鋼鐵的常見(jiàn)腐蝕

1、紅熱的鐵絲與水接觸，表面形成藍(lán)黑色的保護(hù)層，這屬于化學(xué)腐蝕還是電化學(xué)腐蝕金屬腐蝕的現(xiàn)象十分復(fù)雜根據(jù)金屬腐蝕的機(jī)理不同通常可分為化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕兩大類.1化學(xué)腐蝕金屬材料與干燥氣體或非電解質(zhì)直接發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而引起的破壞稱化學(xué)腐蝕.鋼鐵材料在高溫氣體環(huán)境中發(fā)生的腐蝕通常屬化學(xué)腐蝕在生產(chǎn)實(shí)際中常遇到以下類型的化學(xué)腐蝕.a.鋼鐵的高溫氧化鋼鐵材料在空氣中加熱時(shí)鐵與空氣中的02發(fā)生化學(xué)反應(yīng)在570℃以下反應(yīng)如下:3Fe202Fe304生成的F

2、e304是一層藍(lán)黑色或棕褐色的致密薄膜阻止了O2與Fe的繼續(xù)反應(yīng)起了保護(hù)膜的作用.在570℃t22_k生成以FeO為主要成分的氧化皮渣反應(yīng)如下:2FeO22FeO生成的FeO是一種既疏松又極易龜裂的物質(zhì)在高溫下O2可以繼續(xù)與Fe反應(yīng)而使腐蝕向深層發(fā)展.不僅空氣中的氧氣會(huì)造成鋼鐵的高溫氧化高溫環(huán)境中的CO2水蒸氣也會(huì)造成鋼鐵的高溫氧化反應(yīng)如下:FeCO2FeOCOFeH2OFeOH2溫度對(duì)鋼鐵高溫氧化影響極大溫度升高腐蝕速率顯著增加因此鋼

3、鐵材料在高溫氧化性介質(zhì)(O2C02H20等)中加熱時(shí)會(huì)造成嚴(yán)重的氧化腐蝕.b.鋼的脫碳鋼中含碳量的多少與鋼的性能密切相關(guān).鋼在高溫氧化性介質(zhì)中加熱時(shí)表面的C或Fe3C極易與介質(zhì)中O2C02水蒸氣H2等發(fā)生反應(yīng):Fe3C(C)12O23FeCOFe3C(C)C023Fe2COFe3C(C)H203FeCOH2Fe3C(C)2H23FeCH4上述反應(yīng)使鋼鐵工件表面含碳量降底這種現(xiàn)象稱為“鋼的脫碳“.鋼鐵工件表面脫碳后硬度和強(qiáng)度顯著下降直接影

4、響零件的使用壽命情況嚴(yán)重時(shí)零件報(bào)廢給生產(chǎn)造成很大的損失.c.氫脆含氫化合物在鋼材表面發(fā)生化學(xué)反應(yīng)例如:酸洗反應(yīng):FeO2HCl=FeCl2H20Fe2HCl=FeCl22H硫化氫反應(yīng):FeH2S=FeS2H高溫水蒸氣氧化:FeH20=FeO2H這些反應(yīng)中產(chǎn)生的氫初期以原子態(tài)存在原子氫體積小極易沿晶界向鋼材的內(nèi)部擴(kuò)散使鋼的晶格變形產(chǎn)生強(qiáng)大的應(yīng)力降低了韌性引起鋼材的脆性.這種破壞過(guò)程稱為“氫脆“.合成氨合成甲醇石油加氫等含氫化合物參與的工藝

5、中鋼鐵設(shè)備都存在著氫脆的危害特別對(duì)高強(qiáng)度鋼鐵構(gòu)件的危害更應(yīng)引起注意.d.高溫硫化鋼鐵材料在高溫下與含硫介質(zhì)(硫硫化氫等)作用生成硫化物而損壞的過(guò)程稱“高溫硫化“反應(yīng)如下:FeS=FeSFeH2S=FeSH2高溫硫化反應(yīng)一般在鋼鐵材料表面的晶界發(fā)生逐步沿晶界向內(nèi)部擴(kuò)展高溫硫化后的構(gòu)件步惡化導(dǎo)致了腐蝕作用的加劇.由于一般電化學(xué)腐蝕因素及上述情況的綜合影響浸人海水中的金屬結(jié)構(gòu)部件最嚴(yán)重的腐蝕區(qū)域分布在較水線略高的水的毛細(xì)管上升區(qū)域在這個(gè)區(qū)域多

6、種加速腐蝕因素同時(shí)作用著造成了十分嚴(yán)重的腐蝕后果.不僅是浸人海水中的金屬結(jié)構(gòu)部件受到嚴(yán)重的腐蝕在沿海地區(qū)安置的金屬結(jié)構(gòu)部件受大氣中的潮濕鹽霧的影響也會(huì)受到十分嚴(yán)重的腐蝕.鈦鋯鈮鉭是一類很好的耐海水腐蝕材料但價(jià)格昂貴使用受到一定的限制.d.常見(jiàn)的局部腐蝕材料及設(shè)備是一個(gè)協(xié)作運(yùn)作的整體某一區(qū)域的局部破壞將導(dǎo)致整個(gè)設(shè)備的運(yùn)行故障甚至造成整個(gè)設(shè)備的報(bào)廢特別是飛機(jī)海輪海上鉆井平臺(tái)機(jī)械等由于局部破壞會(huì)造成不堪設(shè)想的后果因此局部腐蝕是最危險(xiǎn)的一類腐蝕

7、務(wù)必引起工程技術(shù)人員的密切關(guān)注.常見(jiàn)的局部腐蝕有以下幾種:(1)電偶腐蝕異種金屬在同一電解質(zhì)中接觸由于金屬各自的電勢(shì)不等構(gòu)成腐蝕電池使電勢(shì)較低的金屬首先被腐蝕破壞的過(guò)程稱接觸腐蝕或雙金屬腐蝕.例如某一鐵制容器以鍍錫保護(hù)表層的錫被擦傷后造成SnFe原電池的破壞其中(Fe2Fe3)較低鐵為陽(yáng)極受到損壞以致穿孔使整個(gè)設(shè)備損壞.因此在這種條件下表面一旦損壞必須立即采取措施(修補(bǔ)涂層)以防造成嚴(yán)重后果.(2)小孔腐蝕在金屬表面的局部區(qū)域出現(xiàn)向深處

8、發(fā)展的腐蝕小孔其余地區(qū)不腐蝕或腐蝕很輕微這種腐蝕形態(tài)稱為小孔腐蝕簡(jiǎn)稱孔蝕或點(diǎn)蝕.在空氣中能發(fā)生鈍化的金屬(合金)如不銹鋼鋁和鋁合金等在含氯離子的介質(zhì)中經(jīng)常發(fā)生孔蝕.碳鋼在含氯離子的水中亦會(huì)出現(xiàn)孔蝕的情況.(3)縫隙腐蝕金屬部件在介質(zhì)中由于金屬與金屬或金屬與非金屬之間形成特別小的縫隙(寬度在0.025~0.1mm之間)使縫隙內(nèi)介質(zhì)處于滯流狀態(tài)引起縫內(nèi)金屬的腐蝕稱為縫隙腐蝕.開(kāi)始時(shí)吸氧腐蝕在縫隙內(nèi)外均進(jìn)行.因滯流縫內(nèi)消耗的氧難以得到補(bǔ)充縫內(nèi)

9、外構(gòu)成了宏觀氧濃差電池縫內(nèi)缺氧為陽(yáng)極縫外富氧為陰極.隨著蝕坑的深化擴(kuò)展腐蝕力口速進(jìn)行.(4)選擇性腐蝕合金在腐蝕過(guò)程中腐蝕介質(zhì)不是按合金的比例侵蝕而是發(fā)生了其中某成分(一般為電勢(shì)較低的成分)的選擇性溶解使合金的組織和性能惡化這種腐蝕稱為選擇性腐蝕.如黃銅(30%Zn和70%Cu組成)的脫鋅腐蝕等.(5)應(yīng)力腐蝕當(dāng)金屬中存在內(nèi)應(yīng)力或在固定外應(yīng)力的作用下都能促使腐蝕過(guò)程的進(jìn)行.這種由于內(nèi)外應(yīng)力的作用引起的腐蝕稱應(yīng)力腐蝕.例如長(zhǎng)期處于拉應(yīng)力作

10、用下的緊固鋼絲繩索就比較容易受到腐蝕.機(jī)械零件的機(jī)械加工也能產(chǎn)生較大的內(nèi)應(yīng)力這些應(yīng)力集中區(qū)域極易發(fā)生腐蝕損壞.應(yīng)力的存在使晶格發(fā)生畸變?cè)犹幱诓环€(wěn)定狀態(tài)能量升高電極電勢(shì)下降在腐蝕電池中成為陽(yáng)極而首先受到破壞.因此在金屬材料和設(shè)備的加工和使用中要及時(shí)采取措施消除應(yīng)力防止產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕而引起的破壞.若金屬材料在固定方向拉應(yīng)力的連續(xù)作用下應(yīng)力腐蝕的結(jié)果造成材料的開(kāi)裂稱應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂這是一種破壞性十分嚴(yán)重的腐蝕后果必須引起注意.合成纖維特點(diǎn)：吸水性