现代工业腐蚀与防护
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第三节 腐蚀形态分类

一、全面腐蚀或均匀腐蚀

金属表面几乎全面和均匀地遭受腐蚀称为全面腐蚀或均匀腐蚀。

二、局部腐蚀

金属表面只有一部分遭受腐蚀而其它部分基本上不腐蚀的称为局部腐蚀。局部腐蚀又可分为以下几种。

(1)电偶腐蚀

电偶腐蚀是由两种腐蚀电位不同的金属在同一介质中相互接触而产生的一种腐蚀。腐蚀电位较正的金属为阴极,电位较负的为阳极。阳极金属的溶解速率较其原来的腐蚀速率有所增加,阴极金属则有所降低。这种腐蚀是由不同的金属组成阴极、阳极,因此称电偶腐蚀,又称双金属腐蚀;又因其在两金属接触处发生,所以又称接触腐蚀。它是由宏观电池引起的局部腐蚀。如凝气器的铜管及其花板、不同材质管道连接处都可能发生这种腐蚀。

(2)点蚀

点蚀又称小孔腐蚀,是一种极端的局部腐蚀形态。蚀点从金属表面发生后向纵深发展的速率大于或等于横向发展的速率,腐蚀的结果是在金属表面上形成蚀点或小孔,而大部分金属则未受腐蚀或仅是轻微腐蚀,这种腐蚀形态称为点蚀或小孔腐蚀。它常发生在金属表面钝化膜不完整或受损的部位。

(3)缝隙腐蚀

金属在介质中,在有缝隙的地方或被他物覆盖的表面上发生较为严重的局部腐蚀,这种腐蚀称为缝隙腐蚀,有时也称沉积腐蚀或垫衬腐蚀。这类腐蚀与金属表面上有少量积滞溶液有关。金属重叠或金属表面有沉积物或垫衬时,或金属上有孔隙时,都可以造成少量溶液的积滞。

(4)晶间腐蚀

在金属晶界上或其邻近区发生剧烈腐蚀,而晶粒的腐蚀则相对很小,这种腐蚀称为晶间腐蚀。腐蚀的结果是合金的强度和塑性下降或晶粒脱落,金属破碎,设备过早损坏。晶间腐蚀是由于晶界区有新的相形成,金属中某些合金元素增多或减少,晶界变得非常活泼而发生的。这种腐蚀不易检查,设备会突然损坏,造成较大的危害。工程技术上用的许多合金都会发生晶间腐蚀,如铁基合金,特别是各种不锈钢(Fe-Cr、Fe-Ni-Cr、Fe-Mn-Ni-Cr等)、镍基合金(Ni-Mo、Ni-Cr-Mo)以及铝基合金(Al-Cu、Al-Mg-Si)等。

(5)选择性腐蚀

合金中的某一部分由于腐蚀优先地溶解到电解质溶液中去,从而造成另一组分富积于金属表面上,这种腐蚀称为选择性腐蚀。例如,黄铜的脱锌、铝黄铜在酸中脱铝都属于这类腐蚀。

(6)磨耗腐蚀

磨耗腐蚀是腐蚀性流体和金属表面的相对运动引起的金属快速腐蚀。这种相对运动的速率很快,所以金属的损坏还包括机械磨损。金属腐蚀后,或以离子态离开金属表面,或生成固态的腐蚀产物受流体的机械冲刷离开金属表面。

磨耗腐蚀的外表特征呈槽、沟、波纹、圆孔和小谷形,还常常显示方向性。

(7)应力腐蚀

应力腐蚀包括应力腐蚀破裂和腐蚀疲劳。

应力腐蚀破裂常称SCC(Stress Corrosion Cracking),是由应力和特定的腐蚀介质共同引起的金属破裂。这种破裂开始只有一些微小的裂纹,然后发展为宏观裂纹。裂纹穿透金属或合金,其它大部分表面实际不受腐蚀。裂纹因受许多因素的综合影响而有不同的形态,微裂纹有穿晶、晶界和混合型三种。穿晶裂纹穿越晶粒延伸,晶界裂纹沿晶界延伸,混合型裂纹则穿晶和晶界两种延伸同时存在。主干裂纹之外,还有许多分支同时存在。

腐蚀疲劳是指金属在腐蚀介质和交变应力同时作用下产生的破坏。汽轮机处于湿蒸汽区的叶片可能产生腐蚀疲劳。

(8)氢损伤

金属中存在氢或与氢反应引起的机械破坏,统称氢损伤。氢损伤有氢鼓泡、氢脆和氢腐蚀。原子氢(H)是唯一能扩散至钢和其它金属的物质,分子态的氢(H2)就不能扩散渗入金属,因此只有原子态的氢才能引起氢损伤。

氢鼓泡是腐蚀反应或阴极保护产生的氢原子引起的氢原子大部分复合成氢分子逸出,有一部分扩散到金属内部,当扩散到金属内部某一空穴内,氢原子复合成氢分子,氢分子不能扩散,就在空穴内积聚,在金属内部产生巨大压力,导致金属材料破坏。

氢脆是氢扩散到金属内部使金属产生脆性断裂的现象。

氢腐蚀是由于氢与金属中第二相(例如合金添加剂)交互作用生成高压气体,引起金属材料的脆性破裂。

三、腐蚀环境分类

(1)干腐蚀

干腐蚀可以分为失泽和高温氧化两种。

失泽指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)湿腐蚀

湿腐蚀指在液体或者具有导电能力的溶液环境下发生的腐蚀。湿腐蚀可以分为大气腐蚀、海水腐蚀、微生物腐蚀、电解质溶液中的腐蚀、非电解质溶液中的腐蚀。其中,大气环境(尤其是海水条件下的大气腐蚀)下湿腐蚀已经成为工业领域的一大关键技术难题,急需可靠的技术来进行控制。

由于工业环境的复杂性,湿腐蚀成了工业设备的主要腐蚀形式。