电子书材料~石化炼厂防腐与防护（第一章）

第一章腐蚀的概论

第一节 腐蚀的基本概念

金属腐蚀学是研究金属材料在其周围环境作用下发生破坏以及如何减缓或防止这 种破坏的一门科学。众所周知，金属材料是应用广泛的工程材料，但在使用过程中，它们将受到不同形式的直接的或间接的破坏。其中最重要、最常见的破坏形式是断裂、磨损和腐蚀。这三种主要的破坏形式已分别发展成为三个独立的边缘性学科。

断裂是指金属构件受力超过其弹性极限、塑性极限而发生的破坏。可从不同角度分 为脆性断裂、塑性断裂、沿晶断裂、穿晶断裂、机械断裂等等。断裂的结果，使构件失效，但金属材料本身还可重新熔炼再用。

磨损是指金属表面与其相接触的物体或与其周围环境发生相对运动，因摩擦而产生 的损耗或破坏。它是个渐变过程。有时磨损了的零件还可修复。例如，用电刷镀可修复轻微磨损的轴。

腐蚀是指金属在其周围环境的作用下引起的破坏或变质现象。从不同角度，曾对腐 蚀下过不同的定义，例如：

（1） “材料因与环境反应而引起的损坏或变质”；

（2） “除了单纯机械破坏之外的一切破坏”；

（3） “冶金的逆过程”；

（4） “材料与环境的有害反应”。

定义 （1） 和 （2） 用于区别单纯的机械破坏，如机械断裂和磨损，但包括应力腐蚀断裂、氢致滞后断裂和磨蚀等。定义 （3） 说明腐蚀产物接近于冶炼该金属的矿石的组成， 说明腐蚀过 程在热力学上的自发性。定义 （4） 说明， 某些情况下腐蚀还未严重到使材料破坏的程度，但 却足以降低材料的使用性能， 引起麻烦并造成损失， 如金属失泽或变色等锈蚀现象。

以上这些定义，除（3）外，实际上包括了金属和非金属在内的所有材料。的确，非金属也存在腐蚀问题，例如砖石的风化，木材的腐烂，油漆、塑料和橡胶的老化等都是腐蚀 问题，同样需要研究和解决。由于金属和非金属材料在腐蚀原理上差别很大，本教材只 涉及金属腐蚀问题。考虑到金属腐蚀的本质，通常把金属腐蚀定义为：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。就是说，金属腐蚀发生在金属 与介质间的界面上。由于金属与介质间发生化学或电化学多相反应，使金属转变为氧化 （离子）状态。可见，金属及其环境所构成的腐蚀体系以及该体系中发生的化学和电化学反应就是金属腐蚀学的主要研究对象。 金属腐蚀学是在金属学、金属物理、物理化学、电化学、力学等学科基础上发展起来 的一门综合性边缘学科。学习和研究金属腐蚀学的主要目的和内容在于：

（1）研究和了解金属材料与环境介质作用的普遍规律。不但要从热力学方面研究金属腐蚀进行的可能性，更重要的是从动力学方面研究腐蚀进行的速度和机理。

（2） 研究和了解金属在各种条件下发生的原因以及控制或防止金属腐蚀的各种措施。

（3）研究和掌握金属腐蚀速度的测试方法和技术，制定腐蚀评定方法和防护措施的各种标准，发展腐蚀的现场监控技术等。

第二节 腐蚀科学技术的发展简史

   可以毫不夸张地说，人类有效地利用金属的历史，就是与金属腐蚀作斗争的历史。我国早在商代就冶炼出了青铜，即用锡改善了铜的耐蚀性。从出土的春秋战国时代的武 器、 秦始皇时代的青钢剑和大量的箭镞来看，有的迄今毫无锈蚀，经鉴定，这些箭镞表面上有一层含铬的氧化物层；而基体中并不含铬。很可能这种表面保护层是用铬的化合物人工氧化并经高温处理得到的。这在两千年前创造的与现代铬酸盐钝化相似的防护技术，不能不说是中国文明史上的一个奇迹。金属腐蚀防护的历史虽然悠久，但长期处于经验性阶段。到了18世纪中叶以后，才陆续出现对腐蚀现象的研究和解释。其中，罗蒙诺索夫于1748年解释了金属的氧化现 象。1790 年凯依尔描述了铁在硝酸中的钝化现象。1830年德·拉·里夫提出了金属腐蚀的微电池概念。1833年—1834年间法拉第提出了电解定律。这些对腐蚀科学的进一步 发展具有重要意义。

但是，金属腐蚀作为一门独立的学科则是从 20世纪初才逐渐形成的。20世纪以来，由于石油、化工等工业的蓬勃发展，促进了腐蚀理论和耐蚀材料的研究和应用。经过许多电化学家和金属学家们的辛勤努力，进行了大量深入而系统的研究，逐步确定了金属腐蚀和氧化的基本规律，奠定了腐蚀理论基础。其中做出重大贡献的科学家有：英国的 埃文思、霍尔，美国的尤利格、方坦纳，德国的豪飞、瓦格纳，比利时的布拜，苏联的阿基莫夫、弗鲁姆金和托马晓夫等。

20世纪50年代以来，金属腐蚀已发展成为一门独立的综合性边缘学科。近 30多年来，随着现代工业的迅速发展，使原来大量使用的高强度钢和高强度合金构件不断出现严重的腐蚀问题，从而促使许多相关学科（如现代电化学、固体物理学、断裂力学、材料科 学、工程学，微生物学等）的学者们对腐蚀问题进行综合研究，并形成了许多边缘腐蚀学科分支，如腐蚀电化学、腐蚀金属学、腐蚀工程力学、生物腐蚀学和防护系统工程等。

我国的腐蚀与防护的科技研究工作在新中国成立之后得到很大发展。早在建国初期，国家科学技术委员会在机械科学学科组内成立了腐蚀与防护分组。1958年以后我国 一些高等院校建立了腐蚀防护专业，开展了有关教学和科研工作。1961年，为了加强腐 蚀与防护学科的研究工作，国家科学技术委员会决定在科委直接领导下单独成立国家腐 蚀科学学科组。曾多次召开全国性腐蚀与防护学科的学术会议，制定了全国的腐蚀科学发展规划，使中国的腐蚀科学技术工作得到了很大的发展。1978年12月国家科学技术委员会重新恢复了腐蚀科学学科组的工作。1979年12月成立了中国腐蚀与防护学会。

从此，我国的腐蚀与防护科学工作走上了发展的新历程。经过广大腐蚀与防护科技工作者的辛勤努力，现在我国已初步解决了在石油天然气开发、石油化工、化学工业、船舶制 造、 航空航天、核能等现代工业中的腐蚀问题，研制出了许多耐蚀金属和非金属材料，基本上满足了工业生产发展的需要，为发展国民经济和增强国防建设做出了贡献，并培养出了一支有一定造诣的腐蚀防护科技队伍。

第三节腐蚀的分类

一、腐蚀的分类方法

由于腐蚀领域广而且多种多样，因此有不同的分类方法。最常见的是从下列不同角度分类：

（1）腐蚀环境；

（2）腐蚀机理；

（3）腐蚀形态类型；

（4）金属材料；

（5）应用范围或工业部门；

（6）防护方法。

从腐蚀分类观点，首先按腐蚀环境分类最合适。可分为潮湿环境、干燥气体，熔融盐等。这同时也意味着按机理分类：潮湿环境下属电化学机理，干燥气体中为化学机理。而且，各种腐蚀试验研究方法主要取决于腐浊环境。不同的腐蚀形态类型，如点蚀、应力腐蚀断裂等，属于进一步的分类。按各种金属材料分类，在手册中是常见的和实用的，但从分类学观点来看，效果不好。按应用范围或工业部门分类，实为按环境分类的特殊应用；按防护方法分类，则是从防腐蚀出发，根据采取措施的性质和限制进行分类，如：

（1）改变金属材料本身。如改变材料的成分或组织结构，研制耐蚀合金。

（2）改变腐蚀介质。如加入缓蚀剂，改变介质的ph值等。

（3）改变金属)介质体系的电极电位。如阴极保护和阳极保护等。

（4）借助表面涂层把金属与腐蚀、介质分开。

二、腐蚀环境分类

根据腐蚀环境，腐蚀可分为下列几类。

（一）干腐蚀

1、失泽金属在露点以上的常温干燥气体中腐蚀（氧化），生成很薄的表面腐蚀产物，使金属 失去光泽，为化学腐蚀机理。

2、高温氧化金属在高温气体中腐蚀（氧化），有时生成很厚的氧化皮。在热应力或机械应力作用 下可引起氧化皮剥落。属于高温腐蚀。

（二）湿腐蚀 湿腐蚀主要是指潮湿环境和含水介质中的腐蚀。绝大部分常温腐蚀属于这一种。为电化学腐蚀机理。湿腐蚀又可分为以下两类。

（1）自然环境下的腐蚀：大气腐蚀、土壤腐蚀、海水腐蚀、微生物腐蚀。

（2）工业介质中的腐蚀：酸、碱、盐溶液中的腐蚀；工业水中的腐蚀；高温高压水中的腐蚀。

（三）无水有机液体和气体中的腐蚀（化学腐蚀机理）

（1）卤代烃中的腐蚀，如AI在CCI4 和CHCI3中的腐蚀。

（2）醇中的腐蚀，如AI在乙醇中，Mg和Ti在甲醇中的腐蚀。这类腐蚀介质都是非电解质，不管是液体或气体，腐蚀反应都是相同的。在这些反 应中，水实际上起缓蚀剂的作用。但在油这类有机液体中的腐蚀，绝大多数情况是由于 痕量水的存在，而水中常含有盐和酸，因而这种腐蚀实为电化学机理。

（四）熔盐和熔渣中的腐蚀（电化学腐蚀）

（五）熔融金属中的腐蚀（物理腐蚀机理）

三、按腐蚀机理分类

（一）化学腐蚀

化学腐蚀是指金属表面与非电解质直接发生纯化学作用而引起的破坏。其反应历程的特点是金属表面的原子与非电解质中的氧化剂直接发生氧化还原反应，形成腐蚀产 物。腐蚀过程中电子的传递是在金属与氧化剂之间直接进行的，因而没有电流产生。

纯化学腐蚀的情况并不多。主要为金属在无水的有机液体和气体中腐蚀以及在干燥气体中的腐蚀。金属的高温氧化，在 20世纪50年代前一直作为化学腐蚀的典型例子，但在1952瓦格纳根据氧化膜的近代观点提出，高温气体中金属的氧化最初虽是通过化学反应，但随后膜的生长过程则属于电化学机理。这是因为此时金属表面的介质已由气相改变为既能电子导电，又能离子导电的半导体氧化膜。金属可在阳极（金属/膜界面）离解后，通 过膜把电子传递给膜表面上的氧，使其还原变成氧离子（O2-），而氧离子和金属离子在膜 中又可进行离子导电，即氧离子向阳极（金属/膜界面）迁移和金属离子向阴极（膜/气相界面）迁移，或在膜中某处进行第二次化合。所有这些均已划入电化学腐蚀机理的范畴，故现在已不再把金属的高温氧化视为单纯的化学腐蚀了。

（二）电化学腐蚀

电化学腐蚀是指金属表面与离子导电的介质（电解质）发生电化学反应而引起的破坏。任何以电化学机理进行的腐蚀反应至少包含有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形成回路。阳极反应是氧化过程，即金属离子 从金属转移到介质中并放出电子，阴极反应为还原过程，即介质中的氧化剂组分吸收来自阳极的电子的过程。例如，碳钢在酸中腐蚀时，在阳极区铁被氧化为Fe2+离于，所放出 的电子由阳极（Fe）流至钢中的阴极（Fe3C）上，被H+ 离子吸收而还原成氢气，即

阳极反应： Fe ⇔Fe2++ 2e

阴极反应： 2H++ 2e  ⇔   H2

总反应：Fe+2H+   ⇔   Fe2++ H2

可见，与化学腐蚀不同，电化学腐蚀的特点在于，它的腐蚀历程可分为两个相对独立并可同时进行的过程。由于在被腐蚀的金属表面上存在着在空间或时间上分开的阳极区和阴极区，腐蚀反应过程中电子的传递可通过金属从阳极区流向阴极区，其结果必有电流产生。这种因电化学腐蚀而产生的电流与反应物质的转移，可通过法拉第定律定量地联系起来。

由上述电化学机理可知，金属的电化学腐蚀实质上是短路的电偶电池作用的结果。这种原电池称为腐蚀电池。电化学腐蚀是最普遍、最常见的腐蚀。金属在大气、海水、土壤和各种电解质溶液中的腐蚀都属此类。

电化学作用既可单独引起金属腐蚀，又可和机械作用、生物作用共同导致金属腐蚀。当金属同时受拉伸应力和电化学作用时，可引起应力腐蚀断裂。金属在交变应力和电化学共同作用下可产生腐蚀疲劳。若金属同时受到机械磨损和化学作用，则可引起磨损腐 蚀。微生物的新陈代谢可为电化学腐蚀创造条件，参与或促进金属的电化学腐蚀，称为 微生物腐蚀，或称为细菌腐蚀。

（三）物理腐蚀

物理腐蚀是指金属由于单纯的物理溶解作用而引起的破坏。熔融金属中的腐蚀就是固态金属与熔融液态金属（如铅、锌、钠、汞等）相接触引起的金属溶解或开裂。这种腐 蚀不是由于化学反应，而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，很快腐蚀坏了。

四、按腐蚀形态分类

按腐蚀形态（特征）分类，可分为均匀腐蚀、局部腐蚀（缝隙腐蚀、晶间腐蚀）和应力腐蚀三大类。

（l）均匀腐蚀

    它的特点是腐蚀均匀地发生在整个金属表面。大多数的化学腐蚀均属于这种类型。均匀腐蚀是危险性最小的一种腐蚀，工程中往往是给出足够的腐蚀余量就能保证材料的机械强度和使用寿命。

均匀腐蚀常用单位时间内腐蚀介质对金属材料的腐蚀深度或金属构件的壁厚减薄量（称之为腐蚀速率）来评定。SH 3059标准中规定：腐蚀速率不超过0.05mm／年的材料为充分耐腐蚀材料：腐蚀速率为0.05～0.1 mm／年的材料为耐腐蚀材料；腐蚀速率为0.1～0.5mm／年的材料为尚耐腐蚀材料；年腐蚀速率超过0.5mm／年的材料为不耐腐蚀材料。

（2）局部腐蚀

  局部腐蚀又叫非均匀腐蚀，它的特点是腐蚀发生在金属材料的一些特定区域。局部腐蚀虽不象均匀腐蚀那样造成大量的金属损失，但其危害性远比均匀腐蚀大。因为均匀腐蚀容易发觉，容易设防，而局部腐蚀则难以预测和预防，往往在没有先兆的情况下，使金属构件突然发生破坏，从而造成重大事故。选材时则是力求避免局部腐蚀的发生。根据腐蚀发生的条件和形态不同，局部腐蚀又可分为以下几种：

1) 电偶腐蚀

当两种电极电位不同的金属或合金相接触并处于电解质溶液环境中，电位较负的金属其腐蚀会加速，而电位较正的金属腐蚀反而减慢，这种腐蚀称之为电偶腐蚀。如碳钢与不锈钢接触并处于电解质环境中，碳钢将被加速腐蚀，而不锈钢则被保护。工程上，应尽可能避兔具有不同电位的金属在腐蚀环境中接触。

2) 点蚀

  对于表面有钝化膜或保护膜的金属，当其钝化膜表面存在机械裂缝、擦伤夹杂物等缺陷造成膜的厚薄不均匀时，甚至露出基体金属时，便形成活化一钝化腐蚀电池，从而产生局部腐蚀，这个腐蚀一般纵向发展，形成蚀抗或蚀孔。这类金属有铝及铝合金、不锈钢、耐热钢、钛合金等。这种腐蚀环境多为含有氯离子或氯化物的介质。点蚀的破坏性和隐蔽性较大，它往往又是晶间腐蚀、剥蚀、应力腐蚀、腐蚀疲劳等发生的诱因。工程上防止点蚀发生的措施是：选择对点蚀不敏感的材料，控制介质中的氯离子的含量。

3)缝隙腐蚀

金属表面由于存在异物或由于结构上的原因而产生的缝隙（一般在0.025～0.1mm），其内存在的腐蚀介质因迁移困难所引起的缝隙内的金属的腐蚀称为缝隙腐蚀。缝隙腐蚀的发生很普遍，但应力求避免它成为其它腐蚀如点蚀的锈因。工程上对于可能产生危害大的缝隙腐蚀的介质，在结构设计上应避免有缝隙存在。

4)晶间腐蚀

晶间腐蚀是一种微电池作用而引起的局部破坏，是金属材料在特定的腐介质中沿着材料的晶界产生的腐蚀。它的特点是在表面还看不出破坏时，晶粒之间已丧失了结合力。它是一种危害性很大的局部腐蚀。晶间腐蚀的发生有两个条件，其一是晶界物质的物理化学状态与晶粒本身不同，其二是有特定的腐蚀环境存在。工程上防止晶间腐蚀（对奥氏体不锈钢而言）发生的措施主要有三个：其一是降低不锈钢中的含碳量，使之小于奥氏体室温溶解度（0.02～0.03％）以下。其二是进行固溶化热处理。其三是采用含稳定化元素（主要是钛和铌）的奥氏体不锈钢。

（3）应力作用下的腐蚀

  应力作用下的腐蚀也象局部腐蚀那样，在没有发生预兆的情况下，突然导致金属构件的破坏，因此它也是一种危害性大的腐蚀。与局部腐蚀所不同的是它通常是在应力和腐蚀共同作用下产生的。在实际工程应用中，金属构件通常都是在受力状态下工作的。因此，它也是一种普遍存在的腐蚀类型。根据腐蚀发生的条件和形态不同，它又可分为以下几种类型：

1)应力腐蚀

它指的是金属构件在拉伸应力和腐蚀环境共同作用下引起的破坏。应力腐蚀断裂的产生应具备三个条件，其一要有特定的腐蚀环境（包括腐蚀介质的成分、浓度、杂质和温度等）；其二是要有足够大的拉伸应力（超过某一极限值）；其三是金属材料具有特定的合金成分和组织（包括晶粒大小、晶粒取向、形态、相结构、各类缺陷等）。

工程上防止应力腐蚀开裂的措施有以下几方面：其一是降低应力水平，避免或减少局部应力集中，消除加工残余应力和焊接残余应力。其二是控制敏感环境，例如加入缓蚀剂，升高介质的 PH值，采用电化学保护等措施。其三是正确选用材质，力求避免易产生应力腐蚀开裂的材料-环境组合。

2)氢损伤

由于氢的存在或与氢发生反应而引起的金属构件的破坏称为金属的氢损伤。根据氢引起的金属破坏的条件、机理和形态不同，氢损伤可以分为氢脆、氢鼓泡、表面脱碳和氢腐蚀（内部脱碳）四大类。

氢脆指无论以什么方式进入钢内的氢，都将引起钢材脆化，即延伸率、断面收缩率显著下降，高强度钢尤其严重。若将钢材中的氢释放出来，则钢的机械性能仍可恢复。氢脆是可逆的。

氢鼓泡主要发生在湿的硫化氢介质中，当氢原子向钢中渗透扩散时，遇到钢材中的裂缝、分层、空隙、夹杂等缺陷，就聚集起来结合成氢分子造成体积膨胀，在钢材内部产生极大压力。如果这些缺陷在钢材表面附近，则形成鼓泡。

表面脱碳指的是钢中的渗碳体在高温下与氢气作用生成甲烷，其反应结果导致表面层的渗碳体减少，而碳便从邻近的尚未反应的金属层逐渐扩散到这一反应区，于是有一定厚度的金属层因缺碳而变为铁素体。脱碳的结果造成钢的表面强度和疲劳极限的降低。

氢腐蚀指钢受到高温高压氢作用后，其机械性能变差，强度、韧性明显下降，并且是不可逆的，这种现象叫氢腐蚀。

3)腐蚀疲劳

在石油化工生产过程中的存在也很普遍，有交变应力和环境共同存在的场合就有腐蚀疲劳。  它是应力腐蚀的一种特殊情况，因此它的危害并不亚于应力腐蚀开裂。工程上防止腐蚀疲劳的措施一般有两个，其一是对金属构件采用阴极保护法或者在介质中添加缓蚀剂，以消除或缓和腐蚀环境。其二是降低金属构件的应力水平或峰值应力。

4)磨损腐蚀

由于腐蚀性流体和金属表面间相对运动而引起金属的加速破坏，称为磨损腐蚀。它常发生在流体处于运动的设备中，如工艺设备（特别是弯头处），离心机叶轮，换热器管、蒸汽设备等。磨损腐蚀根据其磨损的方式不同又可分为湍流腐蚀、空泡腐蚀和微振腐蚀等几种型式。工程上防止磨损腐蚀发生的措施有：选用耐腐蚀性好的材料；结构设计上采取措施，如设备中磨蚀部位比较严重的弯头处加保护板；对空泡腐蚀来说，采用光浩度较高的加工表面，以减少甚至避免形成气泡的核点。

图1-1-1为腐蚀形态示意图，图1-1-2为美国对1968年—1971年间腐蚀事例的调查结果。从图中可看出，腐蚀疲劳、全面腐蚀和应力腐蚀破坏事故所占的比例较高。 全面腐蚀事故出乎意料的多，说明选材不当，也与有关人员缺乏腐蚀防护知识有关。一般情况下，局部腐蚀比全面腐蚀的危险性大得多。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，因而引起近20 年来广泛而深入的研究。

第四节 腐蚀的危害性

腐蚀给人类的生活和生产活动带来的危害和损失，超过了火灾、风灾、水灾和地震等自然灾害造成损失的总和，可以说腐蚀也是一大灾害。

一、造成金属材料的损失

金属材料在各种环境中都可能发生腐蚀，使大量的钢铁变成铁锈。全世界第10T钢铁中就有3T因腐蚀而报废，其中1T完全变成无用的铁锈，无法回收。

二、造成巨大的经济损失

腐蚀不仅大量吞噬钢材，同时由于腐蚀而使设备过早报废，有时还具有较大的危险性。这不仅会造成巨大的经济损失，而且会造成惨重的人员伤亡事故。

三、损害社会效益

腐蚀会引起机器设备、厂房建筑的破坏，从而酿成事故。特别是石油化工生产中腐蚀问题更加严重，甚至会引起火灾、爆炸，威胁人们的身体健康和生命安全。腐蚀问题是 一个重大的不安全因素，直接损害社会效益。同时因腐蚀问题也直接影响许多新技术、 新工艺的实施，尤其在一些化工产品开发方面，往往因为设备防腐蚀问题解决不了，就不能投入生产。 做好防腐蚀工作，不但可以节省大量资金和金属材料，避免巨大的经济损失，而且还 可以防止许多恶性事故的发生，同时对促进新技术、新工艺的发展也是必不可少的。合理地应用已有的防腐蚀技术，就可以解决大量的腐蚀问题，从而**减少由于腐蚀造成 的损失。

腐蚀对个行业造成的危害：

（1）钢铁工业－腐蚀掉大量的钢铁：

每年腐蚀：大约10～20％的金属年产量

（2）交通运输：

Ø 铁轨、机车部件的腐蚀和磨蚀；

Ø 飞机零部件的高温腐蚀和应力腐蚀；

Ø 船舶在海洋环境中的腐蚀；

Ø 钢轨的锈蚀、磨损

Ø 机车底架：侧梁铆钉头被局部腐蚀穿透

Ø 机车气缸：气缸套壁空泡腐蚀：9mm   5mm，甚至穿透带来极大的事故隐患！

Ø   海洋环境中：海水腐蚀介质、海洋大气腐蚀介质；海水冲刷、复杂波动载荷等；

Ø   船舶腐蚀：船体锈蚀、螺旋桨叶片电偶腐蚀、水线腐蚀、应力腐蚀等。

我国海水每年腐蚀掉的钢，约相当于宝钢一年半的产量。2010年，海水腐蚀的损失是1.2万亿，占GDP的3%，相当于每个中国人掏出1000元为此买单。

（3）能源电力：

Ø 水电有水轮机组的腐蚀、叶片空蚀；

Ø 火电有锅炉和管道的腐蚀；

Ø 核电站高温、辐照、液态金属等腐蚀；

Ø 煤矿安全；井下潮湿，水质变化大， 煤矿井筒装备腐蚀速率0.17-0.25mm/y，平均寿命15年；

Ø 油气开采和运输造成设备和管道的腐蚀，石油天然气开采、集束和输运，

（4）化工工业（石化、造纸等）金属腐蚀造成设备的跑、冒、滴、漏可造成大量有毒的物质泄漏，污染环境，危害人民的健康。化工设备：管道、锅炉、储存、阀门、冷凝；

（5）机械电子；

（6） 民生：自来水管的锈蚀；

（7） 环境污染；

第五节 腐蚀的评定方法

一、金属材料腐蚀的评定方法

    金属材料遭受腐蚀后，其外观形态、质量、外形尺寸、机械强度、组织结构等都会发生变化。根据这些物理和机械性能的变化，可以评定金属的腐蚀程度。由于腐蚀破坏的形式多种多样，所以评定腐蚀程度的方法也很多。

（一）全面腐蚀的评定 通常是用腐蚀前后金属质量或厚度的变化来表示其平均腐蚀率。

1、根据质量的变化评定

在腐蚀过程中，由于金属的溶解或腐蚀产物在其表面的积存，致使腐蚀后的金属质量减少或增加。根据这种变化，以被腐蚀金属的单位面积（m3）在单位时间（h）内由于腐蚀而引起的质量（g）变化来评定其腐蚀程度。

可用下面公式计算其腐蚀速度：

2、 根据厚度变化评定

金属腐蚀后，外形尺寸会发生变化，一般都是减薄。我们可以根据单位时间（a）内金 属因腐蚀而减薄的尺寸（腐蚀深度，mm）来评定其腐蚀程度。这种评定方法能更直观地反映出全面腐蚀的严重程度，具有更大的实用意义。因为由它可以直接估算出设备的使 用寿命，同时对不同密度的金属腐蚀程度可以进行直接比较。其腐蚀速度可用下列公式

计算：

为了比较各种金属材料的耐腐蚀性能和选材的方便，根据金属材料腐蚀速度（ K深度） 的大小，可将金属材料的耐腐蚀性分为四个等级，如表1-1-1所列。

（二）局部腐蚀的评定

由于金属的局部腐蚀破坏的形式很多，其反映在物理和机械性能方面的变化也不相同。例如，小孔腐蚀仅在小孔部位反映出腐蚀深度的变化，但在其他部位基本上无变化。又如晶间腐蚀，虽然金属的质量和外形尺寸都没明显的变化，但其机械强度却变化很大。 但对于局部腐蚀就不能用上述简单的质量或外形尺寸变化来进行评定，而要根据具体的腐蚀形式，采用相应的、能真实反映其物理机械性能变化的指标来评定。对于晶间腐蚀和应力腐蚀，可用测试金属腐蚀前后的机械强度变化来评定。

二、非金属材料腐蚀的评定方法

非金属材料的腐蚀与金属的腐蚀是有本质差别的。它主要是环境介质向材料内部渗透、扩散，引起化学反应、溶胀、溶解以及应力开裂等形式的破坏。

对于非金属材料的腐蚀程度，目前还没有很好的评定方法。它不能像金属材料那样用腐蚀率作标准来评定其耐蚀性。通常是以材料的失去强度（%）、增减质量（%）和外形破坏的描述等作为综合考察的指标。一般采用下列三级标准来评定非金属材料（除石墨、玻璃、陶瓷外）的耐蚀性。

一级：良好，有轻微腐蚀或基本无腐蚀。

二级：可用，有明显腐蚀，如轻度变形、变色、失强或增减质量等。

三级：不适用，有严重的变形破坏或失强。

上述三级标准主要是根据生产实践经验划分的，有相当的可靠性。但在实际运用时，也要根据具体情况灵活运用。

对于一些高分子材料（如塑料、橡胶、玻璃钢和胶黏剂等），可参考下列标准来确定是否可用。

（1）抗弯强度下降<25%；

（2）质量或尺寸变化 <±5%；

（3）硬度（洛氏m）变化<30%。

凡是满足上述三个条件的，就可认为这种材料在试验期限或更长一些时间内是可用的。

对于石墨、玻璃、陶瓷和混凝土等非金属材料，则可参照金属材料的四级标准来评定其耐蚀性。混凝土还可根据腐蚀前后抗压强度的变化来评定其耐蚀性。

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