将会产生碱性开裂。300系列不 锈钢的应力腐蚀开裂是一种典型的穿晶裂纹。 双相不锈钢 双相不锈钢具有类似于316不锈钢那样的抗一般性腐蚀的 能力，并且对氯化物应力腐蚀开裂的敏感性性也较低。具 有较高合金含量的显著添加了钼和氮成分的双相钢合金， 抗碱性环境腐蚀的能力要优于316不锈钢。据报道，2205 不锈钢和2906不锈钢能很好的抵抗碱性应力腐蚀开裂。 高含镍量的奥氏体不锈钢 高含镍量的不锈钢中约含25-35 wt％的镍，包含有非专利 和有专利的合金，如：904L、Sanicro28、20Cb-3合金、800合金、AL6- XN等。与300系列不锈钢相比较，这些合 金对侵蚀性（高温）溶液的抵抗力有了极大的提高。 镍合金 在抗碱性环境下的腐蚀和应力腐蚀开裂方面，商业纯镍，200合金（N02200）和201合金（N02201）是最好的材料。400合金（N04400）和600合金（N06600）也具有优异的抗应力腐蚀能力。当碱浓度在70％以上，温度高于290°C（550°F）时，这些合金也会出现腐蚀应力开裂。镍铬钼合金，如C- 276（N10276），具有很好的抗碱性开裂的能力，但，在高浓度和高
Applied Physics 应用物理, 2015, 5(10), 123-130 Published Online October 2015 in Hans. https://www.doczj.com/doc/817366125.html,/journal/app https://www.doczj.com/doc/817366125.html,/10.12677/app.2015.510017 Research Progress on Soil Resistivity Affecting Stray Current Corrosion of Buried Pipeline Qiong Feng1, Yaping Zhang1*, Hao Yu1, Lianqing Yu1, Yan Li2 1College of Science, China University of Petroleum (East China), Qingdao Shandong 2College of Mechanical and Electrical Engineering, China University of Petroleum (East China), Qingdao Shandong Email: *zhangyp@https://www.doczj.com/doc/817366125.html, Received: Oct. 12th, 2015; accepted: Oct. 26th, 2015; published: Oct. 29th, 2015 Copyright ? 2015 by authors and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). https://www.doczj.com/doc/817366125.html,/licenses/by/4.0/ Abstract Using four-electrode method to measure soil resistivity can decrease the influence caused by non- uniformity of soil compositions. Generally, soil resistivity is inversely proportional to the stray current corrosion. Factors which can affect soil resistivity may make differences to stray current corrosion, such as water content, salt content, porosity, temperature, PH value of soil and the types of salt. Within a certain range, as the water content, water saturation, salinity, temperature and porosity increase, soil resistivity decreases and then stray current corrosion aggravates. However, different types of salt have different influences on stray current corrosion. This paper analyzes how the acidic salt, alkaline salt and the salt containing Cl? affect stray current corrosion, and puts forward the outlook for the research of complex salt types. Keywords Buried Pipeline, Stray Current Corrosion, Soil Resistivity, Environmental Factors 土壤电阻率对埋地管道杂散电流腐蚀影响 的研究进展 封琼1，张亚萍1*，余豪1，于濂清1，李焰2 *通讯作者。
船舶上材料保护研究进展 作者姓名卜祥星 专业班级材研1302 指导教师姓名乔宁 学号2013200313
摘要：船舶海上腐蚀是影响其寿命的最大因素之一。因腐蚀导致结构损坏 和破坏，严重影响船舶性能和安全。本文介绍了当前船舶防腐蚀技术措施的实际应用情况。探讨在船体防腐蚀新技术的发展情况，如船体防腐涂料技术、防腐涂装技术、阴极保护功能和涂膜结合技术、防腐蚀监测新技术等方面的新技术应用。 关键词：船舶，防腐蚀新技术，阴极保护，防腐蚀检测 ABSTRACT：The ships marine corrosion is one of the biggest factors that affect its life span，The structure damage and the destruction caused by corrodes affects the ships performance and security seriously．This article introduces the practical application situation of the current ships corrosion preventing technology and methods，discusses the development situation of new hull anticorrosion technology and new technology application，such as the hull an corrosion painting technology ，the anticorrosion painting and camouflage technology ，the cathode protection function and the painting film combination technology ，the new anticorrosion monitor technology and so on． Key words: ship,new technology of corrosion protection ,catholic protection, corrosion test
第一章概述 (1) 第二章舰船的主要防腐措施 (2) §2.1舰船的涂漆防腐 (2) §2.2舰船的阴极保护 (2) §2.2.1牺牲阳极法 (2) §2.2.2外加电流阴极保护法 (3) §2.2.3阴极保护 (4) §2.3船体的结构设计防腐 (4) §2.4船底微生物清除 (5) 第三章现代的舰船阴极保护系统设计 (5) §3.1阴极保护系统 (5) §3.2计算机仿真技术在阴极保护系统的应用 (5) 第四章国内外舰船阴极防腐技术发展 (6) §4.1国外舰船防腐 (6) §4.2国内舰船防腐 (7) 第五章结语 (7) 致谢 (7) 参考文献 (7)
舰船腐蚀与防护 摘要：随着科技的发展，舰船的应用越来越广泛，但同时我们也面临着新的考验。现在大多数舰船都是金属外壳，而海水这个恶劣环境，海水盐度、湿度、海洋大气等，都容易使金属腐蚀，是舰船的杀手。船体造成舰船的受损，每年为人类造成了巨额损失。因此，舰船防腐成为了许多行业的研究热点之一。现在人们根据电化学腐蚀原理，以阴极保护为主，涂层防护为辅来防腐。 关键字：舰船腐蚀与防护、腐蚀、阴极保护、涂层保护 Ships corrosion and protection Abstract: with the development of science and technology, ship used more widely, but at the same time we also face new test. Now most ships are metal shell, and the bad environment water, salinity, humidity, Marine atmosphere, easy to make metal corrosion, are the killer. The hull of the ship's damaged, caused a year for a human caused a huge loss. Therefore, ships anticorrosive became many industry the hotspot. Now people by electrochemical corrosion principle, according to cathodic protection is given priority to, complementary to corrosion protection coating. Key word: ships corrosion protection, and corrosion, cathodic protection, coating protection 第一章概述 腐蚀是材料由于环境的作用而引起的破坏或变质，材料所处的环境越差，则对其耐腐蚀性和需要采取的防护措施要求越高。大多数舰船的外壳都是金属，它们处于海水这个苛刻的腐蚀环境之中，受海水盐度、湿度、海洋大气等影响，腐蚀成为了它们使用寿命的一个严重威胁。舰船结构的强度下降，阻力增大，更有甚能导致灾难性的危害。每年我国舰船腐蚀造成的损失可达几百亿。因此，腐蚀一直是造船业和腐蚀专业研究的重点之一。 舰船处于海水环境和海洋大气环境之中，其各个结构遭受着不同程度的腐蚀危害。而且如果不采取有效的防护措施，腐蚀会越来越快。人们根据腐蚀原理，将舰船的腐蚀分为了化学腐蚀和电化学腐蚀两大类。海洋中的舰船多发生电化学腐蚀，由于舰船水线一下部分，长期受到海水的直接作用，腐蚀最为严重。
缝隙腐蚀与防护 摘要：缝隙腐蚀常发生在腐蚀介质中的金属表面上，是在缝隙和其他隐蔽的区域内发生的一种局部腐蚀。孔穴、垫片接触面、搭接缝内、沉积物下、紧固件缝隙内是常发生缝隙腐蚀的地方。凡是依靠氧化膜或钝化层抗腐蚀的金属特别易发生这种腐蚀。在许多介质中，特别是含氧的介质中会发生缝隙腐蚀。缝隙腐蚀也是一种电化学腐蚀。这是由于金属溶解入介质中后便放出电子，如果有氧，特别是有氯离子，将与电子在水溶液中形成OH?或H+Cl?，使金属不断腐蚀。即使缝隙中的氧消耗完，但由于氯离子有快速迁移能力，得以使金属在缝隙中的氯化物浓度增加，即缝隙中加快了腐蚀。 关键词：缝隙腐蚀；原理；特征；影响因素；防护 Abstract: Crevice corrosion often happen in the metal surface corrosive medium, is in aperture and other hidden area of a local corrosion occurred. Caities which act, gasket surface, take a juncture inside, sediment, fasteners within the aperture is often occur crevice corrosion place. All depend on oxidation film or the passivation layer of metal corrosion is especially vulnerable to happen this corrosion. In many media, in particular with the medium oxygen will happen in the crevice corrosion. Crevice corrosion is also a kind of electrochemical corrosion. This is because of the metal dissolved into the medium was released after electronic, if aerobic, especially with the chloride ions, will and electronic in water solution form OH-or H + Cl-and makes the metal constantly corrosion. Even if the crack in the oxygen consumption over, but because the chloride ions have rapid transfer ability, to make metal in. Kyword:Crevice corrosion; Principle; Characteristic; Influencing factors; protection 1. 缝隙腐蚀 1.1. 缝隙腐蚀的定义 缝隙腐蚀常发生在腐蚀介质中的金属表面上，是在缝隙和其他隐蔽的区域内发生的一种局部腐蚀。孔穴、垫片接触面、搭接缝内、沉积物下、紧固件缝隙内是常发生缝隙腐蚀的地方。凡是依靠氧化膜或钝化层抗腐蚀
谈船体的锈蚀与防护 1、钢铁锈蚀的原因： 钢铁暴露在空气中和浸入海水中会大量腐蚀，用钢制材料建制的船舶如不采取防锈措施，用不了几年就会被锈蚀而报废，如采取防锈措施得力，保养得当，船舶就能营运几十年，从而提高钢材十倍以上的利用价值。要真正做到防锈就必须了解锈蚀的成因。 钢铁被腐蚀一般可分为化学腐蚀和电化学腐蚀两大类。 化学腐蚀：钢铁接触氧、酸、碱或其他有腐蚀性的物质，直接发生化学反应，使钢铁损耗。这种现象叫做化学腐蚀。如暴露在空气中，水上的建筑被氧化，浸没在海水里的船体发生锈蚀。 电化学腐蚀：不同的金属在电解液中相接触所发生的腐蚀叫电化学腐蚀。电化学腐蚀比化学腐蚀更为普遍，危害性更大。其中，电极电位低的金属容易失去电子，成为阳极而被消耗。如锌比铁电位低，铁比铜电位低，因此当锌与铁或铁与铜相接触时，锌与铁容易被腐蚀。所以在车叶附近的船壳、舵和铜质车叶间有意安装一些锌块，使锌腐蚀而减缓钢的损耗，起到了保护船体的作用。 电化学腐蚀也常见于同一钢铁的某一局部因经过加工（如电焊、敲击、弯折等）使这一局部的电位比其他部分低，成为阳极而被腐蚀。所以船上的焊缝或弯曲处比其他部位容易生锈。 1、除锈的方法 除锈有两种方法： （1）局部敲铲；“局部敲铲”就是把有锈部位的锈蚀敲掉，周围漆膜铲整齐。 （2）出白：“出白”就是将铁锈、油漆全部除掉。 2、除锈注意事项 （1）除锈及时，有锈必除，否则锈蚀会加深。 （2）除锈要求彻底干净，否则被油漆遮盖后会拱破漆膜。 （3）用敲铲的方法除锈不能用力太大，避免在钢板上留下锤痕铲印，因为这些痕印最容易产生锈蚀。 （4）敲锈锤不能过于锋利，以免敲坏钢板，敲锈不应留下痕迹。 （5）敲锈时必须戴上防护眼镜和防护手套。 （6）除锈先除片状锈或斑点锈，然后将粉状锈铲除，并用钢丝刷刷干净后，用棉纱擦净锈末。 （7）局部除锈或部分除锈时，四周漆膜应产生成几何图形并铲齐，应使敲铲处和周围漆膜有个坡度，以便于油漆与被敲铲处较好的接触。 （8）多人同时敲铲应适当保持距离，并注意检查锤头与锤柄是否松动，以免脱落发生意外。 （9）除锈工作完毕，收好工具，并将锈末漆皮打扫干净，（收集入桶，不得到入海中）及时刷上防锈漆。 （10）除锈后如因故不能及时上漆，若时间间隔过长，上漆前应用钢丝刷将浮锈刷掉。 （11）除了除锈所用的敲、铲、刷外，还可以使用除锈液及除锈膏等化学除锈剂。
船舶金属腐蚀失效与防护研究 摘要：目前，大多数船舶都采用金属外壳。而金属在海洋环境中，受海水温度、海水含盐度、海洋大气温度、海洋大气湿度的影响，腐蚀程度很严重，腐蚀不仅 降低了船舶钢结构的强度，缩短了船舶的使用寿命，同时还会使航行阻力增加， 航速降低，影响使用性能。更为严重的是，一旦出现穿孔或开裂，还会导致海损 事故的发生，造成惊人的损失。所以，加强对船舶防腐新技术的研究具有重大意义。 关键词：船舶金属；腐蚀失效；防护； 船舶由于长期处于盐度较高的海洋环境中，腐蚀极为严重，腐蚀不但能够降 低船舶钢结构的强度，缩短船舶寿命，还会增加航行阻力，降低航速，影响船舶 性能和航行安全。因腐蚀导致结构损坏和破坏，财产甚至生命的损失屡见不鲜， 可以说船舶腐蚀是影响其寿命的最大的因素之一。 一、船舶金属腐蚀失效 1．在船体钢结构上的电化学腐蚀主要有以下几种。（1）氧的浓差电池作用。由于氧有夺取电子的能力，且水面的氧较水下的氧多，故近水面部分的金属得到 电子成为阴极，而水中部分的金属失去电子成为阳极而发生腐蚀。腐蚀发生后， 缝隙或缺口处的氧多，而底部氧少，从而底部继续腐蚀，最后成为锈坑或锈穿。（2）两种不同金属或钢种的腐蚀。在海水中，两种不同成分的金属接触时，电 势较低的金属成为阳极发生腐蚀，例如铆钉和焊缝处容易锈蚀，原因即于此。（3）氧化皮引起的腐蚀。由于氧化皮的电极电位比钢铁的高0.26V，所以成为阴极，而钢铁本身成为阳极发生腐蚀。（4）涂膜下的腐蚀。由于实际上涂膜表央 有微孔存在，所以海水仍可缓慢穿过涂膜产生电化学腐蚀。此时，含涂膜的部分 成为阴极，不含涂膜的部分成为阳极而发生腐蚀，在涂膜未损坏或失效时，这一 过程是缓慢的。涂漆前未除尽的氧化皮、锈蚀物、污物、水分、盐类等，在涂膜 下加速进程，破坏涂膜。涂装时漏涂等施工缺陷也会加速腐蚀进程，从而过早破 坏涂膜。涂膜损坏后，将产生前述各种腐蚀，这种腐 2．机械作用腐蚀。机械作用的腐蚀包括腐蚀作用和机械磨损，二者相互加速。其中包括冲击腐蚀，这是由于液体湍流或冲击所造成；空泡腐蚀，高速流动的液体，因不规则流动，产生空泡，形成“水锤作用”，常常破坏金属表面的保护膜， 加速腐蚀作用，如螺旋浆、泵轴等处易发生；微振磨捐腐蚀，两个紧接着的表面 相互振动而引起的磨捐；应力腐蚀开裂，是在拉伸应力和腐蚀介质作用下的金属 金属腐蚀破坏，金属内会产生沿晶或穿晶的裂纹。 3．生物腐蚀。生物腐蚀是由海洋生物的船底附着引起的，这种腐蚀包括化学腐蚀和电化学腐蚀两种。由于海洋生物在船底的附着，破坏了漆膜，造成钢板局 部电化学腐蚀；由于微生物的新陈代谢作用，分泌出具有侵蚀性的产物如CO2、NH4OH、H2S等以及其他有机酸和无机酸引起钢板的腐蚀作用等。 4．化学腐蚀。化学腐蚀的特点是：腐蚀反应产物是直接地参与反应的金属，在表面区域生成，无电流产生。一般分为气体腐蚀和在非电解质溶液中的腐蚀两 大类。例如钢铁在高温蒸汽中产生的氧化皮，在有机液体中浸泡的破坏等。 二、防护技术 1．防腐蚀涂料技术。采用合适的船舶涂料，以正确的工艺技术，使其覆盖在船舶的各个部位，形成一层完整、致密的涂层，使船舶各部位的钢铁表面与外界 腐蚀环境相隔离，以防止船舶腐蚀的措施，称之为船舶的涂层保护。目前，船舶
金属材料的点腐蚀和缝隙腐蚀 点腐蚀和缝隙腐蚀(pitting and crevice corrosion)金属材料接触某些溶液，表面上产生点状局部腐蚀，蚀孔随时间的延续不断地加深，甚至穿孔，称为点腐蚀（点蚀），也称孔蚀。通常点蚀的蚀孔很小，直径比深度小得多。蚀孔的最大深度与平均腐蚀深度的比值称为点蚀系数。此值越大，点蚀越严重。一般蚀孔常被腐蚀产物覆盖，不易发现，因此往往由于腐蚀穿孔，造成突然性事故（见金属腐蚀）。 缝隙腐蚀是两个连接物之间的缝隙处发生的腐蚀，金属和金属间的连接（如铆接、螺栓连接）缝隙、金属和非金属间的连接缝隙，以及金属表面上的沉积物和金属表面之间构成的缝隙，都会出现这种局部腐蚀。 许多金属材料都能产生点蚀和缝隙腐蚀。不锈钢、铝合金等靠钝化来增强耐蚀性的金属材料，也易产生点蚀和缝隙腐蚀。许多环境介质都能引起金属材料的点蚀和缝隙腐蚀，尤其是含氯离子的溶液。 点腐蚀 金属表面的电化学不均匀性是导致点蚀的重要原因。金属材料的表面或钝化膜等保护层中常显露出某些缺陷或薄弱点(如夹杂物、晶界、位错等处)，这些地方容易形成点蚀核心。金属浸入含有某些活化阴离子（特别是氯离子）的溶液中，只要腐蚀电位达到或超过点蚀电位（或称击穿电位），就能产生点蚀。这是由于钝化膜在溶液中处于溶解以及可再度形成的动平衡状态，而溶液中的活化阴离子(氯离子)会破坏这种平衡，导致金属的局部表面形成微小蚀点，并发展为点蚀源。例如不锈钢表面的硫化物夹杂的溶解，暴露出钢的新鲜表面，就会形成点蚀源。 点蚀的发展是一个在闭塞区内的自催化过程。在有一定闭塞性的蚀孔内，溶解的金属离子浓度大大增加，为保持电荷平衡，氯离子不断迁入蚀孔，导致氯离子富集。高浓度的金属氯化物水解，产生氢离子，由此造成蚀孔内的强酸性环境，又会进一步加速蚀孔内金属的溶解和溶液氯离子浓度的增高和酸化。蚀孔内壁处于活化状态（构成腐蚀原电池的阳极），而蚀孔外的金属表面仍呈钝态（构成阴极），由此形成了小阳极／大阴极的活化-钝化电池体系，使点蚀急速发展。 缝隙腐蚀 是由缝隙内外介质间物质移动困难所引起的。为此，缝隙的宽度应足够狭小。它的发展也是一个闭塞区内的自催化过程。例如处在海水等介质中的钢制零部件，在缝隙腐蚀的起始阶段，缝隙内外的金属表面都发生以氧还原作为阴极反应的腐蚀过程。由于缝隙内的溶氧很快被消耗掉，而靠扩散补充又十分困难，缝隙内氧还原的阴极反应逐渐停止，缝隙内外建立了氧浓差电池。缝隙外大面积上进行的氧还原阴极反应，则促进缝隙内金属阳极溶解。缝隙内金属溶解产生过剩的金属阳离子(Me+)，又使缝隙外的氯离子迁入缝隙内以保持电平衡。随之而发生的金属离子水解，使缝隙内酸度增高，又加速了金属的阳极溶解（见图)。
Safety is the goal, prevention is the means, and achieving or realizing the goal of safety is the basic connotation of safety prevention. （安全管理） 单位：___________________ 姓名：___________________ 日期：___________________ 燃气管道杂散电流腐蚀及防护 (新编版)
燃气管道杂散电流腐蚀及防护(新编版)导语：做好准备和保护，以应付攻击或者避免受害，从而使被保护对象处于没有危险、不受侵害、不出现事故的安全状态。显而易见，安全是目的，防范是手段，通过防范的手段达到或实现安全的目的，就是安全防范的基本内涵。 一、杂散电流干扰方式 杂散电流是指在地中流动的设计之外的直流电，它来自直流的接地系统，如直流电气轨道、直流供电所接地极、电解电镀设备的接地、直流电焊设备及阴极保护系统等。其中，以城市和矿区电机车为最甚。它的干扰途径如图10-60所示。从图中可以划分三种情况：图10-60杂散电流干扰示意图 1—供电所2—架空线3—轨道电流4—阳极区5—腐蚀电流6—交变区7—阴极区 1.靠近直流供电所的管道属于阳极区，杂散电流从管道上流出，造成杂散电流电解。 2.在干扰段中间部位的管道属于极性交变区，杂散电流可能流入也可能流出。当电流流出时，造成腐蚀。 3.在电机车附近的管道属于阴极区，杂散电流流入管道，它起着某种程度的阴极保护作用。
以上是一般规律。实际上杂散电流干扰源是多中心的。如矿区电机车轨道已形成网状，供电所很多，当多台机车运行时会产生杂乱无章的地下电流。作用在管道上的杂散电流干扰电位如图10-61所示。 图10-61杂散电流干扰电位曲线 埋地钢质管道因直流杂散电流所造成的腐蚀称为干扰腐蚀。因属电解腐蚀，所以有时也称电蚀。这是管道腐蚀穿孔的主要原因之一。例如：东北地区输油管道受直流干扰的约占5％，腐蚀穿孔事故原因的80%是由杂散电流引起的；北京地下铁路杂散电流腐蚀已经形成公害，引起了有关部门的重视。 随着阴极保护技术的推广应用，也会给地下带来大量的杂散电流。如近些年来城市地下燃气管道给水管道、地下电缆等采用了外加电流保护，在它的阳极地床附近可能会造成阳极地电场干扰。在被保护的管道(或电缆)附近可能会造成阴极电场的干扰。其干扰形式如图10-62和图10-63所示。其干扰范围与阳极排放电流和阴极保护电流密度成正比。当单组牺牲阳极输出电流大于100mA时，也应注意其干扰。 二、杂散电流腐蚀的特点 1.强度高、危害大埋地钢质管道在没有杂散电流时，只发生自然腐包蚀。大部分属腐蚀原电池型。腐蚀电池的驱动电位只有几百毫伏，