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材料腐蚀与防护-自然环境中的腐蚀(上海交大材料)
纯净大气组成:75N2、23%O2、水分、少量惰性气 体。
一个100000KW的火电厂,每昼夜由烟囱排除的SO2 就有100t之多。
6-1-2 大气腐蚀的分类
按地理和空气中含有微量元素情况
按气候条件
根据金属表面的潮湿程度或大气的相对湿度
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根据金属表面的潮湿程度或大气的相对湿度分类:
干大气腐蚀:水膜厚度≤10nm。腐蚀速度很低(Ⅰ区)。 潮大气腐蚀:水膜厚度10nm~1μm。腐蚀速度急剧增大(Ⅱ区) 。 湿大气腐蚀:空气湿度接近100%。水膜厚度1μm~1mm。速度逐渐降 低(Ⅲ区) ,至基本不变(Ⅳ区,水膜厚度>1mm) 。
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6-1-3 大气腐蚀机理
6-1-3-1 大气腐蚀初期的腐蚀机理机理
(1)阴极过程: O2+2H2O+4e=4OH- 。 (2)阳极过程:薄液膜下,阳极钝化和金属离子水化过程 困难,造成阳极极化,阳极过程受阻。
对潮大气腐蚀,腐蚀过程主要受阳极过程控制。 对湿大气腐蚀,腐蚀过程受阴极过程控制。
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§6-2 海水腐蚀
海洋占地球表面积的71% 海水---强电解质溶液 海洋腐蚀的损失约占总腐蚀损失的1/3。
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海水腐蚀的特性
3~3.5%NaCl溶液,很高的导电率,温度在0~35℃之间变化, 海水中氧浓度(5~10)×10-6,pH=8.1~8.3。
均匀腐蚀---活性较大,且在海水中不鈍化的金屬 局部腐蝕---在海水中有鈍化傾向的金属。
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6-1-3-2 锈层形成后的腐蚀机理机理
(1)阳极反应发生在金属/Fe3O4界面上: Fe = Fe2+ + 2e
(2)阴极反应发生在Fe3O4/FeOOH : 8FeOOH + Fe2+ + 2e = 3Fe3O4 + 4H2O
当大气干燥时,锈层内的反应:
4Fe3O4 + O2 + 6H2O = 12FeOOH
成的多相并具有生物活性和离子导电性的多孔的毛细管胶体体系。
※土壤中的水分
干燥而少盐的土壤电阻率可高达10000Ω·cm,潮湿多盐的土 壤电阻率可低于500Ω·cm。
※土壤中的氧
由于湿度和结构的不同,土壤中的含氧量可相差几万倍。
※土壤中的酸碱性
大多数土壤为中性,pH6.0~7.5;碱性土壤,pH7.5~9.5;酸 性土壤(腐殖土和沼泽土),pH3.0~6.0。
※土壤中的微生物
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充气不均匀引起的腐蚀-氧浓差电池腐蚀
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杂散电流对土壤腐蚀的影响
地下的导体因绝缘不良而漏失出来的电流,主要来源是 电气化铁道、有轨电车、电解及电镀车间、电焊机等直流大 功率电气装置。
杂散电流从管 道流入土壤(电解 质)的部位是腐蚀 电池的阳极,发生 腐蚀
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6-1-3-3 锈层的结构和保护性
锈层中的盐类: FeSO4·7H2O、
FeSO4·4HO、
Fe2 (SO4) 3等降低 锈层保护性
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6-1-4 大气腐蚀的影响因素
湿度 温度和温差 日照时间和气温 风向和风速 大气成分(有害杂质)
6-1-5 防止大气腐蚀的措施
提高材料的耐蚀性 表面涂层保护 改变局部大气环境 使用缓蚀剂
不同海洋环境腐蚀特点不同
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海水腐蚀的影响因素
氧含量(O); pH; 盐度(Cl-1); 海水温度; 海水流速; 海洋生物。
其中,O和 Cl-1含量是主要影响因素。
海水腐蚀的防止措施
合理选用金属材料;
涂镀层保护;
电化学保护。
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§6-3 土壤腐蚀
埋在土壤中的金属及其构件的腐蚀称为土壤腐蚀。
第六章 自然环境中的腐蚀
l 大气腐蚀(atmospheric corrosion ) l 土壤腐蚀(soil corrosion) l 海水腐蚀(seawater corrosion )
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§6-1 大气腐蚀
6-1-1 定义
由于金属材料与空气中的水和氧发生化学 和电化学作用而引起的腐蚀称为大气腐蚀。
土壤中的腐蚀电池类型: (1)长距离宏观腐蚀电池(见图) (2)土壤的局部不均一性引起的宏观腐蚀电池 (3)埋设深度不同及边缘效应所引起的腐蚀宏电池 (4)金属所处状态的差异引起的腐蚀宏电池
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§6-3 土壤腐蚀
埋在土壤中的金属及其构件的腐蚀称为土壤腐蚀。
土壤是有各种颗粒状的矿物质、有机物质、水分及微生物等组