非金属材料的腐蚀与防护

不锈钢的电化学腐蚀与防护摘要：本文概述了不锈钢常见的腐蚀类型，分别为均匀腐蚀和局部腐蚀，后者还可细分为晶间腐蚀，点腐蚀，缝隙腐蚀，应力腐蚀破裂等，其中多数腐蚀与电化学腐蚀有关。

同时阐述了极化曲线。

同时针对不锈钢的各种腐蚀类型，总结了不锈钢腐蚀的防护方法。

并讨论了利用电化学腐蚀加速的方法来评价不锈钢电化学腐蚀性能的优缺点。

关键词：不锈钢；腐蚀；电化学腐蚀；防护方法不锈钢的不锈特性是由于钢板表面特殊的钝化保护膜，首先简单介绍一下不锈钢的耐蚀机理，即钝化膜理论。

所谓钝化膜就是在不锈钢表面有一层以Cr(铬)与氧结合的Cr2O3 （三氧化二铬）为主的薄膜它是在金属表面形成厚度约100万分之数mm的非动态皮膜。

由于这个薄膜的存在使不锈钢基体在各种介质中腐蚀受阻，这种现象称为钝化。

这种钝化膜的形成有两种情况，一种是不锈钢本身就有自钝化的能力，这种自钝化能力随铬含量的提高而加强。

另一种较广泛的形成条件是不锈钢在各种水溶液（电解质）中，在被腐蚀的过程中形成钝化膜而使腐蚀受阻。

不锈钢对比炭钢或铝耐蚀性突出优秀，但不是像金或者铂金那样绝对不生锈的金属。

因此研究其电化学腐蚀性能具有很重要的意义。

不锈钢常见的腐蚀类型不锈钢的钝性赋予它极好的耐蚀性，在某些特殊条件下钝性的破坏可导致严重的局部腐蚀。

常见的不锈钢腐蚀可分为两大类[1,2]，即均匀腐蚀和局部腐蚀，后者还可细分为晶间腐蚀，点腐蚀，缝隙腐蚀，应力腐蚀破裂等。

1.1均匀腐蚀是一种最常见的腐蚀形式，由于侵蚀均匀并可预测，因而这类腐蚀的危险性最小，均匀腐蚀的程度取决于钢种和介质条件。

1.2晶间腐蚀是一种局部的选择性的自晶界区发生的腐蚀，它使晶粒之间的结合力受到破坏，不易被察觉，特别是不锈钢类材料，即使晶界腐蚀已发展到相当严重的程度，其表观仍保持光亮无异的原态。

1.3点腐蚀是一种外观隐蔽而破坏性大的局部腐蚀，虽然因点蚀而损失的金属重量很小，但若连续发展，能导致腐蚀穿孔直至整个设备失效。

浅谈化工设备腐蚀与防护化工设备腐蚀与防护一直是化工行业关注的重要问题，腐蚀不仅会影响设备的使用寿命和性能，还可能对生产安全造成严重影响。

了解腐蚀的原因和防护措施对于化工生产来说至关重要。

本文将就化工设备腐蚀的原因、常见的腐蚀类型、以及防腐保护措施进行一些浅谈。

一、化工设备腐蚀的原因1. 化学物质腐蚀：化工生产中会接触各种酸、碱、盐等化学物质，这些物质具有腐蚀性，直接导致设备材料的腐蚀。

2. 电化学腐蚀：金属设备在化工生产过程中会受到电化学腐蚀的影响，例如金属在电解液中发生腐蚀。

3. 热力腐蚀：高温和高压环境下，金属材料容易发生热力腐蚀，导致设备材料疲劳失效。

4. 机械腐蚀：设备在运行时由于摩擦、冲击等机械作用而引起的腐蚀。

5. 微生物腐蚀：在特定条件下，微生物也会对设备材料进行腐蚀，这种腐蚀往往发生在潮湿、缺氧或有机物富集的环境中。

1. 金属腐蚀：金属设备在化工生产中最为常见的腐蚀类型，包括均匀腐蚀、点蚀、应力腐蚀、疲劳腐蚀等。

2. 混凝土腐蚀：在一些化工生产场所，混凝土设备也会受到酸碱盐等化学物质的腐蚀影响，导致混凝土的破坏。

3. 非金属材料腐蚀：在一些特定的生产环境中，非金属材料也可能会受到腐蚀的影响，例如塑料、橡胶等材料。

1. 材料选择：选择具有良好耐腐蚀性能的材料作为化工设备的构造材料，例如不锈钢、镍合金、塑料等。

2. 表面处理：对设备表面进行特殊处理，如喷涂耐蚀涂层、阳极保护等，能够有效延长设备的使用寿命。

3. 设计防腐：在设备设计阶段就考虑防腐措施，如避免死角积存、增加防腐层厚度、合理布置防腐装置等。

4. 监测与维护：定期对化工设备进行腐蚀监测，及时发现问题并进行维修保养，是防护腐蚀的重要措施。

5. 管道防腐：对化工管道进行定期清洗、内衬耐腐蚀材料、加装防护设施等，是防止管道腐蚀的关键。

在化工生产中，腐蚀与防护问题始终是一个需要重点关注的话题。

加强对腐蚀原因及类型的研究，提高化工设备的抗腐蚀能力，不仅能够延长设备的使用寿命，还能够保障生产的安全与稳定。

1.腐蚀：⑴材料的腐蚀：指材料体系与环境之间发生作用而导致材料的破坏或变质的现象⑵金属材料的腐蚀：金属受到环境的高温化学氧化、电化学溶解等作用，使金属单质变为化合物（冶金的逆过程），导致金属受到损失和破坏的现象自然条件下，金属总是存在着自发回归低能稳定态的倾向——与周围介质（通常为氧）反应形成低能态的化合物，在这个过程中，金属失去电子被氧化，发生腐蚀，因此可以将金属腐蚀理解为冶金的逆过程⑶非金属材料的腐蚀：非金属受到环境的化学或物理作用，导致非金属构件变质或破坏的现象。

2.材料体系与环境的作用包括化学反应、电化学反应、物理溶解等。

3.金属及其合金的腐蚀主要是化学和电化学作用引起的破坏，有时伴随有机械、物理或生物作用。

4.材料的破坏：材料的重量损失、开裂、穿孔、溶解、溶胀等。

材料的变质：材料的服役性能变差，如力学强度下降，弹性降低、韧性减小、脆性增大。

5.金属腐蚀：⑴危害：①腐蚀造成重大的直接经济损失②间接经济损失③人身伤亡和环境污染④阻碍了科学技术的发展⑵控制方法：①合理的结构设计②正确选材和发展新型耐蚀材料③研究可行的表面处理工艺④改善环境和使用合适的缓蚀剂⑤电化学保护⑶有利的一面：①电化学加工②制备信息硬件的印刷线路③腐蚀金相试样6.腐蚀分类：⑴按照腐蚀环境：干燥气体腐蚀（干腐蚀）、电解液中的腐蚀、非电解质中的腐蚀、熔融金属的腐蚀（物理腐蚀）⑵按照腐蚀机理：化学腐蚀（化学腐蚀是指金属表面与非电解质直接发生化学反应而引起的破坏）、电化学腐蚀（金属的电化学腐蚀指的是金属在水溶液中与离子导电的电解质发生电化学反应产生的破坏）⑶按照腐蚀形态：①普遍性（全面）腐蚀：全面腐蚀是指发生在金属表面的全部或大部损坏，也称普遍性腐蚀②局部腐蚀：局部腐蚀是指只发生在金属表面的狭小区域的破坏。

其危害性比均匀腐蚀严重得多分类：小孔腐蚀（又称坑蚀和点蚀，在金属表面上极个别的区域被产生小而深的孔蚀现象)、缝隙腐蚀（在电解液中金属与金属或金属与非金属表面之间构成狭窄的缝隙，缝隙内离子的移动受到了阻滞，形成浓差电池，从而使金属局部破坏的现象）、电偶腐蚀（两种电极电位不同的金属或合金互相接触，并在一定的介质中发生电化学反应，使电位较负的金属发生加速破坏的现象）、晶间腐蚀（金属在特定的腐蚀介质中，沿着材料的晶界出现的腐蚀，使晶粒之间丧失结合力的一种局部破坏现象）、选择性腐蚀（多元合金在腐蚀介质中，较活泼的组分优先溶解，结果造成材料强度大大下降的现象）③应力作用下的腐蚀断裂：应力腐蚀是金属在特定的介质中和在静拉伸应力（包括外加载荷、热应力、冷加工、热加工、焊接等所引起的残余应力等）下，所出现的低于强度极限的脆性开裂现象磨损腐蚀：是由机械因素（湍流、漩涡、多相流体冲击、空化作用、微振摩擦等）和腐蚀介质联合作用而产生的金属材料破坏现象7.阳极反应：金属原子从金属转移到介质中并放出电子的过程，即氧化过程。

不锈钢地铁车体的腐蚀原因及其防腐蚀措施摘要：当前，随着我国城市轨道交通行业的发展，对地铁车辆产品质量的要求不断提高。

不锈钢地铁主要采用无涂层的车架工艺，加工过程中因摩擦、擦伤、抛光造成的表面缺陷将直接暴露在眼前，直接影响机车车身外观质量，给人的视觉效果较差。

因此，提高不锈钢零件在车身制造阶段的外观质量尤为重要。

关键词：不锈钢；地铁车体；腐蚀原因；防腐蚀措施引言目前在轨道车辆主要是铝合金和不锈钢车体，两者具有强度高、安全性、耐腐蚀性、使用寿命长、维护量低等特点。

与普通钢和铝合金相比，不锈钢车体在整个生命周期中的成本更低，具有明显的优势。

为了满足城市轨道车辆市场日益增长的需求，建立对不锈钢车体防腐蚀研究对于城轨行业至关重要。

1车体主结构防腐由于不锈钢车体长期暴露在不同类型的大气环境中工作，车身的主体结构将不可避免地会遇到腐蚀问题。

不锈钢车体主体结构的防腐蚀是指暴露在较大面积上的防腐蚀，如底架、侧壁、车顶、终端壁和司机室。

不锈钢就是基于这一特点，在车身结构的主要防腐方法中不锈钢最有效、经济效益最好的就是表面涂料。

不2紧固件防腐铝合金车体所用紧固件通常需承受较大载荷，材料选用不锈钢或碳钢，当碳钢紧固件涂层选择不当、不锈钢紧固件与铝合金直接接触时均可能出现腐蚀现象，如果腐蚀长期积累，可能会产生结构的破坏，因此紧固件防腐蚀铝合金车体防腐的重要方面。

为解决紧固件防腐问题，通常可采用如下三种方式。

（ 1 ）选用不锈钢紧固件。

虽然不锈钢紧固件在与铝合金车体以及保护不好的碳钢垫片直接接触时会发生双金属腐蚀，但只要结构设计合理，不锈钢紧固件仍是解决紧固件腐蚀的方法之一。

有试验显示，双金属腐蚀的程度跟作为阴阳极部件的接触面积比值有直接关系，当比值趋于无限大时，双金属腐蚀基本可以忽略不计，因此在类似铝合金车体的大面积的铝结构上使用不锈钢紧固件是可行的。

（ 2 ）选择合适的涂层。

紧固件涂层的选择，首先应依据使用环境考虑，除要求良好的防腐性能外，还需考虑机械及物理和化学性能等方面，如涂层与基体应有足够结合力、涂层须均匀一致以保证螺纹连接配合良好、涂层应具有始终的摩擦系数、涂层应具有良好的润滑性能和抗咬死性能等，同时还应考虑是否适于批量生产及是否会造成环境污染等，经济型和美观性等因素。

材料腐蚀与防护腐蚀控制的方法1.根据使用的环境，正确地选用金属材料和非金属材料；2.对产品进行合理的结构设计和工艺设计，以减少产品在加工、装配、储存等环节中的腐蚀；3.采用各种改善腐蚀环境的措施，如在封闭或循环的体系中使用缓蚀剂，以及脱气、除氧和脱盐等；4.采用化学保护方法，包括阴极保护和阳极保护技术；5.在基材上施加保护涂层，包括金属涂层和非金属涂层。

全面腐蚀与局部腐蚀全面腐蚀是常见的一种腐蚀。

全面腐蚀是指整个金属表面均发生腐蚀，它可以是均匀的也可以是不均匀的。

全面腐蚀速度也称均匀腐蚀速度，常用的表示方法有重量法和深度法。

局部腐蚀主要有点蚀（孔蚀）、缝隙腐蚀、晶间腐蚀、选择腐蚀、应力腐蚀、腐蚀疲劳、湍流腐蚀等。

点腐蚀（孔蚀）------是一种腐蚀集中在金属（合金）表面数十微米范围内且向纵深发展的腐蚀形式，简称点蚀。

点蚀是一种典型的局部腐蚀形式，具有较大的隐患性及破坏性。

点蚀表面直径等于或小于它的深度。

一般只有几十微米。

点蚀发生的条件1．表面易生成钝化膜的材料，如不锈钢、铝、铅合金；或表面镀有阴极性镀层的金属，如碳钢表面镀锡、铜镍等。

2．在有特殊离子的介质中易发生点蚀，如不锈钢在卤素离子的溶液中易发生点蚀。

3．电位大于点蚀电位（E br）易发生点蚀。

影响点蚀的因素及预防措施合金成分、表面状态及介质的组成，pH值、温度等，都是影响点蚀的主要因素。

不锈钢中Cr是最有效提高耐点蚀性能的合金元素，如与Mo、Ni、N等合金元素配合，效果最好。

降低钢中的P、S、C等杂质含量可降低点蚀敏感性。

奥氏体不锈钢经过固溶处理后耐点蚀。

预防点蚀的措施：（1）加入抗点蚀的合金元素，含高Cr、Mo或含少量N及低C的不锈钢抗点蚀效果最好。

如双相不锈钢及超纯铁素体不锈钢。

（2）电化学保护。

（3）使用缓蚀剂。

常用的缓蚀剂有硝酸盐、亚硝酸盐、铬酸盐、磷酸盐等。

缝隙腐蚀可发生在所有金属和合金上，且钝化金属及合金更容易发生。

任何介质（酸碱盐）均可发生缝隙腐蚀，含Cl-的溶液更容易发生。

《材料腐蚀与防护》课程笔记第一章绪论1.1 材料腐蚀学科特点材料腐蚀学科是研究材料在环境作用下性能退化的一门科学，它具有以下特点：- 多学科交叉：腐蚀现象涉及化学反应、电化学过程、材料科学、物理学、生物学等多个领域，因此材料腐蚀学科是一门典型的交叉学科。

- 实践性强：腐蚀问题无处不在，从日常生活到工业生产，都存在着材料腐蚀的问题，这要求腐蚀学科的研究具有很强的实践性和应用性。

- 复杂性：腐蚀过程往往受多种因素的影响，如环境条件、材料性质、应力状态等，这些因素的相互作用使得腐蚀问题非常复杂。

- 经济影响大：材料腐蚀会导致设备损坏、结构失效，从而造成巨大的经济损失和安全风险。

1.2 材料腐蚀学科的发展材料腐蚀学科的发展可以分为以下几个阶段：- 古代认知阶段：在古代，人们就已经意识到金属会随着时间的推移而腐蚀，但由于科学技术的限制，只能采取一些简单的防护措施，如涂油、包裹等。

- 近代科学阶段：19世纪末到20世纪初，随着化学和物理学的发展，科学家们开始系统地研究腐蚀现象，提出了电化学腐蚀理论。

- 现代技术阶段：20世纪中叶，随着电子技术、材料科学和电化学技术的进步，腐蚀学科得到了快速发展，出现了许多新的腐蚀防护技术和方法。

- 当代综合管理阶段：21世纪初，腐蚀学科进入了综合管理阶段，强调腐蚀控制的系统性和科学性，发展了腐蚀监测、风险评估和管理信息系统。

1.3 腐蚀的定义腐蚀是材料在环境介质的化学、电化学或物理作用下，其表面或内部发生变质，从而导致材料性能下降、结构破坏的过程。

这个过程通常伴随着能量的变化。

1.4 腐蚀的分类腐蚀可以根据不同的标准进行分类：- 按照腐蚀机理分类：化学腐蚀、电化学腐蚀、物理腐蚀。

- 按照腐蚀环境分类：大气腐蚀、水腐蚀、土壤腐蚀、高温腐蚀等。

- 按照腐蚀形态分类：均匀腐蚀、局部腐蚀（如点蚀、缝隙腐蚀、晶间腐蚀等）、应力腐蚀开裂、腐蚀疲劳等。

1.5 腐蚀速度表示方法腐蚀速度是衡量材料腐蚀程度的重要参数，常用的表示方法有：- 质量损失法：通过测量材料在一定时间内的质量损失来计算腐蚀速度，单位通常是毫克/平方厘米·小时（mg/cm²·h）。