工业腐蚀与防护--01金属腐蚀的主要类型

腐蚀涉及的领域很广，与它交叉的学科很多，随着人类对材料与腐蚀环境的不断认识而深化和完善的，人类从不同角度曾对腐蚀下过不同的定义。例如:当表征腐蚀与单纯的机械破坏具有的本质区别时，将腐蚀定义为"材料因与环境反应而引起的损坏或变质"、"除了单纯机械破坏之外的一切破坏";当指明腐蚀取决于材料和环境这两个因素时，定义为"材料与环境的有害反应";当为了阐明金属腐蚀过程在热力学上具有自发性及腐蚀产物类似于相应的天然矿物时，又定义为"冶金的逆过程"。目前，已被广泛接受的金属腐蚀的定义是:金属与周围环境(介质)之间发生化学或电化学作用而引起的破坏或变质。

金属腐蚀

1、化学腐蚀(chemical corrosion)。化学腐蚀是指金属与腐蚀介质直接发生反应，在反应过程中没有电流产生。这类腐蚀过程是一种氧化还原的纯化学反应，带有价电子的金属原子直接与反应物(如氧)的分子相互作用。因此，金属转变为离子状态和介质中氧化剂组分的还原是在同时、同一位置发生的。最重要的化学腐蚀形式是气体腐蚀，如金属的氧化过程或金属在高温下与SO2、水蒸气等的化学作用。化学腐蚀的腐蚀产物在金属表面形成表面膜，表面膜的性质决定了化学腐蚀速度。如果膜的完整性、强度、塑性都较好，且膜的热胀系数与金属接近、膜与金属的亲和力较强等情况下，则有利于保护金属，降低腐蚀速度。化学腐蚀可分为:在干燥气体中的腐蚀(通常指金属在高温干燥气体作用下的腐蚀。例如，轧钢时生成厚的氧化铁皮、燃气轮机叶片在工作状态下的腐蚀):在非电解质溶液中的腐蚀(指金属在不导电的非电解质溶液中发生的腐蚀。例如，AI在CCl4、CHCl3或CH3CH2OH中的腐蚀，镁和钛在CH3OH中的腐蚀等)。实际上，单纯的化学腐蚀是很少见的，更为常见的是电化学腐蚀。

2、电化学腐蚀(electrochemical corrosion)。电化学腐蚀是指金属与电解质溶液(大多数为水溶液)发生了电化学反应而产生的腐蚀。其特点是在腐蚀过程中，同时存在两个相对独立的反应过程-阳极反应和阴极反应，在反应过程中伴有电流产生。金属在酸、碱、盐中的腐蚀就是电化学腐蚀。电化学腐蚀机理与化学腐蚀机理有着本质差别，但是进一步研究表明，有些腐蚀常常由化学腐蚀逐渐过渡为电化学腐蚀。电化学腐蚀是最常见的腐蚀形式，自然条件下，如潮湿大气、海水、土壤、地下水以及化工和冶金生产中，绝大多数介质中金属的腐蚀通常具有电化学性质。

3、物理腐蚀(physical corrosion)。物理腐蚀是指金属由于单纯的物理溶解作用引起的破坏。熔融金属中的腐蚀就是固态金属与熔融液态金属(如铅、钠、汞等)相接触引起的金属溶解或开裂。这种腐蚀是由于物理溶解作用形成合金，或液态金属渗入晶界造成的。例如热浸锌用的铁锅，由于液态锌的溶解作用，铁锅很快被腐蚀减薄了。此外固态金属在高温熔盐、熔碱中的腐蚀也属于物理腐蚀。

4、生物腐蚀(biological corrosion)。生物腐蚀指金属表面在某些微生物的影响下所发生的腐蚀。这类腐蚀很难单独进行，但它能为化学腐蚀、电化学腐蚀创造必要的条件，促进金属的腐蚀。微生物进行生命代谢活动时，会产生各种化学物质。如在油田的采油系统中，含硫细菌在有氧条件下能使硫或硫化物氧化，反应最终将产生硫酸，这种细菌代谢活动所产生的酸会造成水泵、油井套管和采油管等机械设备和管线的严重腐蚀。

金属腐蚀的形态分类一、全面腐蚀或均匀腐蚀      全面腐蚀或均匀腐蚀的特点是暴露于腐蚀环境中的金属整个表面以大体相同的速率进行腐蚀。腐蚀程度可用单位面积的失重或平均腐蚀深度表示。后者可通过直接测量或者在已知材料密度时由单位面积失重计算确定。均匀腐蚀通常借助无独立阳极和阴极表面的腐蚀电池作用进行。这是一种理想的腐蚀形态，是可控的状态。二、局部腐蚀(localized corrosion)。我们日常中遇到最多的类型，也是我们研究的重点对象。           局部腐蚀的破坏形态较多，对金属结构的危害性也比全面腐蚀大得多。主要有以下几种类型。
A.电偶腐蚀(galvanic corrosion)。两种电极电势不同的金属或合金在电解质溶液中接触时，即可发现电势较低的金属腐蚀加速，而电势较高的金属腐蚀反而减慢(得到了保护)。这种在一定条件下(如电解质溶液或大气)产生的电化学腐蚀，即一种金属或合金由于同电极电势较高的另一种金属接触而引起腐蚀速度增大的现象，称为电偶腐蚀或双金属腐蚀，也叫做接触腐蚀。

B.孔蚀(pitting corrosion)。孔蚀又被称为点蚀，金属表面上极为个别的区域被腐蚀成一些小而深的孔，而且蚀孔的深度一般大于孔的直径，严重的孔蚀可以将设备蚀穿。蚀孔的分布情况是不一样的，有些孤立地存在，有些则紧凑在一起。在蚀孔的上部往往都有腐蚀产物覆盖。孔蚀是不锈钢和铝合金在氯离子存在下的典型的腐蚀方式。


C.缝隙腐蚀(crevice corrosion)。金属构件一般都采用铆接、焊接或螺钉连接等方式进行装配，在连接部位就可能出现缝。缝隙内金属在腐蚀介质中发生强烈的选择性破坏，使金属结构过早地损坏。缝隙腐蚀在各类电解质溶液中都会发生，钝化金属如不锈钢、铝合金、钛等对缝隙腐蚀的敏感性最大。丝状腐蚀和剥层腐蚀都是在一定环境条件下缝隙腐蚀的特定表现形式。丝状腐蚀(filiform corrosion)是有涂层金属产品上常见的一类大气腐蚀。如在镀镍的钢板上、在镀铬或搪瓷的钢件上都曾发现这种腐蚀。而在清漆或瓷漆下面的金属上，这类腐蚀发展得更为严重。因多数发生在漆膜下面，因此也称作膜下腐蚀。


剥层腐蚀(exfoliation corrosion)又称剥蚀。这类腐蚀在表面的个别点上产生，随后在表面下进一步扩展，并沿着与表面平行的晶界进行。由于腐蚀产物的体积比原金属体积大，从而导致金属鼓胀或者分层剥落。某些合金、不锈钢的型材或板材表面和用涂金属保护的金属表面可能发生这类腐蚀。


D.晶间腐蚀(intergranular corrosion)。腐蚀破坏沿着金属晶粒的边界发展，使晶粒之间失去结合力，金属外形在变化不大时即可严重丧失其力学性能。
E.选择性腐蚀.(selective corrosion)。多元合金在腐蚀介质中某组分优先溶解，从而造成其他组分富集在合金表面上。黄铜脱锌便是这类腐蚀典型的实例，由于锌优先腐蚀，合金表面上富集铜而呈红色。

应力作用下的局部腐蚀

A.应力腐蚀断裂(stress corrosion.cracking)。金属设备和部件在应力和特定的腐蚀性环境的联合作用下，出现低于材料强度极限的脆性开裂现象，称为应力腐蚀开裂或应力腐蚀破裂，简称SCC。


B.氢脆 (hydrogen embrittlement) 和氢致开裂 (hydrogen induced crack-ing)。处于拉应力状态下的金属和合金，由于吸收氢(包括吸收由腐蚀反应生成的氢)而产生的脆性变质及破坏现象称为氢脆;在金属内部，氢发生聚集，由于空穴的形成或者结合强度的降低，而导致局部金属的强度下降，裂纹通过强度低的薄弱区域的机械断裂而扩展称为氢致开裂。


C.腐蚀疲劳(corrosion fatigue)。交变应力和腐蚀介质同时作用下，金属的疲劳强度或疲劳寿命较在空气作用时有所降低，这种现象叫做腐蚀疲劳。
D.磨损腐蚀(erosion corrosion)。是指磨料与材料以较高速度做相对运动时，磨损和腐蚀共同引起的材料表面损伤现象。这种损伤要比磨损或腐蚀单独存在时所造成的损伤的加和大得多。


由于应力腐蚀和氢脆的突发性，其危害性最大，常常造成灾难性事故，在实际生产和应用中应引起足够的重视。

工业腐蚀与防护汇总贴
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