鋼鐵的常見腐蝕

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?？煞譃榛瘜W(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造成鋼鐵的高溫氧化高溫環(huán)境中的CO2水蒸氣也會造成鋼鐵的高溫氧化反應(yīng)如下:FeCO2FeOCOFeH2OFeOH2溫度對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)中加熱時會造成嚴(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)重時零件報廢給生產(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)域在這個區(qū)域多

6、種加速腐蝕因素同時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格昂貴使用受到一定的限制.d.常見的局部腐蝕材料及設(shè)備是一個協(xié)作運(yùn)作的整體某一區(qū)域的局部破壞將導(dǎo)致整個設(shè)備的運(yùn)行故障甚至造成整個設(shè)備的報廢特別是飛機(jī)海輪海上鉆井平臺機(jī)械等由于局部破壞會造成不堪設(shè)想的后果因此局部腐蝕是最危險的一類腐蝕

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不等構(gòu)成腐蝕電池使電勢較低的金屬首先被腐蝕破壞的過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)較低鐵為陽極受到損壞以致穿孔使整個設(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)稱為小孔腐蝕簡稱孔蝕或點蝕.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.開始時吸氧腐蝕在縫隙內(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)生畸變原子處于不穩(wěn)定狀態(tài)能量升高電極電勢下降在腐蝕電池中成為陽極而首先受到破壞.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)果造成材料的開裂稱應(yīng)力腐蝕開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：吸水性