金屬腐蝕按其位置可分為整體金屬腐蝕和局部金屬腐蝕。金屬腐蝕還可以根據腐蝕環境進行分類,即可分為化學介質腐蝕、大氣介質腐蝕、海水介質腐蝕和土壤腐蝕。根據腐蝕過程的特點,還可以分為三類:化學腐蝕、電化學腐蝕和物理腐蝕。雖然上述腐蝕分類方法不夠嚴格,但這些分類方法可以幫助我們從腐蝕介質或腐蝕過程的特點來了解腐蝕規律。
局部腐蝕
局部腐蝕又叫非均勻腐蝕,在工業中很常見。據百度百科上的數據顯示,工業中全面腐蝕<10%,局部腐蝕(化工)>80%。
概述:局部腐蝕的腐蝕反應集中在個別位置,急劇發生,材料快速被腐蝕破壞。
原理:由于電化學的不一致性(如異種金屬、表面缺陷、濃度差異、應力集中、環境不均勻等),形成局部電池。局部電池陰陽極區分明顯,陰極/陽極面積比很大,共軛反應分別在不同區域發生。
影響:局部腐蝕破壞速度快、隱蔽性強、難以預計、控制難度大、危害性大,容易造成突發性災難事故。
比如零幾年引起黨中央、國務院領導高度重視的重慶“4·15”氯氣儲罐連續爆炸泄漏事故,起因就是該廠液氯生產過程中氯冷凝器腐蝕穿孔。
分類:局部腐蝕又可根據其破壞形態分為電偶腐蝕、小孔腐蝕、縫隙腐蝕、晶間腐蝕、選擇性腐蝕、應力腐蝕破裂、磨損腐蝕、疲勞腐蝕和氫損傷等主要類型。
金屬材料與外界介質發生化學反應而引起的損傷現象稱為化學腐蝕。在化學腐蝕過程中沒有電流,只是一個簡單的化學作用。例如,金屬表面在常溫和干燥環境下的氧化。對于不同的金屬,氧化物的結構和性能是不同的,有些能在金屬表面形成一層精細穩定的氧化膜,將內金屬與外部介質隔離開來,起到保護作用,如鉻、鋁、鋅等;有些氧化物層很松散,容易脫落,使內部的金屬繼續受到腐蝕介質的侵蝕。這種金屬的腐蝕速率是非常快的,如鐵、鎂、銅等。金屬在高溫下的氧化速率要比在低溫下快得多。防止金屬與高氧化介質接觸,可以減緩或防止金屬的化學腐蝕。常見的腐蝕介質有氧氣、氫氣、一氧化碳、二氧化碳、硫化氫、氯化氫和工業廢氣等
金屬的化學腐蝕反應可分為兩個步驟。第一步是氧化步驟,第二步是脫電子步驟。氧化過程釋放自由電子,而脫電子過程是除去自由電子的過程。
陽離子可以進入溶液或與其他陰離子結合形成化合物。氧化過程必須與脫電子過程同時配合才能完成整個反應。
因此,只有通過電子去除步驟去除氧化步驟產生的自由電子,金屬原子才能不斷被腐蝕。實際的腐蝕過程是一個非常緩慢而相對均勻地在表面上失去金屬原子的過程。在某些條件下,如果在一個區域形成陽極或陰極區域,可能會出現局部腐蝕不均勻,并形成可見的腐蝕坑。
鋼鐵不會很快被腐蝕,因為它的表面在水中會形成一層氧化保護層。由于鐵容易被氧化形成氧化鐵,所以不溶于水,容易沉積在金屬表面,從而阻礙了進一步的腐蝕。這種現象稱為腐蝕鈍化。鋯、鉻、鋁、不銹鋼等金屬在常溫的水或空氣中會形成很薄的保護層,有時甚至薄得肉眼無法分辨。由于這種薄保護層,這些金屬在水或空氣中具有良好的耐腐蝕性。