电化学腐蚀(6篇)

电化学腐蚀篇1

关键词：吸氧腐蚀；析氢腐蚀；pH；电极电势

文章编号：1005–6629(2012)5–0047–02中图分类号：G633.8文献标识码：B

1问题提出

钢铁腐蚀是中学化学教学中的重要知识点，也是高考的热点内容之一，在最近几年各地的高考中均有涉及。钢铁腐蚀主要指电化学腐蚀，一般分为两种类型，即析氢腐蚀和吸氧腐蚀。在教学中，教师往往围绕这两种反应展开有关原理、发生条件等的讨论，但很多教师告诉学生的观点是：“钢铁在酸性条件下发生的是析氢腐蚀，在碱性或中性环境下发生的是吸氧腐蚀”。而对于这个结论，已有不少教师提出了质疑，如2011年《化学教育》第6期“实验探究钢铁的腐蚀”一文，作者便通过实验论证得出了“钢铁在碱性或中性环境下发生吸氧腐蚀；在酸性环境下有析氢腐蚀，同时也有吸氧腐蚀”的结论[1]。那么，析氢腐蚀和吸氧腐蚀的发生条件应如何界定？依据是什么？本文针对析氢腐蚀和吸氧腐蚀发生条件展开讨论，从理论探讨和实验验证两个角度出发来验证和纠偏已有观点，为教学及相关研究提供借鉴。

2理论推断

首先，通过对析氢腐蚀和吸氧腐蚀电极电势的计算来比较两者正极电势的高低，进而推断在一定环境中反应发生的难易度。计算过程如下：

假设腐蚀发生在室温250℃酸性环境中，则

析氢腐蚀正极电极反应为2H++2e-H2，

E1=E?+lg

吸氧腐蚀正极电极反应为O2+4H++4e-2H2O，E2=E?+lg×c（H+）4负极发生的电极反应为Fe2++2e-Fe(s)，E3=E?+lgc(Fe2+)

上述3式中，E1，E2分别代表析氢腐蚀正极电势及吸氧腐蚀正极电势，E3代表负极电势。E?为标准电极电势，经查阅：三者分别是0、+1.23V、-4402V[2]。p?为标准大气压（1.013×105Pa），若pH2，pO2均为1.013×105Pa，则前面两式可以表述为：

E1=E?+lgc(H+)2=E?+0.0591lgc(H+)

=(-0.0591pH)V

E2=E?+lgc(H+)4=E?+0.0591lgc(H+)

=(1.23-0.0591pH)V

可见，两种类型的腐蚀，其正极电势都是关于pH的一次函数。当溶液中Fe2+的浓度为10-5mol/L，认定腐蚀即已发生，此时负极电势E3=-0.558V，与pH无关。若把pH作为横坐标，电势E作为纵坐标，则可以得到如图1所示的电势-pH关系图（线A代表E2，线B代表E1，线C代表E3）：

由图1可得如下结论：

（1）在相同pH条件下，吸氧腐蚀正极电势始终大于析氢腐蚀正极电势，也即在相同条件下吸氧腐蚀比析氢腐蚀更易发生。

（2）随着pH的不断增大，不论是那种类型的腐蚀，其正极电势都不断降低，也即腐蚀变得更加困难。

（3）在强酸性溶液中，析氢腐蚀正负极存在较大的电势差。随着pH的升高，电势差不断减少，在中性或弱碱性条件下，两极电势几近相同。说明析氢腐蚀主要在强酸性环境中发生，而吸氧腐蚀在酸性、中性及碱性条件下都能发生。

3实验分析

3.1对已有实验现象的验证

“实验探究钢铁的腐蚀”一文中，作者通过实验验证了析氢腐蚀和吸氧腐蚀的发生条件，得出结论：“钢铁在酸性环境下既有析氢腐蚀又有吸氧腐蚀。若酸性较强以析氢腐蚀为主，酸性较弱以吸氧腐蚀为主。酸性或碱性条件下的吸氧腐蚀比中性环境下更快。”

实验步骤如下：在两个锥形瓶中分别加入等量的铁粉和碳粉的混合物，并在两者之间用装有红墨水的U型导管连结。锥形瓶中分别滴加醋酸溶液、氢氧化钠溶液和氯化钠溶液以创造酸性、碱性和中性环境。在实验1中，两锥形瓶分别滴加醋酸溶液和氯化钠溶液，观察U型导管水柱的位置，发现在酸性条件下刚开始以析氢腐蚀为主，一段时间后以吸氧腐蚀为主，并且酸性条件下吸氧腐蚀比中性条件下更快。这点和本文上述分析结论基本吻合。那么，为什么刚开始以析氢腐蚀为主而吸氧腐蚀并不明显呢？可以从吸氧腐蚀的微观过程加以解释：

（1）氧气穿过空气-溶液界面进入溶液；

（2）在溶液对流作用下，氧分子迁移到正极表面附近；

（3）在扩散层范围内，氧分子在浓度梯度作用下扩散到正极表面；

（4）在正极表面氧分子发生还原反应，也叫氧的离子化反应。

因此，吸氧腐蚀受氧气浓度影响较大，若水膜厚度较厚，则正极周围氧气浓度较低，氧气由空气-溶液界面扩散到正极的时间也相对较长。经研究表明铁在浓度为0.5mol/L的硫酸溶液的薄膜下，吸氧腐蚀比析氢腐蚀大100倍；而当铁全浸在同样浓度的硫酸溶液中时，析氢腐蚀却比吸氧腐蚀大许多倍[3]。正因为加入的醋酸较多，酸膜较厚，导致实验刚开始时，电极上氧气浓度极低，析氢腐蚀占据优势。

3.2对已有实验现象的质疑

在实验2中，作者将原本加醋酸的锥形瓶改为加入氢氧化钠溶液，其他条件不变，得出了在氢氧化钠溶液（碱性环境）中吸氧腐蚀比在氯化钠溶液（中性环境）中更快的实验结论。对此结论，笔者产生较大质疑。首先从电势-pH图上看，pH越大，正极电势越低，所以碱性条件下钢铁的腐蚀会变慢。其次有资料表明，Cl-能较易穿透铁的钝化膜从而加速腐蚀[4]。由此，笔者设计实验对此进行了验证，实验装置如图2所示：

实验步骤：

（1）左右2个锥形瓶分别加入等量的碳粉和铁粉。

（2）左边的锥形瓶加入饱和NaCl溶液，右边的锥形瓶加入等量的饱和NaOH溶液。

（3）橡皮管中加入少量水，并连接两锥形瓶。

实验现象：一段时间后，左端导管出现一段明显的水柱，说明左边锥形瓶中的吸氧腐蚀更快。

实验结果和理论分析完全一致，即碱性条件下的吸氧腐蚀速率比中性条件下更慢。此实验结论与作者上文实验结论不一致，笔者推测可能是其实验的锥形瓶（滴有饱和氯化钠溶液）装置气密性不好使得外界空气进入锥形瓶中导致气压下降不明显所致。

4结论

综上分析，钢铁的电化学腐蚀实际上是相当复杂的过程，无论在酸性、中性还是碱性条件下吸氧腐蚀都是存在的。而析氢腐蚀则主要发生在H+浓度较大的环境中。因此，不能简单地说，“钢铁在酸性环境下发生析氢腐蚀，在碱性或中性环境下发生吸氧腐蚀”。虽然在日常的教学过程中我们也不需要向学生介绍腐蚀快慢方面的机理，但是在给出结论时，一定要注意结论的科学性和严密性，以免造成学生认知上的偏差。在教学科研当中，教师也需要从理论和实践两个方面加强自身的能力和水平，一方面有助于提升自己的专业素养，另一方面可以为教学做更好地指导。

参考文献：

[1]唐敏.实验探究钢铁的腐蚀[J].化学教育，2011，32（6）：58~59.

[2]曹锡章，宋天佑，王杏乔等.无机化学.第3版[M].北京：高等教育出版社，1994：495~509.

电化学腐蚀篇2

关键词：电化学腐蚀化学腐蚀接触腐蚀双金属电偶腐蚀防腐蚀

中图分类号：K826.16文献标识码：A文章编号：

腐蚀是材料与其环境间的物理化学作用引起材料本身性质的变化。金属腐蚀是指金属与其所处环境间发生物理化学作用，导致金属性能的改变，并常使金属功能、环境或制作产品的工艺系统遭到破坏。

金属腐蚀有化学腐蚀和电化学腐蚀两种，在腐蚀过程中伴有电流产生的腐蚀，叫电化学腐蚀。两种不同的金属接触时发生的电化学腐蚀，这种腐蚀即为接触腐蚀，又称电偶腐蚀。《金属腐蚀及防护术语和定义》GB10123-88第4.6条双金属腐蚀bimetalliccorrosion定义为：“由于不同的金属或其它电子导体作为电极而形成的电偶腐蚀”。

一、电化学腐蚀的形成原理：

电化学腐蚀是由于金属及其合金在周围介质的电化作用下而引起的腐蚀，实质上是金属表面形成许多微小的短路原电池的结果。

金属中或多或少会含有某些杂质，不同的金属有不同的电位，同一种金属内的不同组成物也有不同的电位。当金属与某一种导电的溶液接触时，就会出现电位差，使溶液中出现电子流；在这种作用下，比较活泼或不太耐腐蚀的金属的腐蚀程度一般会加剧，电阻较大的金属的腐蚀程度会相应减弱；电阻不大的金属成为阳极，电阻较大的金属成为阴极；通常情况下阴极部分腐蚀非常少，而电位低的阳极的金属首先被腐蚀。

二、幕墙工程中常见金属材料的活泼性能：

幕墙工程中大多数金属材料是合金，下表1为幕墙工程中常用的金属及合金材料实际电位序：

表1在饱和空气、中性海水中一些金属和合金的实际电位序

在实际应用中，如果金属和合金的电位序很接近，造成腐蚀的危害程度不大，表1序列中离得越远，产生的电位越大，极化腐蚀的风险就越大，举例来说，不锈钢与铜接触时，比与铝或镀锌钢接触时的危险要小。

电化学腐蚀一般可分为大气腐蚀、在电解质溶液中的腐蚀和土壤腐蚀三种情况。大气腐蚀为幕墙工程金属结构腐蚀的主要腐蚀形式。对钢结构来说，腐蚀的速度主要与空气的相对湿度有关。实验和经验证明，常温下，钢材的腐蚀临界湿度为60％～70％。也就是说，当大气的相对湿度小于60％时，钢的大气腐蚀是很轻微的，但当大气相对湿度超过60％时，钢的腐蚀速度会明显增加。同时，钢材的腐蚀速度还与大气中所含的污染物成分和数量有关。

三、幕墙工程中电化学腐蚀的外在影响：

1、环境影响：环境的性质和侵蚀性很大程度决定了电化腐蚀的等级，一般情况下，电化腐蚀率将随着环境侵蚀性的提高而大幅度提高。

2、距离作用：由于电流的作用，通常在最靠近接头的地方被加速腐蚀，侵蚀性随着离该点的距离增大而降低。受电化腐蚀影响的距离视溶液的导电性而定，电化腐蚀最有可能在两种不同金属或合金的接头附近发生，比如说，焊接接头通常比一种凸缘连接更有可能发生腐蚀。

3、面积作用：电化腐蚀另一个重要的因素是面积作用或阴阳极面积之比。一个大面积的阴极和一个小面积的阳极构成一种不合适的面积比率，在阳极区的电流密度越大，腐蚀速率越大。这种面积作用可通过下面的试验得到证明，在一侧，钢板用铜铆钉铆接，在另一侧，铜板用不锈钢铆钉铆接，将它们都浸没在海水中，一段时间过后，钢板稍微有些腐蚀，铜板上，钢铆钉完全被腐蚀。

四、金属腐蚀等级标准：

根据《工业建筑防腐蚀设计规范》（GB50046-2008）对腐蚀性分级的规定，各种介质对金属材料长期作用下的腐蚀性，可分为强腐蚀、中等腐蚀、弱腐蚀、微腐蚀四个等级。各种介质对金属材料的腐蚀性等级应严格按《工业建筑防腐蚀设计规范》（GB50046-2008）的规定执行。

五、金属腐蚀的防护方法：

为防止或减少金属的腐蚀并延长其使用寿命而采取的各种措施，称为防护方法。使用绝缘性的保护层把金属与腐蚀介质隔离开来，消除产生腐蚀原电池的条件，即采用防护层的方法防止金属腐蚀是目前应用得最多的方法。常用的保护层有金属保护层、化学保护层、非金属保护层三种。

1、金属保护层：

金属保护层是用具有阴极或阳极保护作用的金属或合金，通过电镀、喷镀、化学镀、热镀和渗镀等方法，在需要防护的金属表面上形成金属保护层（膜）来隔离金属与介质的接触，或利用电化学的保护作用使金属得到保护，从而防止了腐蚀。在幕墙工程中常见为钢材热浸镀锌、铝合金型材的电泳涂漆、粉末喷涂、氟碳漆喷涂等等。

2．化学保护层：

化学保护层是用化学或电化学方法使金属表面上生成一种具有耐腐蚀性能的化合物薄膜，以隔离腐蚀介质与金属接触来防止对金属的腐蚀。例如钢铁的氧化（发兰）、铝的电化学氧化。

3．非金属保护层：

非金属保护层是用涂料、塑料和搪瓷等材料，通过涂刷和喷涂等方法，在金属表面形成保护膜，使金属与腐蚀介质隔离，从而防止金属的腐蚀。

六、幕墙工程设计中，关于双金属腐蚀的具体方法：

在幕墙工程设计中，应根基具体情况选用适当的金属腐蚀防护方法。

1、在进行工程设计时，在选材方面应尽量避免由异种材料或合金相互接触。若不可避免时，应尽量选择在电偶序中位于同组或位置相近的金属或合金。

2、要避免大阴极和小阳极面积比的组合。

3、施工中可考虑在不同金属的连接处或接触面采取绝缘措施（尼龙垫），避免不同金属的直接接触。

4、采用适当的涂层或金属镀层进行保护。但使用涂层时必须十分小心谨慎，必须把涂料涂覆在阴极性金属上，这样可显著减小阴极面积；如果只涂覆在阳极性金属上，由于涂层的多孔性或局部涂层脱落，必然产生严重的大阴极和小阳极组合的有害局面。在使用金属镀层时，必须注意金属间的电位差。

5、设计时选用容易更换的阳极部件，或将它加厚以延长使用寿命。

6、采用电化学保护方法，即使用外加电源对整个构件实行阴极保护或安装一块电极电

位比被保护的两种金属更负的第三种金属。

明白双金属腐蚀的原理并有效的克服它是幕墙设计中很重要的一个环节。比如说幕墙主

电化学腐蚀篇3

【关键词】电厂化学；处理设施；防腐蚀；常见问题

近几年我国电厂的工业生产水平和生产质量不断提高，但在生产过程中由于各种腐蚀现象的出现，不但降低了生产质量，还影响了生产效率。其中在电厂化学水处理设施中酸碱中和池、沟道等都极易被腐蚀，最终对整个生产流程造成影响。在电厂化学水处理设施中腐蚀是一种很普遍的现象，但是对工业生产具有很重要的影响。所以，需要对电厂化学水处理设施的腐蚀问题进行仔细研究，加大对渠道、排水管等易腐蚀部位的抗腐蚀性建设，并研究酸碱反应储存器的腐蚀问题，通过研究和分析腐蚀的特点和共性，制定出合理的应对措施和解决方案，为电厂工业建设提供依据。

1循环水加酸系统产生的腐蚀

在电厂的工业生产中，很多电厂采用在阻垢剂中添加硫酸来处理浓缩倍数大于2.5的循环水，这样就腐蚀了系统的零部件，降低了工作的生产效率。

1.1系统设备安装过程中的腐蚀

在电厂化学水处理设施中，设施的安装工艺对生产影响很大，安装工艺的质量决定管理生产的效率。如果安装工艺不合格将会使后期的使用受到严重影响，甚至会使化学水处理设备产生泄露或者腐蚀等现象。例如：在做灌水试验时，需要等水箱就位后，等基础沉降稳定后再进行，然后将管道连接起来。否则会因管道太细沉降不均导致管子拉断，出现泄露等。在进行管道布置时，尽量考虑安装明管，注意防锈和保温工作。

1.2材料选择的腐蚀

很多电厂在储存浓硫酸时一般会采用耐腐蚀性好的碳钢来制作的贮罐，在V阀门、法兰等接合面处采用聚四氟乙烯和铅质垫片来处理，不使用橡胶垫。因为浓硫酸的强氧化性可以使橡胶的整体结构发生改变，加快老化速度。一般会对垫片的安装进行规定，但很多电厂违规操作，在罐内添加衬胶层，最后衬胶层脱落后导致阀门和管道堵塞，产生不良效果。

1.3药物添加时的腐蚀

在加酸系统中需要采用计量系统，一般采用计量泵系统来对硫酸进行计量，可以保证加药的浓度和加药的数量，还可以准确的控制循环水的酸碱度，其在系统中起着至关重要的作用。如果计量系统出现故障，利用阀门进行控制硫酸的量，硫酸会自流，这样很容易出现阀门故障。这样不但控制不了硫酸的量，还不能确定酸碱度，对PH不能有效预警，硫酸进入循环水，使其发生腐蚀现象。所以，需要依靠计量泵系统来进行加药。

2电厂化学水处理设施防腐蚀常见问题

在电厂的化学水处理中，酸碱的用量的多少和搅拌的情况都会影响到酸碱中和池的自身状态，就会使酸碱中和池内溶液的酸碱度超出规定的范围，产生较强的腐蚀性。但现在很多电厂都是采用酸碱中和池来处理废液，所以对中和池和排放沟道的防腐能力必须要提高。在该腐蚀性问题中主要是地面的凹陷和防腐蚀层的损坏等给生产带来极大安全隐患，其中主要通过以下方法来改善。

2.1对混凝土的基层腐蚀修复不够彻底导致的腐蚀问题

当酸碱中和池已经发生过渗漏进行修复时，首先要将防腐蚀层打开，检查浸泡在周围地基图层上的腐蚀性液体的情况。若地表下有很强的腐蚀性物质，需要先对混凝土进行修复和整理，然后在建立防腐层，该工序至关重要，直接影响到修复工作的进行。

2.2布局和设计不合理产生的腐蚀问题

凝结水在进行设计时，会将中和池的有关设施布置在车间内，为了通过验收，将其跟机械安置在一起，上面盖上厚水泥板，以至于在出现腐蚀问题时很难发现。在生产几年后发现中和池、排污沟和地基腐蚀现象已经非常严重，到了必须更换的地步，损失较大。

所以，需要从设计和施工开始，做好设计，严格施工，不要将中和池安置在车间的基础设施的位置，中和池的上面尽量不设置盖板，如果必须要盖板，就采用栅格盖板，便于检查腐蚀问题，并进行修整。

2.3勾缝和块材结合层厚度不合要求产生的腐蚀问题

某电厂酸碱反应池因酸碱物质的渗透导致混凝土腐蚀严重，最终出现塌陷事故，在检查翻新时发现反应池底的防腐材料能达到要求，但抗腐蚀建材和地面层没有抗腐蚀物质，利用普通的抗腐蚀物质设置在建材间，达不到标准。

所以灌溉的防腐蚀物质不能运动也就无法填满整个材料间的空隙，长此以往，使得酸碱反应池的废水顺石材间的缝隙留到混凝土上，导致混凝土出现腐蚀孔，最终出现地基塌陷的现象。

3针对化学水处理设施的腐蚀采取的对策

（1）在电厂化学水处理设施中的车间和酸碱平台，一般采用的是铁质的材料，该铁质材料容易被腐蚀。在改进过程中可以利用新型的材料来替代铁质材料，比如用挤拉式的玻璃钢材，该材料不但抗腐蚀性强，还具有很长的使用寿命，减少钢制平台的维护工作量，提高工作效率，增加企业的收益。

（2）酸碱测量间的腐蚀问题。1）酸碱测量间内物质的挥发；2）酸碱测量间物理变化和化学变化产生的酸雾等；这些物质的产生长期以来会对墙壁四周产生腐蚀。根据的该项目的设计要求在墙壁上涂刷一层抗腐蚀能力好的防腐物质，避免窗和门等易腐蚀的部位，尽量避免在内部设置开关等部件。

（3）储存酸类物质的容器很容易产生腐蚀性问题。所以需要对储存酸类物质的容器进行检查，防止浓盐酸和浓硫酸对其腐蚀而产生一些腐蚀锈迹，导致容器的完整性受到破坏。

（4）很多电厂的酸碱反应池采用大于30mm的大理石或者耐酸性较强的转头作为抗腐蚀物质，按照规定，该抗腐蚀材料的融合度可以在10～15mm之间，被灌溉的抗腐蚀性物质具有很强的黏性，避免了酸碱物质的泄露。在施工中，若设计人员和施工人员重视防腐物质的灌溉和形成，避免出现贪小利的偷工减料行为，严格按照施工要求和施工规范进行施工，就会杜绝此类现象的发生。

4结束语

近几年来我国的电厂企业的生产效率不断提高，生产技术和上产水平也有所发展，但由于电厂化学水设备具有的特殊性，使得在生产过程中很难避免腐蚀性问题。所以，要求我们认真对待电厂化学水处理设施的防腐蚀性问题，在设计和施工的过程中加强控制。运行过程中，做好化学水处理设备腐蚀的预防，积极地对待各种腐蚀现象，制定合理的方案来解决腐蚀问题。提高在技术和管理方面的认识，尽最大可能来提高防腐蚀的技术水平，保证水处理设施的完整性，提高电厂工作的效率。

参考文献：

[1]张芳芳.火电厂化学水处理设施防腐蚀工艺常见问题及对策[J].绿色科技，2011（04）.

[2]印胜伟.电厂化学水处理地沟腐蚀渗漏处理方法[J].腐蚀与防护，2011（11）.

电化学腐蚀篇4

江苏省扬州市一家工业气体有限公司的乙炔厂，建成投运于1989年5月，历次在用压力容器定期检验，以及在用设备巡回检查中，在用压力容器一直未见异常。但是，最近进行的一次在用压力容器定期检验，发现该公司乙炔生产系统中的4台高压干燥器的相同部位，都存有不同程度的大面积腐蚀情况。

4台高压干燥器均为同一压力容器制造单位生产，设计压力9.98MPa，设计温度150℃，腐蚀裕度2mm，筒体材质为20#无缝管，壁厚16.0mm，材质为碳素结构钢；上封头为平盖，壁厚34.0mm；下封头为椭圆形封头，壁厚16.0mm；内直径为161.7mm，使用温度60℃，使用压力2.5MPa，介质为乙炔；支撑为位于容器上部宽70mm两半圆钢板夹持固定的支撑。

自高压干燥器使用以来，历次在用压力容器定期检验和设备维修保养过程中，从未对钢板夹持支撑进行过拆卸。本次定期检验时，发现其中一只容器的钢板夹持支撑已有不同程度的腐蚀破损，从破损处对夹持部位锈蚀的筒体进行清理时，发现夹持支撑覆盖下的筒体腐蚀更为严重。因此，决定拆除夹持支撑钢板进行进一步检查。

在4台高压干燥器的筒体外表面，距离上环缝100mm处以下，约70mm宽的支撑处被两半圆钢板夹持并覆盖，此处充满凹凸不平的黑色腐蚀层，局部有大面积隆起的腐蚀产物。进一步清理腐蚀层后，发现有5～8mm不同深度的环形腐蚀坑。经现场检验，判定为缝隙腐蚀造成的局部大面积腐蚀损伤。

腐蚀机理

金属的腐蚀

金属在外界环境影响下常遭受化学和电化学的作用，从而引起腐蚀失效，因此，腐蚀失效现象是普遍存在的。由于材料表面与环境介质发生化学或电化学反应，引起材料的破坏或变质称为材料的腐蚀。腐蚀的分类方法很多，常见的有以下几种分类方法。

根据腐蚀反应的机理，分为化学腐蚀和电化学腐蚀；根据腐蚀的环境，分为大气腐蚀、水和蒸汽腐蚀、土壤腐蚀、化学介质腐蚀等。

根据腐蚀的形态，总体上可分为两大类：均匀腐蚀和局部腐蚀。局部腐蚀又分应力腐蚀破裂、点蚀、晶间腐蚀、电偶腐蚀、缝隙腐蚀及冲刷腐蚀（磨损腐蚀）、选择性腐蚀、氢损伤和腐蚀疲惫等。其中，局部腐蚀主要局限于微小区域中，腐蚀速度通常要比均匀腐蚀大得多，而且难以发现，常常是突发性和灾难性的，可能引起各类事故。因此它的危害要比均匀腐蚀大得多。局部腐蚀破坏约占腐蚀破坏的70%。

缝隙腐蚀

在腐蚀介质中的金属材料，由于金属与金属或金属与非金属之间存在特别小的缝隙，造成缝内介质处于滞流状态而发生的一种局部腐蚀形态，称为缝隙腐蚀。缝隙腐蚀一开始就在缝隙条件下受闭塞电池的作用，由于几何形状的限制或腐蚀产物的覆盖，腐蚀介质的扩散受到了很大限制，从而形成了局部平衡的“闭塞电池”。同时，在闭塞电池的内部，介质成分与整体介质有很大差异，这种介质的不均匀性导致了缝隙腐蚀。从电极电位来看，发生和发展缝隙腐蚀的电极电位比较低。

腐蚀原因分析

腐蚀环境分析

该压力容器使用单位为乙炔生产企业，使用碳化钙（电石）水解生成乙炔的工艺生产乙炔。生产乙炔的电石中含有少量硫化钙、砷化钙、磷化钙等物质，跟水作用时生成硫化氢、砷化氢、磷化氢等有特殊气味的气体。因而，压力容器使用环境中含有一定的硫化氢、磷化氢、砷化氢等介质。同时，该单位靠近京杭大运河长江入水口附近，周围空气相对湿度较大，每年的梅雨季节空气尤为潮湿，为缝隙腐蚀创造了外部条件。

腐蚀成因分析

为了支撑容器的重量，位于容器上部、宽70mm两半圆钢板夹持固定的支撑，与容器筒体外表面之间连接较为紧密（一般发生缝隙腐蚀的敏感缝隙宽度是在0.025～0.1mm范围），并且容器长期在室内运行，周围空气相对湿度较大，缝隙内介质停滞难以流动，因此极易形成潮湿的水膜。同时，空气中含有一定量的酸性介质，在这层水膜中，形成电解质溶液。这样一来，就在缝隙间的金属表面形成一种微电池，也称腐蚀电池，从而产生电化学腐蚀。

防范措施

缝隙腐蚀，主要是由于缝隙的存在，导致介质的电化学不均匀引起的。所以，对于缝隙腐蚀的防止，主要应做好以下防范措施。

电化学腐蚀篇5

关键词输油管道；腐蚀与防护；涂层；保护

中图分类号U17文献标识码A文章编号1674-6708（2012）67-0141-02

在油品运输领域，管道运输节能环保高效的特点日益突显。但大多采用无缝钢管、螺旋焊缝钢管和直缝电阻焊钢管材质的输油管道，通过埋地或跨越时架空两种方式敷设，输油管道都会遭到所输油品和周围介质接触发生化学作用或电化学作用等而引起其表面腐蚀。这不仅缩短输油管道的使用寿命，还可能引发油品泄漏等污染环境事故，甚至会因腐蚀而使整条管线失效，笔者过很多管道已运行四十年之久，输油管道的长年运行，因管线腐蚀而引起的经济损失越来越大。研究管道腐蚀发生的原因，以及采取有效的防护措施，有十分重要的实际意义。

1腐蚀类型

腐蚀是金属和周围环境发生化学或电化学反应而导致的一种破坏蚀，腐蚀是一种化学过程，而且大多都是电化学过程。输油管道根据其腐蚀过程的不同特点，主要分为化学腐蚀和电化学腐蚀两种。

1.1化学腐蚀

输油管道表面与所接触氧化剂直接发生纯化学作用而引起的破坏。过程中金属与氧化剂之间直接进行电子的传递，没有电流产生。例如，金属在空气中，表面上会生成相应的化合物。此外，在油品中的多重硫化物、有机酸及其氧气等对金属输油管道也会产生化学腐蚀。

1.2电化学腐蚀

输油管道电化学腐蚀是指金属管道和与其接触的可电解介质作用，金属表面形成原电池作用而引起的腐蚀。金属管道与含有水分的大气、土壤接触时，含水分的大气、土壤都会形成不同浓度的电解质溶液，金属本身由于含有杂质，由于铁元素和杂质元素的电位不同，会形成原电池反应，由下列三个环节组成：

1）在阳极，金属溶解，变成金属离子（FeFe2++2e）进入溶液中；

2）阳极电子流向阴极；

3）电子被溶液中能够吸收电子的阴极所接受。大多数情况下，在酸性介质中，H+与电子结合形成H2；在中性或碱性液中，O2在溶液中与电子结合生成OH-。

以上3个环节缺一不可，三者是相互联系的，如果停止其中一个环节，则整个腐蚀过程也就停止进行。

输油管道除受化学腐蚀和电化学腐蚀外，还不同程度的遭到杂散电流腐蚀、物理腐蚀和微生物腐蚀等，坚定输油管道腐蚀的因素主要为金属的本性与接触介质两个方面。在管线腐蚀总体表现为管道内腐蚀和外腐蚀，输油管道管道的腐蚀情况存在以下规律：

1）管线设计规格过大，液量小，流速慢，含水高，输送距离远的管线使用周期短，穿孔频繁；

2）集输管线的腐蚀多发生在管线底部；

3）我国管线大多没有进行内防腐，采取内防的管线腐蚀要轻微的多；

4）所输油品含水、含沙、O2、CO2、硫酸盐还原菌（SRB）、Cl-等越大，腐蚀越严重；

5）不同材质的管线腐蚀差异很大。因金属中含有的MnS、Ca、Si、Mn、S等非金属夹杂物会严重影响金属的耐腐蚀性，无缝钢管一般比螺纹钢管抗腐蚀；

6）管线内流体越混乱，腐蚀越小；在管线下游层流趋势明显，管线腐蚀相对较严重。

2对腐蚀的防护

根据管道腐蚀特点和规律，我们主要从以下方面进行管道防护。

2.1合理的防腐设计

在输油管道建设立项之初，对输油任务合理核算，输油任务和管线大小匹配，不因设计规格过大而引起的流量小，流速慢等使管线腐蚀加快；

2.2选用耐腐蚀材料

在管道建设时期，管道选材和防护措施尽可能充分考虑所输油品物性及管道敷设环境，如果其含杂质和腐蚀物较大，应针对性选用抗腐蚀性强管材的管道，可行的话最好进行管道内外防腐处理。

2.3阴极保护

牺牲阳极阴极保护技术：

1）牺牲阳极阴极保护法：用一种电位比输油管道金属更负的金属或合金与管道连接在一起，形成新的腐蚀电池，依靠电位比较负的金属腐蚀溶解所产生的电流来保护输油管道。该技术一次投资费用偏低，且在运行过程中基本上不需要维护。但也因驱动电位低，保护电流调节范围窄，保护范围小，保护年限受牺牲阳极寿命的限制，需要定期更换等缺陷；

2）外加电流阴极保护法：是将外加的直流电源的负极与被保护管道相连，直流电源的正极接到另一辅助阳极，外加电流在管道和辅助阳极间形成较大的电位差，进而使被保护金属变成阴极，实施保护。其优点是保护电流可以调节，保护距离长，使用范围广，且可在恶劣的腐蚀条件下或高电阻率的环境中应用。但一次性投资偏高，且运行成本高，需要专业维护管理等特点严重制约其使用。

2.4介质处理

1）消除腐蚀物：油品中对管道腐蚀造成很大威胁的物质有水、泥沙、氧、硫化物等，在油品输送前对这些物质进行充分分离，使油品中含有最少量的腐蚀物可以很大程度上对管道腐蚀进行防护；2）应用缓蚀剂：在所输油品中添加缓蚀剂是对输油管道防护的有效措施，采用缓蚀剂防护时，系统中凡是与介质接触的金属体均可受到保护，这是任何其他防腐蚀措施都不可比拟的。由于缓蚀剂种类多样，缓蚀机理各不相同，所输油品也有多样性与复杂性的特点，因此，缓浊剂保护的应用具有严格的选择性，一定要根据油品成分和主要腐蚀物的含量设计和选择缓蚀剂，以求得合适的品种，正确的工艺，恰当的用量，从而获得较好的防护效果。

2.5表面隔离处理

在管道表面覆盖一层保护膜，使管道表面同腐蚀介质密封隔绝，阻止管线与周围介质进行化学反应或电化学反应等，从而防止管道腐蚀。防腐保护层必须与金属有良好的粘结力,防水耐蚀,机械强度高,韧性好,电绝缘性能好,涂层完整无孔等特性。目前我国在建的长输管道防腐层材料主要为少量的煤焦油瓷漆涂层和熔结环氧粉末、三层聚乙烯、双层FBE等，液态聚氨酯防腐涂料(PU)、无机非金属防腐层等也开始应用，纳米改性材料涂层成为防腐涂层发展的新方向。

输油管道腐蚀的影响因素很多，必须针对危害多管齐下，才能可以取得良好的防护效果，我国现用管道多采用涂层和阴极保护相结合的方法对管道外腐蚀进行防护，内腐蚀的防护还不很全面，很多管道没有进行内部防护。现在我国管道运输飞速发展，管道运输行业对管道腐蚀及其防护进一步提高认识，在管道建设和运行过程中，一把管道腐蚀防护做好，更好的保障管道的长效经济运行。

参考文献

[1]廖思成，等.输油管道的腐蚀及防护研究.湖南农机，2010.

电化学腐蚀篇6

关键词：油气管道；腐蚀因素；防腐处理；

中图分类号：TE973文献标识码：A文章编号：1674-3520（2014）-08-00-01

一、油气管道腐蚀的六大因素

油气管道的材质是金属，可以这样说，油气管道的腐蚀，其实也就是金属材质的腐蚀。油气管道腐蚀的因素主要集中在以下六个方面。

（一）油气管道的化学腐蚀。化学腐蚀在油气管道的腐蚀中，是常发的因素之一。油气管道的金属表面与非电解质发生化学作用，就容易对油气管道造成危害，造成这种危害的原因就是化学腐蚀。在化学腐蚀当中，因为与金属材质发生关系的物体不一样，又可以分为气体腐蚀和溶液腐蚀。气体腐蚀主要是指油气管道在气体当中，与某类物质发生了化学反应，造成了腐蚀危害，比如常说的金属管道的氧化、生锈等。而溶液腐蚀，是指油气管道在非电解质溶液当中的腐蚀，比如油气管道与汽油发生的化学作用，也容易造成油气管道的腐蚀。

（二）油气管道的电化学腐蚀。不同于化学腐蚀，油气管道与电解质也容易产生电化学作用而造成腐蚀。引起这种腐蚀的原因在于油气管道在电解质中形成了腐蚀原电池，伴随着电流的流动，就容易产生电腐蚀。油气管道埋藏在地表下面，管道与附近的土壤、水、湿冷气体的接触，容易造成外表面腐蚀，而油气管道在运输过程中，因污水、油气的作用产生的内腐蚀都属于电化学腐蚀的范畴。

（三）油气管道的应力腐蚀。应力腐蚀是在电化学腐蚀之后滋生的一种衍生腐蚀，在电化学腐蚀产生后，它会与机械、微生物等产生作用，在这种作用下，就会产生应力腐蚀，应力腐蚀虽然是一种衍生腐蚀，但它的威力也是很大的，容易造成油气管道的开断裂的情况出现，可以说应力腐蚀对于油气管道的运输安全来说，是非常大的一个挑战与危威胁。

（四）油气管道的土壤腐蚀。油气管道长期埋藏在地表下面，长期与土壤接触，很容易产生土壤腐蚀。引起土壤腐蚀的原因也比较多样，其中比较明显的是水分、空气、液体，电流等。土壤中的水分、盐类物质、空气等，在长期接触油气管道时，会让后者产生电解质的离子导电特性，造成对油气管道的腐蚀。土壤中还存在某些比较杂散的电流，这些电流流过油气管道，也容易发生电解质作用。除此之外，土壤中还富含细菌等微生物，这些微生物的新陈代谢作用，作用于油气管道，也会造成油气管道的腐蚀。

（五）油气管道在水中的腐蚀。有些油气管道安置在河海中，在水中也会造成管道的腐蚀。因为水中的溶解氧的浓度、酸碱度、水的硬度、水流快慢、水流温度等都会对油气管道造成一定的腐蚀。

（六）油气管道的大气腐蚀。对于油气管道来说，大气腐蚀也是一种常见的腐蚀，大气中含有的水分、杂质等都会对油气管道造成一定的影响。

二、有效控制油气管道腐蚀的方法

有效控制油气管道腐蚀的方法，主要应对于油气管道外部腐蚀及内部腐蚀。

（一）油气管道外防腐的方法。对于油气管道的外防腐处理，需要进行两次防护处理措施，第一层次的防护是采用防腐绝缘层，第二层次的防护是阴极保护。

1、油气管道的防腐绝缘层。给埋藏在地下的油气管道进行防腐绝缘处理，是目前油气管道防腐措施的重要一环，这种防腐处理方式可以有效地将油气管道与外部的土壤进行分离，从而杜绝管道外壁接触土壤的机会，有效保护油气管道。

2、油气管道的阴极保护。油气管道的阴极保护主要是利用外加的牺牲阳极或者外加电流，消除管道在土壤中原电池的阳极区，将管道也改造成阴极区，从而受到保护。

A牺牲阳极的方法：在油气管道上连接一个电位更负的金属或者合金，这样一来，整个油气管道就通过这样的外加法实现了阳极向阴极的转换，需要保护的管道成了阴极，也就受到了保护，杜绝了电解质的腐蚀。

B强制电流法：在油气管道中，直接将直流电的负极与油气管道相连接，同时将直流电的正极与油气管道的阳极连接，这种方式也可以使需要保护的油气管道变成阴极，从而得到保护。

（二）油气管道的内壁保护。不同于油气管道外壁长期接触土壤，油气管道的内壁主要是与石油、天然气等物质相接处。这些物质中本身包含着非常繁多的腐蚀杂质，比如溶解氧、碳化氢、二氧化碳等物质，再加上物质的流速、温度、压力等综合作用，都会造成油气管道内壁的严重腐蚀。

1、油气管道内壁界面保护。对于油气管道内壁的防腐技术来说，首先要做好油气管道内壁界面的保护。这种保护方式包括可以涂抹防腐层或者进行适当的电化学保护。

2、运输物质的降解处理。除了对油气管道进行保护外，还可以对所运输的物质进行一定程度的降解处理，可以降低石油、天然气等物质中含有的杂质，或者降低这些物质的浓度，在考虑经济效率的前提下，还可以适当增加这些的流速，来减少它们与内壁层接触的机会。

3、选用耐腐材料。不管是内壁界面的保护还是降低石油、天然气浓度的方法，都可以应用到一般的，尤其是比较短途的油气管道运输过程当中。但对于比较长途的油气管道运输，因这些管道自身的分量比较轻，因此不会在它们的内壁面进行防腐处理，而是将防腐处理着眼于提升它们的材质上，选用耐腐蚀性强的材料来制造油气管道。

三、加强油气管道腐蚀监控与管理

在油气管道的运输过程中，要加强对管道腐蚀的监控与管理，对油气管道运输实现动态监测，对周边环境比较复杂的油气管道实行特殊监测，实时监测，并将这些监测数据汇总，形成一套比较常规的监测方法。同时要加强对油气管道的腐蚀技术的管理，成了专门部门，研究开发新的防腐技术，加强管道的防腐管理，将计算机技术运用到管道防腐的监控与管道当中。

四、总结

油气管道的安全是保障我国油气生产、运输的重要环节，因此需要对管道存在的腐蚀问题，加以研究，根据腐蚀的不同成因，进行分类处理，不断改进防腐技术，不断加强管理与监控，有效保障油气管道的运输安全。

参考文献：