钢铁的电化学腐蚀及防护全解
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钢结构腐蚀类型及防护方法钢结构建筑具有施工便捷、抗震性能好、可回收等优点,但钢结构易锈蚀,了解防腐类型及防护是非常有必要的。
以下是小编为你整理推荐钢结构腐蚀类型及防护方法,希望你喜欢。
钢结构的腐蚀类型钢结构腐蚀类型有大气腐蚀,局部腐蚀和应力腐蚀。
(1)大气腐蚀钢结构受大气腐蚀主要是由空气中的水和氧等的化学和电化学作用引起的。
大气中的水汽在金属表面形成电解液层,空气中的氧溶于其中作为阴极去极剂,二者与钢构件形成了一个基本的腐蚀原电池。
钢构件表面受大气腐蚀形成锈层后,腐蚀产物会影响大气腐蚀的电极反应。
(2)局部腐蚀局部腐蚀在钢结构建筑中最常见,主要是电偶腐蚀、缝隙腐蚀。
电偶腐蚀主要发生在钢结构不同金属组合或者连接处,其中电位较负的金属腐蚀速度较快,而电位较正的金属受到保护,两种金属构成了腐蚀原电池。
缝隙腐蚀主要在钢结构不同结构件之间、钢构件与非金属之间存在的表面缝隙处,当缝隙宽度可让液体在缝内停滞时发生,钢结构缝隙腐蚀最敏感的缝宽为0.025~O.1mm。
(3)应力腐蚀在某一特定的介质中,钢结构不受应力作用时腐蚀甚微,但受到拉伸应力后,经过一段时间构件会发生突然断裂。
由于这种应力腐蚀断裂事先没有明显的征兆,所以往往造成灾难性后果,如桥梁坍塌、管道泄漏、建筑物倒塌等。
根据钢结构腐蚀机理,其腐蚀是一种不均匀的破坏,腐蚀的发展很快,钢结构表面一旦发生腐蚀,腐蚀的蚀坑会由坑底向纵深迅速发展,使钢结构产生应力集中,而应力集中又会加快钢材的腐蚀,这是一种恶性循环。
腐蚀使钢材的抗冷脆性能下降、疲劳强度降低,导致承重构件在无明显的变形征兆下突然发生脆性断裂,造成建筑物倒塌。
钢结构腐蚀防护方法1、使用耐候钢介于普通钢和不锈钢之间的低合金钢系列,耐候钢由普碳钢添加少量铜、镍等耐腐蚀元素而成,具有优质钢的强韧、塑延、成型、焊割、磨蚀、高温、抗疲劳等特性;耐候性为普碳钢的2~8倍,涂装性为普碳钢的1.5~10倍。
同时,它具有耐锈,使构件抗腐蚀延寿、减薄降耗,省工节能等特点。
金属的腐蚀与防护篇一:金属的电化学腐蚀与防护知识点[知识分类和归纳]一、金属的电化学腐蚀1.金属的腐蚀(1)概念金属或合金与周围材料的反应造成的损失现象。
(2)精髓金属原子电子变成阳离子的过程.即金属发生了反应.(3)类型根据与金属的区别,它可以分为腐蚀和腐蚀2.化学腐蚀金属与干燥气体(如O2、Cl2、SO2等)或非电解质液体(如石油)直接接触造成的腐蚀3.电化学腐蚀(1)概念当不纯金属与电解液接触时,它会发生反应,活性较高的金属会失去电子并被氧化。
(2)分类以钢铁的腐蚀为例【问题探索】将纯铁放入稀H2SO4中是否会发生析氢腐蚀?提示:不是.析氢腐蚀是指不纯的金属(或合金)接触到酸性较强的电解质溶液所发生的原电池反应而引起的腐蚀,纯铁与稀h2so4发生的是化学腐蚀.二、金属保护1.改变金属内部组织结构如制成等.2.在金属表面加保护层如在金属表面喷油漆、涂油脂、电镀或表面钝化等方法.3.电化学保护(1)牺牲阳极阴极保护原理被保护的金属上连接一种更的金属,被保护的金属作原电池的极.(2)外加电流的阴极保护法――原理受保护的金属连接到电源的电极,并充当电解槽的电极【自我诊断训练】1.(2022福建高三质检)打开右图所示装置中的止水夹,一段时间后,可能观察到的现象为()a.烧杯中有气泡产生b.试管内有黄绿色气体产生c.铁丝网的表面产生锈迹d.烧杯内溶液变红色2.在以下关于金属腐蚀的描述中,正确的描述是()a.金属被腐蚀的本质是m+nh2o===m(oh)n+n/2h2↑b.马口铁(镀锡铁)镀层破损后,首先是镀层被氧化c.金属在一般情况下发生的电化学腐蚀主要是吸氧腐蚀d.常温下,置于空气中的金属主要发生化学腐蚀3.如图所示,铁块腐蚀速率的正确顺序为()a.ⅰ>ⅱ>ⅲb.ⅰ>ⅲ>ⅱc.ⅱ>ⅰ>ⅲd.ⅱ>ⅲ>ⅰ4.以下关于钢制品防腐的陈述是正确的()a.在铁门、铁窗表面涂上油漆b、由于采用了保护涂层或电镀等防腐措施,自行车的所有部件都不需要停放在防雨的地方。
金属的电化学腐蚀与防护姓名:学号:摘要:腐蚀现象都是由于金属与一种电解质(水溶液或熔盐)接触,因此有可能在金属/电解质界面发生阳极溶解过程(氧化)。
这时如果界面上有相应的阴极还原过程配合,则电解质起离子导体的作用,金属本身则为电子导体,因此就构成了一种自发电池,使金属的阳极溶解持续进行,产生腐蚀现象。
关键词:电化学腐蚀原理局部腐蚀防护与应用Summary: Decay phenomena to all contact a kind of electrolyte(aqueous solution or Rong salt) because of metal, therefore probably take place in metal/electrolyte interface anode deliquescence process.(oxidize)At this time if there is homologous cathode on the interface restoring a process match, the electrolyte then contains the function of ion conductor, metal then is electronics conductor, therefore constituted a kind of self-moving battery, make the metal anode deliquescence keeps on carrying on, the creation decays a phenomenon. Keyword:Give or get an electric shock chemistry corrosion principle the crystal decay the even corrosion decays protection and application to plate 1 F in response to the dint anode protection引言:。
一电化学腐蚀原理1.腐蚀电池(原电池或微电池)金属的电化学腐蚀是金属与介质接触时发生的自溶解过程。
在这个过程中金属被氧化,所释放的电子完全为氧化剂消耗,构成一个自发的短路电池,这类电池被称之为腐蚀电池。
腐蚀电池分为三(或二)类:(1)不同金属与同一种电解质溶液接触就会形成腐蚀电池。
例如:在铜板上有一铁铆钉,其形成的腐蚀电池。
铁作阳极(负极)发生金属的氧化反应:Fe→Fe2++2e-;(Fe→Fe2++2e)=-0.447V.阴极(正极)铜上可能有如下两种还原反应:(a)在空气中氧分压=21kPa时:O2+4H++4e-→2H2O;(O2+4H++4e-→2H2O)=1.229V,(b)没有氧气时,发生2H++2e-→H2;(2H++2e-→H2)=0V,有氧气存在的电池电动势E1=1.229-(-0.447)=1.676V;没有氧气存在时,电池的电动势E2=0-(-0.447)=0.447V。
可见吸氧腐蚀更容易发生,当有氧气存在时铁的锈蚀特别严重。
铜板与铁钉两种金属(电极)连结一起,相当于电池的外电路短接,于是两极上不断发生上述氧化—还原反应。
Fe氧化成Fe2+进入溶液,多余的电子转向铜极上,在铜极上O2与H+发生还原反应,消耗电子,并且消耗了H+,使溶液的pH值增大。
在水膜中生成的Fe2+离子与其中的OH—离子作用生成Fe(OH)2,接着又被空气中氧继续氧化,即:Fe2++2OH-→Fe(OH)24Fe(OH)2+2H2O+O2→4Fe(OH)3 Fe(OH)3乃是铁锈的主要成分。
这样不断地进行下去,机械部件就受到腐蚀。
(2)电解质溶液接触的一种金属也会因表面不均匀或含杂质微电池。
例如工业用钢材其中含杂质(如碳等),当其表面覆盖一层电解质薄膜时,铁、碳及电解质溶液就构成微型腐蚀电池。
该微型电池中铁是阳极:Fe→Fe2++2e-碳作为阴极:如果电解质溶液是酸性,则阴极上有氢气放出(2H++2e-→H2);如果电解质溶液是碱性,则阴极上发生反应O2+2H2O+4e-→4OH-。
金属的电化学腐蚀与防护知识与技能目标(1)知道金属腐蚀的两种类型(化学腐蚀和电化学腐蚀)。
(2)能解释金属发生电化学腐蚀的原因,认识金属腐蚀的危害。
(3)掌握化学腐蚀与电化学腐蚀的比较 (4)掌握影响金属腐蚀快慢的比较 一、金属的电化学腐蚀 (一)金属腐蚀:1、定义:是指金属或合金跟接触的气体或液体发生氧化还原反应而腐蚀损耗的过程。
2、本质:M – ne- → Mn+(氧化反应)3、类型:化学腐蚀——直接反应 电化学腐蚀——原电池反应 (二)化学腐蚀1、定义:金属与接触到的干燥气体(如 、 、 等)或非电解质液体(如 )等直接发生化学反应而引起的腐蚀。
如:钢管被原油中的 腐蚀,2、影响因素:与接触物质的氧化性越强、温度越高,化学腐蚀越 。
(三)电化学腐蚀:1、定义:不纯的金属跟电解质溶液接触时。
会发生 反应 的金属失去电子而被 。
如 在潮湿的空气中生锈。
[实验探究]:将经过酸洗除锈的铁钉,用饱和食盐水浸泡一下,放入下图具支试管中,观察导管中2、类型:⑴ 吸氧腐蚀:中性或酸性很弱或碱性条件下,易发生 腐蚀。
负极:2Fe - 4e- = 2Fe 2+正极:O 2 + 2H 2O + 4e-= 4OH -电池反应:2Fe+ O 2 +2 H 2O =2Fe(OH)2 进一步反应:4Fe(OH)2 +O 2 + 2H 2O = 4 Fe(OH)32Fe(OH)3+ x H 2O =Fe 2O 3·xH 2O+3 H 2O ⑵析氢腐蚀:当钢铁处于酸性环境中 负极:Fe - 2e - = Fe 2+正极:2H ++ 2e- =H 2↑电池反应:Fe + 2H +=Fe 2++ H 2↑食盐水 浸泡过 的铁钉⑶析氢腐蚀和吸氧腐蚀比较析氢腐蚀 吸氧腐蚀 条 件 水膜呈 水膜呈负极(Fe 极)电极反应正极(C 极)总反应联系3、化学腐蚀与电化学腐蚀的比较:例1、如图, 水槽中试管内有一枚铁钉,放置数天观察:⑴若液面上升,则溶液呈 性, 发生 腐蚀,电极反应式为:负极: 正极:⑵若液面下降,则溶液呈 性,发生 腐蚀, 电极反应式为:负极: 正极:例2、钢铁在锈蚀过程中,下列5种变化可能发生的是 ( ) ①Fe 由+2价转化为+3价 ②O 2被还原 ③产生H 2 ④F e (O H )3失水形成Fe 2O 3·H 2O ⑤杂质碳被氧化除去A . ①②B . ③④C . ①②③④D . ①②③④⑤ 二、金属的电化学防护 1、牺牲阳极的阴极保护法原电池的负极(阳极)的金属被腐蚀原电池的正极(阴极)的金属被保护⑴原理:形成原电池反应时,让被保护金属做 极,不反应,起到保护作用;而活泼金属反应受到腐蚀。
钢铁的腐蚀介绍在金属材料中,钢铁的腐蚀无疑是其中最重要的,因为它使用的范围很广,影响也很大;举凡桥梁、机械、结构物或关系公共工程的建设,无不与钢铁材料有关。
基本上,钢铁材料的腐蚀现象,主要也是由于化学及电化学因素所引起,而其常见的形式有:直接氧化腐蚀、均匀腐蚀、伽凡尼腐蚀、穿孔腐蚀、间隙腐蚀、应力腐蚀、延晶腐蚀、浸蚀腐蚀、空洞腐蚀和磨擦腐蚀等,由于形式很多包含范围很多,包含均匀腐蚀、伽凡尼腐蚀、穿孔腐蚀、间隙腐蚀、应力腐蚀、和延晶腐蚀等。
1、直接氧化腐蚀高温或缺乏水份的情况下,铁的腐蚀型态将不同于常温下的反应,而直接与氧结合,其反应式:4Fe+3O2 2Fe2O3氧化铁由于氧化铁并不够细致,因此氧气仍可渗入,并形成FeO(氧化亚铁)和Fe3O4(四氧化三铁)等氧化物,这样的情况在钢的热轧或是热处理时常会发生,称为鳞皮。
2、均匀腐蚀(Uniform attack corrosion)当一种金属置于电介质(或电解质)中,金属的某部分区域会比其他区域更为"阳极",而且这些区域的位置会不时移动,有时也会周而复始,这样的现象使得腐蚀现象在各处均匀发生,称为均匀腐蚀。
这种型态如平常我们所见的铁生锈即属之,金属的高温氧化或是镍的成雾状(fogging)也都是均匀腐蚀的例子。
3、均匀腐蚀的量测均匀腐蚀的速率,通常可以用几种单位表示。
国内外常用的有:每年侵蚀的公厘mm数、密尔mil数(mpy,mils penetration per year,1mil=1/1000吋=0.025mm)、和英寸数(ipy,inches penetration per year),但有时由于不易量度,也以损失的重量mdd (milligrams per square decimeter per day)或每年损失的重量再来推估mpy等其它各种数值。
以钢为例,在海水中的腐蚀速率约为25mdd,相当于5mpy。
一般来说,腐蚀的初始速率常较最终速率为大,因此测定腐蚀速率时,要记录整个过程,以外插法可能会产生很大的错误。
金属的电化学腐蚀与防护摘要:金属腐蚀是自发的普遍存在的一种现象,它对人类社会产生巨大的危害,对金属材料的腐蚀进行防护是十分必要的,本文主要介绍了金属电化学腐蚀机理,以及金属防腐方法。
关键词:金属、腐蚀机理、防腐蚀一、前言金属材料的腐蚀,是指金属材料和周围介质接触时发生化学或电化学作用而引起的一种破坏现象。
对于金属而言,在自然界大多是以金属化合物的形态存在。
从热力学的观点来看,除了少数贵金属(如金、铂等)外,各种金属都有转变成离子的趋势。
因此,金属元素比它们的化合物具有更高的自由能,必然有自发地转回到热力学上更稳定的自然形态——氧化物的趋势。
电化学保护是指在电化学腐蚀系统中,通过施加外加电流将被保护金属的电位移向免蚀区或钝化区,以降低金属腐蚀程度,这是一项经济而有效的腐蚀控制措施。
在一定条件下,电化学保护不仅能防止金属在海水、土壤或化工介质中的腐蚀,而且还能防止金属发生全面腐蚀和局部腐蚀。
若将电化学保护与涂料、缓蚀剂联合起来,可取的更好的防止金属腐蚀的效果。
目前电化学保护技术已广泛应用于造船、海洋工程、石油和化工等部门,并作为一种标准的防腐蚀措施列入规范与法规之中。
由于金属材料的腐蚀可造成设备的跑、冒、滴、漏,污染环境,甚至发生中毒、火灾、爆炸等恶性事故以及资源和能源的严重浪费,因此腐蚀的防护成为急需发展的学科,研究金属材料的腐蚀机理,弄清腐蚀发生的原因及采取有效的防护措施,对于延长设备寿命、降低成本、提高劳动生产力都具有十分重大的意义。
二、金属的电化学腐蚀机理1、腐蚀概念金属表面由于外界介质的化学或电化学作用而造成的变质及损坏的现象或过程称为腐蚀。
2、电化学腐蚀机理反应过程同时有阳极失去电子的阳极反应,阴极获得电子的阴极反应以及电子的流动,其历程服从电化学动力学的基本规律。
绝大多数情况下,由于金属表面组织结构不均匀,上述的一对电化学反应分别在金属表面的不同区域进行在。
例如当把碳钢放在稀盐酸中时,在钢表面铁素体处进行的是阳极反应(即Fe→Fe2++2e-),而在钢表面碳化铁处进行的则是阴极去极化反应(即2H++2e-→H2↑)。
金属的腐蚀与防护知识点总结第三单元金属的腐蚀与防护知能定位1.了解金属腐蚀的缘故,能辨不金属发生腐蚀的类型。
2.了解金属电化学腐蚀的缘故及反应原理。
3.了解金属防护的普通办法及金属的电化学防护的原理。
情景切入铁生锈的现象随处可见,为啥铁在潮湿的环境中容易生锈?采取啥措施能够防止铁生锈呢?自主研习一、金属的电化学腐蚀1.金属腐蚀(1)定义金属或合金与身边环境中的物质发生化学反应而腐蚀损耗的现象。
(2)实质金属失去电子被氧化。
(3)类型①化学腐蚀:指金属与其他物质直截了当接触发生氧化还原反应而引起的腐蚀。
腐蚀过程中无电流产生。
②电化学腐蚀:指别纯的金属或合金发生原电池反应,使较爽朗的金属失去电子被氧化而引起的腐蚀。
2.电化学腐蚀(1)吸氧腐蚀:钢铁表面吸附的水膜酸性非常弱或呈中性时,氧气参加电极反应,发生吸氧腐蚀。
负极: 2Fe==4e-+2Fe2+;正极: 2H2O+O2+4e-==4OH-;总反应: 2Fe+O2+2H2O==2Fe(OH) 2。
最后生成铁锈(要紧成分为Fe2O3·xH2O),反应如下:4Fe(OH) 2+O2+2H2O==4Fe(OH) 3;2Fe(OH) 3==Fe2O3·xH2O+(3-x)H2O。
(2)析氢腐蚀:金属表面的电解质溶液酸性较强,腐蚀过程中别断有H2放出。
负极: Fe==Fe2++2e-;正极: 2H++2e-==H2↑;总反应:Fe+2H+==Fe2++H2↑。
二、金属的电化学防护1.金属的防护(1)本质:阻挠金属发生氧化反应。
(2)办法①改变金属内部结构,如制成合金等。
②加防护层,如在金属表面喷油漆、涂油脂、电镀等。
③电化学防护2.电化学防护(1)牺牲阳极的阴极爱护法将被爱护金属与比其更爽朗的金属连接在一起,更爽朗的金属作阳极(负极)被腐蚀,作为阴极(正极)的金属被爱护。
(2)外加电流的阴极爱护法(原理如图)课堂师生互动类型析氢腐蚀吸氧腐蚀形成条件水膜酸性较强水膜酸性较弱电解质溶液溶有CO2的水溶t液溶有O2的水溶液负极反应Fe-2e-==Fe2+正极反应2H++2e-==H2↑O2+2H2O+4e-==4OH-电子怎么流淌形成电通路Fe失2e-,成为Fe2+进入溶液,Fe失去的e-流入C极,H+趋向于C极,与C极上的e-结合成H2析出溶液Fe失2e-成为Fe2+进入溶液,Fe失去的e-流入C极,在C极O2获得e-成为OH-进入溶液其他反应及产物Fe2++2OH-==Fe(OH) 22Fe+O2+2H2O==2Fe(OH)24Fe(OH)2+O2+2H2O==4Fe(OH)3;2Fe(OH)3==Fe2O3·xH2O+(3-x)H2O普遍性吸氧腐蚀比析氢腐蚀更普遍考例1(2009·北京卷,6)下列叙述别正确的是()A..铁表面镀锌,铁作阳极B.船底镶嵌锌块,锌作负极,以防船体被腐蚀C.钢铁吸氧腐蚀的正极反应:O2+2H2O+4e--==4OH-D.工业上电解饱和食盐水的阳极反应:2Cl--2e-==Cl2↑解析:本题要紧考查电化学知识,只要掌握原电池和电解的原理就能作答,A项中锌作阳极,B项锌作负极,铁被爱护,C、D基本上正确的。
电化学腐蚀的概念以及防止电化学腐蚀的方法金属被从矿石等化合物中提取出来之后,被赋予了较高的能量,在能量流失的过程中,金属因发生了电子的转移而发生腐蚀,这就是电化学腐蚀的基本原理。
金属腐蚀是非常普遍的现象,怎样杜绝或减缓金属的腐蚀,在日常生活及工农业生产及国防建设中都己成为普遍而严重的技术问题。
腐蚀给各国的国民经济所造成了巨大的损失,根据调查,腐蚀所造成的直接经济损失竟然占国民生产总值的1%-4%。
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金属管道在土壤环境中会发生腐蚀,土壤冬、夏季的冻结与融化,地下水位变化,以及杂散电流等复杂的埋设条件是造成外腐蚀的环境。
管道内输送介质的腐蚀性差异也很大。
管道埋设于地下,很难直观地对其进行腐蚀状态的检查,构成管道防腐蚀的难度。
在严重的情况下,管道腐蚀穿孔,油气泄露而引起火灾,造成很大的损失。
因此,埋地管线的保护是长期安全生产的必要措施。
为控制埋地钢质管道在土壤中的电化学腐蚀,公认的做法是采用外防护层和阴极保护联合防护措施。
其中外防护层是主要防腐手段,即在钢管和腐蚀介质之间建立一个绝缘隔离层,避免腐蚀介质和钢管接触,从根本上防止钢管的电化学腐蚀;阴极保护作为防护层防腐的补充手段,为防护层缺陷处的钢管外表面提供电化学保护。
电化学保护方法主要有两种,一种是牺牲阳极阴极保护,一种是外加电流阴极保护。
选择一种其电极电位比被保护金属更负的活泼金属(合金),把它与共同置于电解质环境中的被保护金属从外部实现电连接,这种负电位的活泼金属在所构成的电化学电池中作为阳极而优先腐蚀溶解,故被称为牺牲阳极,释放出的电流使被保护金属阴极极化到所需要的电位范围,从而抑制腐蚀,实现保护,这就是牺牲阳极阴极保护。
钢质管道通过与埋设于同一土壤中的牺牲阳极(镁阳极)保持电连接而得到阴极保护,钢管-金属导线-镁阳极-回填料-土壤-钢管构成了一个完整的电流回路。