金属腐蚀学金属腐蚀学 (26).ppt

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1、金属腐蚀学金属在自然环境下的腐蚀土壤腐蚀章节Chapter01土壤腐蚀01土壤腐蚀u金属在土壤中的腐蚀是金属的严重腐蚀问题之一。埋设在地下的各中金属构件，如开采井下设备，地下通信设备，金属支架，各种设备的底座、各种地下管道等都在不断的遭受土壤腐蚀，引起油、气、水外泄，停工停产，甚至水灾、环境污染等。土壤的性质和特点 土壤腐蚀的特征土壤腐蚀的几种形式 控制土壤腐蚀的技术措施 土壤的性质和特点01u土壤的组成土壤是由各种颗粒状的矿物质、有机物质及水分、空气和微生物等组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。u土壤中的水分土壤中的水分和盐类，使土壤成为电解质。土壤越干燥，含盐量越少

2、，其电阻越大；土壤越潮湿，含水量含盐量越多，电阻就越小。一般来说，土壤电阻率越小，腐蚀越严重。u土壤中的氧 部分存在于土壤的孔隙与毛细管中，部分溶解在水里。由于湿度和结构的不同，土壤中的含氧量可相差几万倍，造成氧浓差电池腐蚀。土壤腐蚀土壤的性质和特点01u土壤的酸碱性大多数土壤是中性的，其 pH值在6.07.5；u土壤中的微生物微生物腐蚀是指由微生物直接或间接的参与腐蚀过程引起金属的破坏，微生物腐蚀往往和电化学腐蚀同时发生。土壤是一种具有特殊性质的电解质。表现为多相性（固、气、液和微生物）、多孔性、导电性、不均匀性、相对固定性等特点。土壤腐蚀土壤腐蚀的特征01u大多数金属在土壤中的腐蚀都属于氧

3、去极化型电化学腐蚀，少数情况下（如在强酸性土壤中），发生氢去极化腐蚀。u（1）阳极过程u 在酸性土壤中，铁离子以水合物的状态溶解在土壤的水分中。Fe+nH2O =Fe2+nH2O+2eu 在中性或碱性土壤中，铁离子与氢氧根离子进一步反应生成氧化亚铁。Fe2+2OH-=Fe(OH)2u 氧化亚铁在氧和水的作用下，生成氢氧化铁。2Fe(OH)2+(1/2)O2+H2O =2Fe(OH)3土壤腐蚀土壤的性质和特点01u阴极过程u(1/2)O2+H2O+2e =2 OH-u氧的去极化还原过程。u水中溶解氧是有限的，因此，对土壤腐蚀起主要作用的是缝隙和毛细管中的氧。土壤的结构和湿度，对氧的流动有很大的影

4、响。u土壤腐蚀过程的控制因素有如下几种情况：潮湿土壤中微电池腐蚀时，主要是阴极控制；疏松、氧渗透率很大的干燥土壤中微电池腐蚀时，以阳极控制为主；长距离宏观电池腐蚀时，为阴极电阻混合控制或电阻控制。土壤腐蚀土壤腐蚀的形式01u（1）氧浓差电池腐蚀u当金属管道通过该结构不同和潮湿程度不同的土壤时（沙土和黏土），由于充气不均匀形成氧浓差电池的腐蚀，如图8.9所示。砂土中的金属管段，由于氧容易渗入，电位高而成为阴极；而处在粘土中的金属管段，由于缺氧，电位低而成为阳极，这样就构成了氧浓差腐蚀电池，因而使黏土中的金属管道段腐蚀加速。土壤腐蚀土壤腐蚀的形式01u（2）由于杂散电流引起的腐蚀u杂散电流是地下的

5、导电体因绝缘不良而漏失出来的电流，地下埋设的金属构筑物在杂散电流影响下所发生的腐蚀，称为杂散电流腐蚀。杂散电流的主要来源是直流大功率电气装置，如电气化铁道、有轨电车、电解及电镀车间、电焊机、电化学保护设施和地下电缆等。u（3）由于微生物引起的腐蚀u引起腐蚀作用的微生物，最主要的是嗜氧的硫杆菌和厌氧的硫酸盐还原菌。土壤腐蚀土壤腐蚀的形式01u（4）其他类型的腐蚀异类金属或新旧管线电接触引起的电偶腐蚀土壤中含盐量不均匀引起的盐浓差宏观电池腐蚀土壤中温度不均匀造成的温差电池引起管线或构筑物局部加速腐蚀等。土壤的电导率、透气性、含水量、含盐量及酸碱度等是影响土壤腐蚀的主要环境因素。土壤腐蚀土壤腐蚀的控

6、制01u覆盖层保护 地下金属构件上施加的涂层，通常是有机或无机物质做成的。u电化学保护 延长地下管线寿命的最经济有效的方法是把适当的覆盖层和电化学阴极保护法联合使用。u土壤处理 利用石灰处理酸性土壤可有效地降低其浸蚀性，设法降低土壤中的水分。土壤腐蚀章节Chapter02微生物腐蚀02微生物腐蚀u微生物腐蚀(Microbiological Corrosion)是指在微生物生命活动参与下所发生的腐蚀过程。微生物腐蚀主要是促进金属材料的破坏，往往和电化学腐蚀同时发生，两者很难截然分开。由于微生物腐蚀速率很快，且常在局部区域形成突然穿孔。微生物腐蚀的特点与表现形式微生物腐蚀的机理微生物腐蚀的防护措施

7、微生物腐蚀的特点和形式01u（1）海生物附着对金属材料腐蚀的影响通常在温暖条件下和低流速海水中，许多微生物和海生物能吸附在钢桩近海平台和船底表面并生长和繁殖，称其为污损生物。污损生物的吸附，会引起防蚀涂层的脱落而造成严重腐蚀，某些微生物(如硫酸盐还原菌、铁细菌等)本身就会对金属造成腐蚀作用，故海洋防污与防蚀有着密切的关系。u（2）土壤中微生物引起的腐蚀土壤中微生物引起的腐蚀作用最主要的嗜氧的硫杆菌和厌氧的硫酸盐还原菌。土壤腐蚀微生物腐蚀的机理01u在微生物引起的腐蚀中备受人们关注的微生物是细菌、真菌、水藻和原生动物，下面以细菌腐蚀的机理为例。u（1）好氧菌硫氧化细菌。主要是硫杆菌属的细菌，它们

8、可以把硫、硫代硫酸盐和亚硫酸盐氧化成硫酸盐，并产生强酸。其反应为2S+3O2+2H2O 2H2SO3当它们附着在海水中不锈钢表面时，使不锈钢点蚀敏感性增大，加速了不锈钢的腐蚀。铁细菌。依靠反应Fe2+Fe3+e获得自身新陈代谢所需的能量，同时把硫化物氧化成硫酸。氧化铁杆菌常与硫杆菌生活在一起。土壤腐蚀微生物腐蚀的机理01u在微生物引起的腐蚀中备受人们关注的微生物是细菌、真菌、水藻和原生动物，下面以细菌腐蚀的机理为例。u（2）厌氧菌厌氧菌主要有硫酸盐还原菌(SRB)，腐蚀时析出的原子态H被细菌消耗，同时Fe+变为FeS(黑色)而防止了Fe2+的积累，即消除了电极极化作用，从而使电化学腐蚀过程迅速

9、进行，金属遭受严重的腐蚀。而细菌恰在这个过程中很快地繁殖，故这种细菌的存在是很危险的。土壤腐蚀微生物腐蚀的防护措施01u通常从腐蚀角度考虑比从微生物学角度考虑为多，要完全消灭腐蚀性微生物是很难实现的。目前的微生物腐蚀防护措施主要有以下几种:u1.采用杀菌剂或抑制剂能够杀死微生物的药剂为杀菌剂，只能使微生物处于不活动或不生长状态的药剂为抑制剂。应根据有效性、经济性、环保性等因素合理地使用杀菌剂或抑制剂。u2.改善环境条件，控制细菌的生长如能减少细菌的有机物营养源或者除去代谢物质，就有可能控制细菌的活动。土壤腐蚀微生物腐蚀的防护措施01u3.使用表面涂(镀)层采用金属镀层(如电镀铬)与涂层(如涂锌)或非金属涂层，可以使金属制品表面光滑，以减少细菌的聚集。u4.阴极保护将阴极保护与涂镀层联合使用，同样可以达到控制微生物腐蚀的目的。土壤腐蚀了解土壤腐蚀的特征熟悉土壤腐蚀的原理了解土壤的防护措施了解微生物腐蚀的相关知识小节01大气腐蚀