熱帶材料腐蝕與防護設(shè)計(編輯修改稿)
2024-12-08 23:35 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 氣候具有海洋性。氣溫年、日較差都小，但最冷月平均氣溫比赤道稍低，年較差比赤道多雨氣候稍大，年降水量一般在 2020 毫米以上，季節(jié)分配比較均勻。即高溫、高濕、高鹽、空氣流通 強 。 材料的腐蝕特點 由于多風，有高溫高濕，所以材料腐蝕既有磨蝕，又有大氣腐蝕、海水腐蝕和電化學腐蝕。材料需要韌性高，抗疲勞強度好，抗氧化等。 電化學腐蝕 電化學腐蝕就是鐵和氧形成兩個電極，組成腐蝕原電池。因為鐵的電極電位總比氧的電極電位低，所以鐵是陽極，遭到腐蝕。當金屬被放置在水溶液中或潮濕的大氣中，金屬表面會形成一種微電池。腐蝕電池的形成原因主要是由于金屬表面吸附了空氣中的水分，形成一層水膜，也叫腐蝕電池。因而使空氣中 CO2， SO2， NO2 等溶解在這層水膜中，形成電解質(zhì)溶液。 而浸泡在這層溶液中的金屬 又總是不純的，如工業(yè)用的鋼鐵，實際上是合金，即除鐵之外，還含有石墨、滲碳體 (Fe3C)以及其它金屬和雜質(zhì)，它們大多數(shù)沒有鐵活潑。這樣形成的腐蝕電池的陽極為鐵，而陰極為雜質(zhì)，又由于鐵與雜質(zhì)緊密接觸，使得腐蝕不斷進行。 主要分兩類：析氫腐蝕和吸氧腐蝕。 （ 1） 析氫腐蝕： 負極 (Fe)： Fe=Fe2+＋ 2e Fe2+＋ 2H2O=Fe(OH)2＋ 2H+ 正極 (雜質(zhì) )： 2H+＋ 2e=H2 電池反應： Fe＋ 2H2O=Fe(OH)2＋ H2↑ （ 2） 吸氧腐蝕： 負極 (Fe)： Fe=Fe2+＋ 2e 正極： O2＋ 2H2O＋ 4e=4OH 大氣腐蝕 材料或零件在大氣環(huán)境下發(fā)生的腐蝕。金屬置于大氣環(huán)境中時，其表面通常會形成一層極薄的不易看見的濕氣膜（水膜）。當這層水膜達到 20－ 30 個分子厚度時，它就變熱帶材料腐蝕與防護設(shè)計 6 成電化學腐蝕所需要的電解液膜。大氣腐蝕造成的全球經(jīng)濟損失每年不少于一億美元。腐蝕成分是水汽和氧。其腐蝕性主要來自水汽及其他雜質(zhì)。如海洋大氣中的氯化鈉。 海水腐蝕 即金屬構(gòu)件在海洋環(huán)境中發(fā)生的腐蝕。影響因素有很多，在海洋環(huán)境中，海水本身是一種強的腐蝕介質(zhì)，同時波、浪、潮、流又對金屬構(gòu)件產(chǎn)生低頻往復應力和沖擊，加上海洋微生物、附 著生物及它們的代謝產(chǎn)物等都對腐蝕過程產(chǎn)生直接或間接的加速作用。海洋腐蝕主要是局部腐蝕，即從構(gòu)件表面開始，在很小區(qū)域內(nèi)發(fā)生的腐蝕，如電偶腐蝕、點腐蝕、縫隙腐蝕等。此外，還有低頻腐蝕疲勞、應力腐蝕及微生物腐蝕等 。通常 ， 金屬構(gòu)件在海洋飛濺區(qū)（指風浪、潮汐等激起的海浪、飛沫濺散到的區(qū)域）的全面腐蝕速率最高。 熱帶材料腐蝕與防護設(shè)計 7 3 金屬腐蝕分類及腐蝕機理 金屬腐蝕是在其周圍介質(zhì)作用下，因發(fā)生化學或電化學反應產(chǎn)生的重量耗損和性能變化現(xiàn)象。 腐蝕分類 金屬腐蝕的分類方法很多，按腐蝕作用機理可分為化學腐 蝕和電化學腐蝕；按破壞特征可分為全面腐蝕、局部腐蝕和應力腐蝕斷裂等類型。按周圍介質(zhì)和環(huán)境條件又可分為大氣腐蝕、土壤腐蝕、接觸腐蝕、應力腐蝕、縫隙腐蝕和其他條件下的腐蝕（如生物腐蝕、雜散電流的腐蝕、摩擦腐蝕、熔融介質(zhì)中的腐蝕、液態(tài)金屬中的腐蝕以及放射條件下的腐蝕）等類型。金屬腐蝕的特點是從金屬制件（或材料）的表面或快或慢地向其內(nèi)部發(fā)展，由輕微的腐蝕發(fā)展到對金屬制件（或材料）的嚴重破壞 。 腐蝕機理 根據(jù)電化學腐蝕的機理，在水溶 液中，由于不同金屬的電位差，可以產(chǎn)生微電池效應而導致腐蝕的發(fā)生。 即使同一金屬板，由于 其內(nèi)部應力的差異、焊縫成分的不同、電解質(zhì)溶液中的濃度差、溫度差、氧濃度差等，都可以產(chǎn)生電位差而導致腐蝕。如果沒有氧氣存在，在陰極區(qū)的 H+會被耗盡，產(chǎn)生陰極極化，鋼鐵發(fā)生的電池反應會很快結(jié)束。而在陽極區(qū)由于 Fe2 +的積累而產(chǎn)生陽極極化。但是在有氧氣存在的條件下，陰極發(fā)生氧化還原反應，這樣陰極反應不再與 H+濃度有關(guān)，腐蝕反應可以繼續(xù)進行下去。腐蝕的電池反應可歸納如下： 陽極 ： Fe—— Fe2 ++ 2e 陰極 ： 2H++ 2e —— 2H—— H2 (酸性溶液的析氫反應 ) O2 + 4H++ 4e —— 2H2O (酸性溶液的還原反應 ) O2 + 2H2O + 4e—— 4OH (中性或酸性介質(zhì)中的還原反應 ) 影響金屬腐蝕的因素 (1)氣相對濕度和金屬腐蝕的臨界相對濕度?？諝庵醒鯕馐冀K是充分供給的，腐蝕反應的速度主要取決于水分 出現(xiàn)的機會，如果達到或超過某一相對濕度時，銹蝕便很快發(fā)生與發(fā)展。 一般的說，鋼鐵生銹的臨界相對濕度約為 75 %。 熱帶材料腐蝕與防護設(shè)計 8 (2)空氣中污染性物質(zhì)的影響。 常見的如： SO2， CO2， ?Cl ，灰塵等，大都是酸性氣體。 (3)溫度的影響：環(huán)境溫度及 其變化影響金屬表面水份凝聚及電化學腐蝕反應速度。 (4)酸堿鹽的影響：主要表現(xiàn)在影響水膜電解質(zhì)濃度和 H＋ 濃度，從而加速腐蝕。 (5)生產(chǎn)過程中的一些影響因素：如人汗、金屬切削液、洗滌液、油污等均會加速腐蝕 。
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