工业腐蚀与防护--04电化学腐蚀

金属的电化学腐蚀，从广义上讲，是指金属与导电介质因发生电化学作用而造成的破坏。也可以认为，它是依靠腐蚀电池的阴、阳极反应而进行的腐蚀过程。

在腐蚀电化学中，通常是以腐蚀金属电极作为研究对象的电化学，例如:在没有外电流的情况下，腐蚀金属电极表面上同时进行着两个或多个电极反应，而腐蚀电位就是两个或多个电极反应相耦合的非平衡电位;

从腐蚀金属电极上测得的动力学曲线是两个或多个电极反应的动力学合成曲线，即极化曲线;

多电极腐蚀系统的形成和分布对腐蚀速率的影响;

金属表面钝化膜的生成和破坏对腐蚀电化学行为的作用等这些电极过程都是按电化学腐蚀机理进行的，所以说电化学腐蚀是腐蚀电池的电极反应的结果。

金属材料的电化学腐蚀事例处处可见，如露天放置的金属设备在潮湿大气中的腐蚀;

地下管道在土壤中的腐蚀;

锅炉炉管及换热设备受锅炉水及酸、水冷介质的腐蚀;

金属在熔盐中以及有熔盐覆盖层生成时的高温气体腐蚀等。

这些腐蚀现象都是由于金属与某种电解质或电解质溶液相互接触而发生的。然而，任何一种按电化学机理进行的腐蚀反应都至少包含一个阳极反应和一个阴极反应，并以流过金属内部的电子流和介质中的离子流联系在一起。其中，阳极反应是金属离子从金属表面转移到介子中并放出电子的过程，即阳极氧化过程。而与之对应的阴极反应是介子中氧化剂组分吸收了来自阳极的电子的过程，即阴极还原过程。例如碳钢在酸中发生腐蚀时，其阳极反应为铁被氧化为Fe2+，放出的电子自阳极(Fe)流到钢中的阴极(Fe3C)，被酸中H吸收而还原成氢气。

此外，若酸中含有溶解氧或充气状态下，阴极反应还可能同时发生
O2+4H++4e-→2H2O的还原过程。一般来讲，前者被称为氢析出反应或析氢反应，而后者则被称为氧还原反应或吸氧反应。当增高了总反应速率，也就增加了碳钢的溶解速率，因为这是根据金属发生电化学腐蚀时，总氧化速率必须等于总还原速率这一守恒原理所决定的，降低任何一种反应速率都可降低腐蚀。所以，电化学腐蚀的特点在于它的腐蚀历程可分为两个(或多个)相对独立并可同时进行的氧化、还原反应过程;被腐蚀的金属表面具有隔离的阳极区和阴极区，且在金属表面存在电解质溶液，使得电子的传递可通过金属从阳极区流向阴极区，有电子产生。总之，电化学腐蚀过程之所以能够发生，唯一的原因是溶液中存在着可以使金属氧化成离子或化合物的去极化剂，即氧化剂。如果溶液中不存在合适的去极化剂，也就不可能发生电化学腐蚀过程；
简单来讲，任何一种金属或合金都是“不纯净”的，总存在着一定的杂质相，也可以说是金属本身的化学不均匀性所决定的。当金属与电解质溶液接触时，这些杂质则以微电池的形式与基体金属构成了许许多多短路的微电池系统。
产生这种微电池作用的推动力仍然是两电极间的电位差，只不过阴阳极同处于一个金属表面而已。因此，可把它看作是金属中电极电位不同的两个微观部位直接作电接触的微观腐蚀电池。
形成微观腐蚀电池的一个重要原因是由金属表面的电化学不均匀性所决定的。

除了金属的化学成分不均匀外，还有金属的组织结构不均匀、物理状态或应力分布不均匀及金属表面膜的不完整性等几方面，致使有的部位电位较负成了阳极，有的部位电位较正成了阴极。每个局部阴极区都可以与邻近的局部阳极区构成一个腐蚀原电池作用区，无数个这样的腐蚀原电池作用区的作用结果使得阳极区的金属不断被腐蚀。
此外，还有一类人们较熟知的宏观腐蚀电池，如电偶腐蚀电池、浓差电池、温差电池等都是实际生产中常见的腐蚀类型。特别是电偶腐蚀(有时也称异金属接触腐蚀)，可使钢结构件因其采用不同金属组合而造成突发性腐蚀破坏事故。但有时又可以被人们所利用，如地下管道、化工设备、大型储罐等采用牺牲阳极法的阴极保护就是根据这一原理来实现的。

工业腐蚀与防护汇总贴
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【海川管道设计常见问题】汇总贴，图文对照更新中，欢迎参与讨论
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