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金属腐蚀介绍

图片致谢:JJSINA / shutterstock.com

腐蚀可以定义为材料与其环境的电化学反应,这导致金属的性质的降解。这是一个氧化还原过程。

金属腐蚀如何影响?

腐蚀问题出现在各种环境中,从城市和海洋大气到工业化工厂安装。它是控制各种工业装置和设备设计和运行的主要因素,因为它降低了它们的使用寿命,可能导致泄漏和污染,降低效率,并经常导致计划外的关闭,或在某些情况下,灾难性的故障。2020欧洲杯下注官网它也会危害环境。

当然,降解也会发生在陶瓷和塑料等其他材料上,但“腐蚀”一词仅指金属的降解。欧洲杯足球竞彩

腐蚀的控制对工程师来说是一个相当大的挑战,尽管他们付出了巨大的努力,但每年腐蚀损伤和与腐蚀相关的服务故障的成本高达数百万美元,估计约占一个典型工业国家国民生产总值的4%。它影响到多个基础设施方面,如桥梁和建筑、水和废物处理设施、石油和天然气设施以及化学加工厂。

腐蚀的类型是什么?

腐蚀过程可以比作原电池。阳极和阴极的反应速率受到氧气或其他氧化分子的存在、流速的变化、反应物浓度、温度和pH值的影响。

在水环境中,腐蚀可能发生由于金属离子的运输和他们的电化学反应。腐蚀速率受到金属离子梯度、电解离子梯度、压力、温度和其他粒子(无论是细菌、金属还是活性细胞)的影响。欧洲杯猜球平台

腐蚀有各种类型。ASM对腐蚀的分类如下:

  • 一般腐蚀,主要是通过均匀的变薄,如
    • 大气腐蚀
    • 电流腐蚀
    • 一般生物腐蚀
    • 流动式腐蚀
    • 熔盐腐蚀
    • 高温腐蚀
    • 液态金属腐蚀
  • 局部腐蚀-特征是某些部位的渗透深度不均匀
    • 缝隙腐蚀
    • 丝状腐蚀
    • 点状腐蚀
    • 局部生物腐蚀
  • 冶金对腐蚀的影响取决于合金的化学性质和热处理
    • 晶体腐蚀
    • 脱合金腐蚀
  • 机械辅助腐蚀 - 用机械部件
    • 侵蚀腐蚀
    • 烦恼
    • 空化和水滴撞击
    • 腐蚀疲劳
  • 环境引起的开裂-由于应力的存在
    • 压力腐蚀裂缝
    • 氢损伤
    • 液态金属脆化
    • 固体金属诱发脆化

水的腐蚀可能是均匀的(一般的)或不均匀的(局部的)。均匀腐蚀会导致一般的损耗,很容易检查和防止,也很容易从失重实验或电化学数据中预测。局部腐蚀更难以预测,但其后果可能更严重。

被动的氧化物薄膜

除了金以外的所有金属在空气中都会形成表面氧化膜,膜的性质取决于合金的成分和形成的条件和温度。附着性强且完整的薄膜可以保护底层基底免受进一步的干氧化或湿腐蚀。然而,非完整的氧化物,如氧化铁(锈)字面上的腐蚀表面一点一点。

因此,金属表面的氧化膜在水的腐蚀机制中起着重要的作用,如低碳钢的锈蚀所示。由于不同腐蚀机制的复杂相互作用,加上使用中的残余应力和机械应力,因此造成的故障很难预防。这些机制经常造成不均匀的腐蚀,可能导致严重的局部侵蚀,从而导致故障。

腐蚀机制

腐蚀可以通过几种不同的机制进行:

  • 微分曝气
  • 点蚀
  • 电攻击
  • 晶体攻击
  • 浸出(选择性腐蚀)
  • 腐蚀和侵蚀
  • 应力腐蚀开裂(SCC)
  • 腐蚀疲劳
  • 氢损伤

与铁和低碳钢不同,大多数其他金属容易氧化,但形成一层薄薄的金属氧化物涂层,可以抵抗进一步的腐蚀。因此,铝、铬、镁和镍在制造保护金属合金的氧化物方面是有用的。

预防腐蚀

腐蚀需要三个条件:

  • 电解液
  • 暴露的金属表面
  • 电子受体

因此,为了防止腐蚀,只需要去除其中的一个。以下是一些措施:

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最常见的是暴露的金属表面通过在金属表面和环境水分之间施加涂料或漆包层来处理。

电化学方法

牺牲阳极涂层(用另一种比第一种更容易氧化的金属涂层)经常被用来防止腐蚀。例如,在容易生锈的铁合金钢上加锌层,制成镀锌铁。锌现在被氧化,减少铁作为阴极,防止腐蚀。这是用于埋或淹没的建筑物。牺牲阳极一旦被消耗就必须更换,以提供持续的保护。

阴极保护类似于上述过程,而是涉及使用更具电化学活性的金属。外部DC源用于向涂层金属提供负电荷。这通常在地下管道和坦克中看到。

当金属表面覆盖一层腐蚀产物薄膜时,钝化作用就发生了,这反过来可以保护金属免受进一步的腐蚀。一个突出的例子就是自由女神像的水蓝色铜锈,它可以保护底层的铜不被氧化。

利用阳极氧化,金属浸入在适当的条件下的物质中,以在金属表面上的氧化物膜上生产均匀的纳米孔。在这些孔中,发生氧化,并且将硬质薄膜构成,其比通过钝化形成厚。

设计与材料选择欧洲杯足球竞彩

在选择抗腐蚀或采取腐蚀保护欧洲杯足球竞彩措施的材料方面,总生命周期成本可能是最重要的因素。在这方面,必须在材料检查,维护和更早的更换方面计算使用耐腐蚀性较低的更便宜材料的额外成本。欧洲杯足球竞彩

欧洲杯足球竞彩材料的选择必须基于它们抵抗特定腐蚀环境的能力和承受工作压力的水平。将这些材料制作成设计所需形状的方便性也是一个重要的考虑因素。欧洲杯足球竞彩

在设计过程中,可通过以下措施避免潜在的腐蚀问题:

具有可能导致差动通气的裂缝的形状
不相容材料之间的接触,可能引起电腐蚀欧洲杯足球竞彩
小阳极点与大型阴极区域接触的情况

资料来源及进一步阅读

这篇文章于12日更新th2019年4月。

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