分析电偶腐蚀的原理与特点

电偶腐蚀是金同构件中常见的一种电化学腐蚀，一般发生于电解液环境中的两种不同金属或合金之间,也称为接触腐蚀或双金属腐蚀吧。在工程应用中,基于对材料性能和功能要求.以及对构件成本的考虑,常常需要将两种或多种材料配合使用,采用焊接、铆接或螺栓紧固等形式组成连接件。

就结构件而言，若连接防腐不当，材料使用寿命下降，会导致系统构件在使用周期结束前发生严重的腐蚀损害。如运输管道系统中法兰等零部件连接处，海洋油气平台管道、西气东输埋地管道和核电厂海水管道的连接部位，极易发生电偶腐蚀，导致管道设备受到破坏引起泄漏事故，易造成严重的土壤环境、大气和海洋水资源污染等150。电偶腐蚀行为不仅会促使金属材料腐蚀进程加速、产品或构件使用寿命降低等问题，在实际服役过程中还会因为个别零件的电偶腐蚀，使整个系统的服役寿命降低，对经济安全造成巨大威胁，腐蚀状况严重的还可能会引起人员伤亡事故。

在腐蚀性环境下，金属材料与导电非金属材料.相连接也极易发生电偶腐蚀。电偶腐蚀的主要研究热点:一是实验研究异种材料接触是否会发生电偶腐蚀以及腐蚀程度和影响因索0叫;二是从电偶腐蚀发生条件和影响因素出发，采用不同防腐技术对金属材料电偶腐蚀进行预防和控制101。然而实际服役环境更为复杂，-些可能在大气环境中没有表现明显电偶腐蚀的金属构件在其他环境，如深海环境中则会发生明显的电偶腐蚀,事实上,还有很多特殊环境条件对金属材料电偶腐蚀的影响有待研究。

1、电偶腐蚀原理

电偶腐蚀本质上是两种电极电位不同的金属、合金或非金属材料(如碳纤维复合材料)相接触构成的宏观原电池腐蚀。在腐蚀性溶液中,接触区域电偶对阳极材料首先发生溶解，腐蚀速率升高,阳极材料溶解速度相对加快,腐蚀受到促进作用;而阴极腐蚀过程受到保护,电偶腐蚀速率减慢凹。以金属材料为例，异种金属材料发生电偶腐蚀基本原理如图1所示。在该电化学腐蚀电池中,电位较低金属材料作为腐蚀原电池阳极，阳极金属材料失去电子后阳离子通过腐蚀介质到达阴极材料表面;电位相对较高金属材料作为阴极，阴极反应一般是氧的还原或析氢过程叫。由此可知产生电偶腐蚀需具备3个必要条件叨:第一,两电极存在电位差,采用不同的金属或合金材料作为阴阳极;第二,存在电子通道,阴阳极直接或间接实现电接触;第三,存在离子通道,两电极处于同一腐蚀性电解质溶液中。

研究表明,在某-相同腐蚀介质下,组合件电偶腐蚀敏感性与电极电位差有很大关系，两者之间电位差是产生电偶腐蚀的必要条件和主要驱动力,也是判断电偶腐蚀倾向的热力学判据吗。当两种金属材料的电极电位差存在较小差异，一般小于阈值电位差50mV时发生电偶腐蚀可能性较小，如铸铁和钢、青铜和黄铜接触就可以不考虑电偶腐蚀效应;若两者实际电位差值≥0.25V时，金属材料连接区域将会发生明显的电偶腐蚀效应。

2、电偶腐蚀特点

工程应用中金属材料与其他结构件材料配套使用不可避免，电偶腐蚀几乎遍布航空、舰船、桥梁、管道、建筑、高速公路和医疗器械等各大领域。根据腐蚀外观形态观察可知，电偶腐蚀属于局部腐蚀的一-种,腐蚀主要集中发生在金属材料表面局部区城,宏观上易于判别，文献[24]描述了管道系统中发生的电偶腐蚀现象，.可知,在碳钢管和黄铜阀的连接部位腐蚀最为严重。

电偶腐蚀不仅会加速材料腐蚀进程还会引发其他一系列局部腐蚀，比如点蚀继隙腐蚀、应力腐蚀和氢膽等凹,进一步加重 腐蚀损害,直至设备失效。镁1铝合金电偶腐蚀对比实验表明，电偶腐蚀效应加速了镁合金的全面腐蚀，连接处外围铁合金表面腐蚀坑加深四。2E12铝合金与不锈钢偶接处与非偶接处腐蚀形貌差异明显，非偶接时铝合金试样表面腐蚀程度较低，偶接处2E12铝合金在电偶因素作用下表面发生严重剥蚀，次表面出现明显的腐蚀孔洞并伴有二次裂纹,应力腐蚀开裂现象加重叼。文献[28]描述了黄铜与B10铜镍合金偶接后电偶腐蚀与非偶接处的腐蚀形貌，电偶腐蚀效应明显加刚黄铜栓状和层状脱锌腐蚀。在3.5%NaCl溶液中, 7B04铝合金与TA15钛合金偶接，导致铝合金电位升高达到点馆电位，加速7B04铝合金点蚀的产生和发展。

3、结语

（1）应加强注重金属材料自身结构因素和实际工况条件下外部环境因素对电偶腐蚀的综合影响,并对特殊环境下三电偶体系以及多金属电偶体系腐蚀进行深人探索。

（2）改进传统电偶腐蚀防护措施，研制新型电偶腐蚀防护技术，将传统的电偶腐蚀防护技术与新型防腐技术进行对比研究;同时考虑将多种防护措施结合使用,保证桐接件的长期有效防护。

（3）研究电磁场环境下不同材料间电偶腐蚀防护机理,探寻磁场强度、磁场取向和工频磁场对电偶腐蚀影响规律,设计新型磁场防腐装置,采用电磁场物理防护技术实现装备结构件安全可幸服役。