金属腐蚀的分类及特点

金属腐蚀的分类及特点

金属腐蚀按照腐蚀过程的机理分为两大类：化学腐蚀和电化学腐蚀。化学腐蚀是金属与周围介质只发生化学作用而没有电流产生的腐蚀过程，电化学腐蚀是金属在电解质溶液中有电流产生的腐蚀过程。化学腐蚀又可分为气体腐蚀和液体腐蚀；电化学腐蚀又分为大气腐蚀、土壤腐蚀、点解腐蚀、盐浴腐蚀及海水腐蚀。

电化学腐蚀特点：能够构成原电池，即存在电极反应，当电化学腐蚀发生时，金属表面存在隔离的阴极与阳极，有微小的电流存在于两极之间，速度快。

化学腐蚀特点：化学腐蚀是一个氧化还原反应，不存在电极反应，单纯的

金属腐蚀的分类及特点

点蚀又称坑蚀和小孔腐蚀。点蚀有大有小，一般情况下，点蚀的深度要比其直径大的多。点蚀经常发生在表面有钝化膜或保护膜的金属上。
由于金属材料中存在缺陷、杂质和溶质等的不均一性，当介质中含有某些活性阴离子（如Cl－）时，这些活性阴离子首先被吸附在金属表面某些点上，从而使金属表面钝化膜发生破坏。一旦这层钝化膜被破坏又缺乏自钝化能力时，金属表面就发生腐蚀。这是因为在金属表面缺陷处易漏出机体金属，使其呈活化状态，而钝化膜处仍为钝态，这样就形成了活性—钝性腐蚀电池，由于阳极面积比阴极面积小得多，阳极电流密度很大，所以腐蚀往深处发展，金属表面很快就被腐蚀成小孔，这种现象被称为点蚀.
在石油、化工的腐蚀失效类型统计中，点蚀约占20%～25%。流动不畅的含活性阴离子的介质中容易形成活性阴离子的积聚和浓缩的条件，促使点蚀的生成。粗糙的表面比光滑的表面更容易发生点蚀
PH值降低、温度升高都会增加点蚀的倾向。氧化性金属离子（如Fe3+、Cu2+、Hg2+等）能促进点蚀的产生。但某些含氧阴离子（如氢氧化物、铬酸盐、硝酸盐和硫酸盐等）能防止点蚀.
点蚀虽然失重不大，但由于阳极面积很小，所以腐蚀速率很快，严重时可造成设备穿孔，使大量的油、水、气泄漏，有时甚至造成火灾、爆炸等严重事故，危险性很大。点蚀会使晶间腐蚀、应力腐蚀和腐蚀疲劳等加剧，在很多情况下点蚀是这些类型腐蚀的起源. 材料在特定的腐蚀介质中和在静拉伸应力（包括外加载荷、热应力、冷加工、热加工、焊接等所引起的残余应力，以及裂缝锈蚀产物的楔入应力等）下，所出现的低于强度极限的脆性开裂现象，称为应力腐蚀开裂.应力腐蚀开裂是先在金属的腐蚀敏感部位形成微小凹坑，产生细长的裂缝，且裂缝扩展很快，能在短时间内发生严重的破坏。应力腐蚀开裂在石油、化工腐蚀失效类型中所占比例最高，可达50%.
应力腐蚀的产生有两个基本条件：一是材料对介质具有一定的应力腐蚀开裂敏感性；二是存在足够高的拉应力。导致应力腐蚀开裂的应力可以来自工作应力，也可以来自制造过程中产生的残余应力。据统计，在应力腐蚀开裂事故中，由残余应力所引起的占80%以上，而由工作应力引起的则不足20%.
应力腐蚀过程一般可分为三个阶段。第一阶段为孕育期，在这一阶段内，因腐蚀过程局部化和拉应力作用的结果，使裂纹生核；第二阶段为腐蚀裂纹发展时期，当裂纹生核后，在腐蚀介质和金属中拉应力的共同作用下，裂纹扩展；第三阶段中，由于拉应力的局部集中，裂纹急剧生长导致零件的破坏.
在发生应力腐蚀破裂时，并不发生明显的均匀腐蚀，甚至腐蚀产物极少，有时肉眼也难以发现，因此，应力腐蚀是一种非常危险的破坏.
一般来说，介质中氯化物浓度的增加，会缩短应力腐蚀开裂所需的时间。不同氯化物的腐蚀作用是按Mg2+、Fe3+、Ca2+、Na1+、Li1+等离子的顺序递减的。发生应力腐蚀的温度一般在50℃～300℃之间.
防止应力腐蚀应从减少腐蚀和消除拉应力两方面来采取措施。主要是：一要尽量避免使用对应力腐蚀敏感的材料；二在设计设备结构时要力求合理，尽量减少应力集中和积存腐蚀介质；三在加工制造设备时，要注意消除残余应力. 腐蚀疲劳是在腐蚀介质与循环应力的联合作用下产生的。这种由于腐蚀介质而引起的抗腐蚀疲劳性能的降低，称为腐蚀疲劳。疲劳破坏的应力值低于屈服点，在一定的临界循环应力值（疲劳极限或称疲劳寿命）以上时，才会发生疲劳破坏。而腐蚀疲劳却可能在很低的应力条件下就发生破断，因而它是很危险的.
影响材料腐蚀疲劳的因素主要有应力交变速度、介质温度、介质成分、材料尺寸、加工和热处理等。增加载荷循环速度、降低介质的PH值或升高介质的温度，都会使腐蚀疲劳强度下降。材料表面的损伤或较低的粗糙度所产生的应力集中，会使疲劳极限下降，从而也会降低疲劳强度. 晶间腐蚀是金属材料在特定的腐蚀介质中，沿着材料的晶粒间界受到腐蚀，使晶粒之间丧失结合力的一种局部腐蚀破坏现象。受这种腐蚀的设备或零件，有时从外表看仍是完好光亮，但由于晶粒之间的结合力被破坏，材料几乎丧失了强度，严重者会失去金属声音，轻轻敲击便成为粉末.
据统计，在石油、化工设备腐蚀失效事故中，晶间腐蚀约占4%～9%，主要发生在用轧材焊接的容器及热交换器上.
一般认为，晶界合金元素的贫化是产生晶间腐蚀的主要原因。通过提高材料的纯度，去除碳、氮、磷和硅等有害微量元素或加入少量稳定化元素（钛、铌），以控制晶界上析出的碳化物及采用适当的热处理制度和适当的加工工艺，可防止晶间腐蚀的产生. 金属材料特别是钛材一旦吸氢，就会析出脆性氢化物，使机械强度劣化。在腐蚀介质中，金属因腐蚀反应析出的氢及制造过程中吸收的氢，是金属中氢的主要来源。金属的表面状态对吸氢有明显的影响，研究表明，钛材的研磨表面吸氢量最多，其次为原始表面，而真空退火和酸洗表面最难吸氢。钛材在大气中氧化处理能有效防止吸氢.

金属的腐蚀分为哪两类？其损坏的特征有什么不同

金属腐蚀的种类
金属腐蚀的种类很多,依据腐蚀过程中表现的不同特点,可分化学腐蚀、电化学腐蚀两大类.其腐蚀分类的含义如下：
1．化学腐蚀
金属材料与外界介质发生化学反应而损坏的现象称为化学腐蚀.化学腐蚀过程中不产生电流,只是一种单纯的化学作用.如金属表面在常温干燥的大气中所产生的氧化.对不同的金属而言,氧化物的结构和性质是不同的,有的能在金属表面形成一层细密而又稳定牢固的氧化膜,使内层金属和外界介质隔离,起到保护作用,如铬、铝、锌等；而有的氧化层则疏松易脱落,使内层金属继续受到腐蚀介质的侵蚀,这种金属腐蚀的速度就很快,如铁、镁、铜等.金属的氧化速度在高温下比在低温下快得多,而阻止金属与氧化性强的介质接触,可减缓或防止金属的化学腐蚀.常见的腐蚀介质有氧、氢、一氧化碳、二氧化碳、硫化氢、氯化氢及工业废气等.
2．在电化学腐蚀
腐蚀过程中伴有电流产生的腐蚀,叫电化学腐蚀.电化学腐蚀电化学腐蚀是金属与周围的电解质溶液相接触时,由于电流作用而产生的腐蚀.电化学腐蚀是很普遍的,为人们所常见,其腐蚀原理与原电池一样.金属中或多或少总会含有某些杂质,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.当金属与某一种能导电的溶液接触时,就会出现电位差,使溶液中出现电子流,使电位低的金属首先被腐蚀电化学腐蚀的表面形式很多,又可分为：空气腐蚀、导电介质中的腐蚀和其它条件下的腐蚀.空气腐蚀,是金属在潮湿的空气中的腐蚀.导电介质中的腐蚀,是金属在受到雨水浇淋,或在各种酸、碱、盐类的水溶液中的腐蚀.其它条件下的腐蚀,是指地下铺设的金属管道、构件等,长期受到潮湿土壤中的多种腐蚀介质的侵蚀而遭到的腐蚀破坏.

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