金属腐蚀与防护

       金属腐蚀是一种悄悄进行的破坏，却常常造成令人措手不及的恶性事故。      
       一、金属腐蚀的危害      
       重大的经济损失（停产损失、产品损失、效率损失 、产品污染 、过度设计 ）      
       灾难性重大事故（有毒物质的泄漏，造成环境污染，危及人民健康）
       资源与能源的巨大浪费
       阻碍科技进步，延缓生产发展
       对腐蚀的初步认识－实例分析
       某厂一台换热器原用碳钢制造，使用一年多以后发生腐蚀破坏。为了降低腐蚀率，将水冷器管束改为不锈钢制造。但仅仅使用半年，不锈钢管从水侧发生腐蚀穿孔。该厂使用的冷却水为处理的河水 ，水中含可溶性物质（如盐，包括氯化物）和不溶性固体物质（如泥沙）。虽然不锈钢在这种中性介质中全面腐蚀速度很小，但却可能发生孔蚀、缝隙腐蚀和应力腐蚀等多种局部腐蚀。固体物质容易在冷却管表面沉积，形成缝隙区域。
        一台新的公路槽车设计用于装磷酸，当它第一次装满酸开上公路 ，就发生泄漏。经检查酸的组成正常，制造槽车选用的不锈钢等级正确，设计和制造工艺良好，但罐底有许多小蚀孔。
       问题出在什么地方呢？原来槽车是春天制造，完成后用当地自来水（含氯离子）试压。试压后水未排尽。如果槽车很快就投入使用，少量水和磷酸混合也不会造成大的腐蚀问题。但是这个槽车被制造厂用于汽车展览，在意大利夏季炎热的太阳下摆放了几个月，使罐中水蒸发浓缩，而导致发生孔蚀。
       二、金属腐蚀的定义及分类
       金属材料由于受到介质的作用而发生状态的变化，转变成新相，从而遭受破坏的现象，成为金属腐蚀。 
       腐蚀的分类
       1、按腐蚀的环境分
       干腐蚀、湿腐蚀、无水有机液体和气体中的腐蚀、熔盐和熔渣中的腐蚀、熔融金属中的腐蚀。
       2、按腐蚀机理分
       化学腐蚀、电化学腐蚀
       3、按腐蚀形态分
       全面腐蚀（均匀腐蚀）、局部腐蚀、应力作用下的腐蚀。
       三、金属腐蚀学的研究内容
       研究并确定金属材料和环境介质发生的物理化学反应和普遍规律；
       研究在各种条件下防止或控制金属腐蚀的方法与措施；
       研究金属腐蚀速率的检测技术和方法。
       对腐蚀的初步认识－经济损失
       因腐蚀造成的经济损失约占当年国民经济生产总值的1.5％一4.2％。美国国会1978年发表的数字表明：1975年美国因腐蚀造成的经济损失约700亿美元，为美国当年生产总估的4.2％。据1981年国家科委腐蚀科学学科组对全国10家化工企业的腐蚀损失调查表明，1980年这些企业因腐蚀造成的经济损失约为其当年生产总值的3.9％。
       对腐蚀的初步认识－事故
       1967年12月，位于美国西弗吉尼亚州和俄亥俄洲之间的俄亥俄桥突然塌入河中，死亡46人。事后检查，是由于钢梁应力腐蚀破裂和腐蚀疲劳而产生裂缝所致。同年，英国内普罗石油化工公司，环己烷氧化装置的旁通管发生硝酸盐应力腐蚀破裂，引起环己烷蒸汽管爆炸，死28人，伤105人，损失达1亿美元。1965年3月4日，美国路易安那州输气管线破裂着火，死17人，事后检查是由于管线产生应力腐蚀破裂。1970年，日本大阪地下铁道的管道因腐蚀破坏而折断，引起瓦斯爆炸，乘客当场死亡75人。
       部分桥梁腐蚀事故
       2007 年8 月1 日，美国明尼苏达州首府明尼阿波利斯市郊外35号洲际公路的一座大桥坍塌，约50辆汽车坠入密西西比河。据美国官员8月21日确认，断桥事故死亡人数为13人，伤者70 多人。我国宜宾的南门大桥，在1990 年11 月建成，2001 年11月7日发生吊杆腐蚀，造成桥面坠落事故，事故调查发现缆索已经严重生锈。我国广州的海印桥，在1988 年年底建成，1995 年5 月25 日发生了9 号索腐蚀断裂事故。为了防止事故的进一步发生，被迫进行全桥换索工程，耗资2000 万元，工期半年。德国汉堡的Kohlbrand Estruary 桥，由于斜拉索腐蚀严重，建成的第三年就更换了全部的斜拉索，耗资达6000 万美元，是原来造价的四倍。 
       部分国家桥梁腐蚀状况
       美国：美国是世界上拥有高速公路最长的国家，1993 年美国57.5 万座桥中，受到腐蚀破坏的桥梁超过一半，40％的桥梁己承载不足。英国：1972 年，英国在一条高速公路上修建了11 座桥梁，然而几年内就出现了严重腐蚀。截至1987 年，15 年来为维修这11座桥梁所花的费用已经相当于建桥资金的1.6倍。英国现有桥梁中的35％～40% 必须修复；丹麦：在哥本哈根地区调查了102 座桥，其中50％有严重的钢筋腐蚀现象。估计全世界每年因腐蚀报废的钢铁设备约相当于年产量的30%，并且约10%的钢铁因为腐蚀而一去不复返了，回炉再生的钢铁也要消耗大量的能源来重新生产。
       不锈钢的发明和应用大大促进了硝酸和合成氨工业的发展。
美国的阿波罗登月飞船贮存N2O4的高压容器曾经发生应力腐蚀破裂，经分析研究加入0.6%NO之后才得到解决。美国著名的腐蚀学家方坦纳认为如果找不到这个解决办法，登月计划会推迟若干年。
       化学腐蚀：
       指金属表面与非电解质直接发生纯化学作用而引起的破坏。其反应历程的特点是，金属表面的原子与非电解质中的氧化剂直接发生氧化还原反应，形成腐蚀产物。腐蚀过程中电子的传递在金属和氧化剂直接进行的，因而没有电流产生。
       电化学腐蚀：
       是金属在电解介质中，发生电化学反应而引起的破坏。任何电化学腐蚀反映至少包含一个阳极反应和一个阴极反应，并以流过金属内部的电子流和介质中的离子流形成回路。其特点是，腐蚀过程可分为两个独立并可同时进行的过程。由于在腐蚀的金属表面上存在着在空间上分开的阳极区和阴极区，腐蚀反应过程中电子的传递可通过金属从阳极区流向阴极区，其结果必有电流产产生。

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