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电化学腐蚀范文1
引言：电化学表面加工技术中材料的增加或减少都是以离子的形式进行的，由于金属离子的尺寸非常微小（10-1nm），因此，以“离子”方式去除材料的微去除方式使电化学加工技术在微细制造领域、纳米制造领域存在着极大优势，只要精细地控制电流密度和电化学发生区域，就能实现电化学的微细溶解或微细沉积。
一、电化学腐蚀原理
金属表面由于外界介质的化学或电化学作用而造成的变质及损坏的现象或过程称为腐蚀。介质中被还原物质的粒子在与金属表面碰撞时取得金属原子的价电子而被还原，与失去价电子的被氧化的金属“就地”形成腐蚀产物覆盖在金属表面上，这样一种腐蚀过程称为化学腐蚀。由于金属是电子的良导体，如果介质是离子导体的话，金属被氧化与介质中被还原的物质获得电子这两个过程可以同时在金属表面的不同部位进行。金属被氧化成为正价离子（包括配合离子）进入介质或成为难溶化合物（一般是金属的氧化物或含水氧化物或金属盐）留在金属表面。这个过程是一个电极反应过程，叫做阳极反应过程。被氧化的金属所失去的电子通过作为电子良导体的金属材料本身流向金属表面的另一部位，在那里由介质中被还原的物质所接受，使它的价态降低，这是阴极反应过程。在金属腐蚀学中，习惯地把介质中接受金属材料中的电子而被还原的物质叫做去极化剂。经这种途径进行的腐蚀过程，称为电化学腐蚀。在腐蚀作用中最为严重的是电化学腐蚀，它只有在介质中是离子导体时才能发生。即便是纯水，也具有离子导体的性质。在水溶液中的腐蚀，最常见的去极化剂是溶于水中的氧（o2）。
二、电化学腐蚀的分类
上述金属腐蚀现象，都是假定阳极和阴极反应是在金属表面相同的位置发生的，这样引起的金属腐蚀是均匀的，称为均匀腐蚀，见本文由收集整理图6.1 （a）。实际上，金属中总是或多或少含有杂质，是不均匀的。有些金属中还有目的地加入其他成分以改善其机械性能或耐腐蚀性，例如合金，但也因此引进了一定程度的不均匀性。有些金属构件在加工过程中产生了内应力，同样造成不均匀性。另外，腐蚀介质也可能因浓度差等原因产生局部的不均一性。这种金属/溶液界面的不均一性是产生局部腐蚀的原因。局部腐蚀的危害比均匀腐蚀要严重得多，因为金属腐蚀的阳极反应和共扼阴极反应，由于金属/溶液界面的不均一而产生了空间分离，阳极反应往往在极小的局部范围内发生，此时总的阳极溶解速率虽然仍旧等于总的共扼阴极反应速率，但是阴极电流密度（单位面积内的反应速率）却大大增加了，即局部的腐蚀强度大大加剧了。例如一根均匀腐蚀的铁管可以连续使用很长时间而无大碍，但如局部腐穿就只能报废。典型的局部腐蚀有孔蚀、晶间腐蚀、脱成分腐蚀、冲蚀和应力腐蚀破裂腐蚀，它容易发生在含有氯离子的高温水中，机理究竟是锌溶解而铜不被腐蚀，还是zn和cu同时溶解，然后铜又析出，尚未搞清楚。家用热水器所用的黄铜制龙头，经几年使用后变成铜色，这就是我们身边发生的这种腐蚀的实例。
冲蚀是在冲击的机械作用下，材料表面发生磨损的同时又加入腐蚀作用，两者相互促进，产生严重的侵蚀。气相流体中的液滴、液相流体中的固体粉末、液体中旋涡产生的空穴、弯管等部位发生的涡流等，都能破坏表面膜，加速腐蚀。
应力腐蚀破裂是一种在特定环境组合下，如铝合金和不锈钢与氯化物水溶液、铜合金与氨水、碳钢和碱性水溶液等，由于低的拉应力导致金属材料破裂的现象。破裂有沿晶（晶界破裂）和穿晶（晶粒破裂）两种。它们对于受应力的器械危害最大，如高压锅炉、飞机上侧面薄壁、钢索、机器的轴等，如果发生这类腐蚀就可能突然崩裂而酿成事故。
孔蚀是在材料表面，形成直径小于1mm并向板厚方向发展的孔。介质发生泄漏，大多是孔蚀造成的，而且它的发展速度也是很快的，大多为每年数毫米。
晶间腐蚀是沿着金属材料的晶界产生的选择性腐蚀，尽管晶粒几乎不发生腐蚀，但仍然导致材料破坏。例如，不锈钢贫铬区产生的晶间腐蚀，是由cr23 c6等碳化物在晶界析出，使晶界近旁的铬含量降到百分之几以下，故这部分耐蚀性降低。铝合金、锌、锡、铝等，也存在由于在晶界处不纯物偏析，导致晶界溶解速度增加的情况。
三、金属的电化学防腐蚀
从腐蚀角度保护金属材料最简单易行的方法是将材料与腐蚀环境隔离。例如有机涂料、无机物的搪瓷等涂覆金属表面以使材料与腐蚀环境隔绝。当这些保护层完整时是能起到保护作用的。这里主要介绍已广为人们采用的电化学防腐蚀方法。
1.金属镀层
用电镀法在金属的表面涂一层别的金属或合金作为保护层。例如自行车上镀铜锡合金当底，然后镀铬，铁制自来水管镀锌以及某些机电产品镀银或金等都可以达到防腐蚀目的。电镀是借助于电解作用，在金属制件表面上沉积一薄层其他金属的方法。包括镀前处理（除油、去锈）、镀上金属层和镀后处理（钝化、去氢）等过程。电镀时，将金属制件作为阴极，所镀金属作为阳极，浸人含有镀层成分的电解液中，并通人直流电，经过一段时间即得沉积镀层。
2.阳极保护
它是指用阳极极化的方法使金属钝化，并用微弱电流维持钝化状态，从而保护金属。此法是基于对金属钝化现象的研究提出的。因此，要弄清阳极保护的原理，首先要明白金属钝化的原理。
金属阳极溶解时，在一般情况下，电极电势愈正，阳极溶解速度愈大。但在有些情况下，当正向极化超过一定数值后，由于表面某种吸附层或新的成相层的形成，金属的溶解速度非但不增加，反而急剧下降。
电化学腐蚀范文2
关键词：酸性环境：铁的电化学腐蚀；吸氧腐蚀；析氢腐蚀；实验优化
文章号：1005C6629（2017）1C0057C05 中图分类号：G633.8 文献标识码：B
1 研究背景
高中选修阶段，金属的电化学腐蚀的学习内容包括析氢腐蚀和吸氧腐蚀两种类型。人教版教材[1]用食盐水中的铁钉演示吸氧腐蚀，不过需要较长时间才能观察到明显现象；苏教版教材[2]则设计了铁炭混合粉分别在中性（食盐水）、酸性（稀醋酸）环境下发生腐蚀的实验。实际操作中，铁炭粉在食盐水中的倒吸现象快速而明显，而在稀醋酸的酸性环境下往往较难观察到析氢腐蚀的液注外排现象，反而出现速率较大的倒吸。显然，这样的实验现象与中学阶段“金属在较强酸性的环境下发生析氢腐蚀，在弱酸性、中性和碱性环境下发生吸氧腐蚀”的认知不符，易造成学生的困惑。这一方面是由于教材所给的实验条件不明确，同时也反映出教师对金属电化学腐蚀的认识以及实验条件控制还不够到位。
已有研究表明，两种电化学腐蚀并非对立，而是共存、竞争的关系[3]，有研究者借助传感器证实，不论电解质溶液的酸碱度如何，吸氧腐蚀都可能发生[4]。酸液中的电化学腐蚀过程大致如下，起初H+浓度高而溶解氧含量低，因此析氢腐蚀占主导，吸氧腐蚀相对较弱，体系内部压强增大；而随着液膜酸度减弱和氧气渗入，吸氧腐蚀逐渐增强、析氢腐蚀减弱，吸氧腐蚀后来居上，表现为内部压强减小。酸性环境下，我们观察到的体系压强变化常常是析氢腐蚀和吸氧腐蚀的总效果，故相对复杂[5]。本研究通过探究酸性环境下不同条件对铁的电化学腐蚀的影响，进而优化实验方案，以期为中学教师的实验教学提供借鉴或参考。
2 实验部分
2.1 实验药品与器材
药品：还原铁粉（AR）、活性炭粉（200目，AR）、盐酸（AR）、蒸馏水、红墨水
器材：容量瓶、量筒、烧杯、玻璃棒、分析天平、研钵、移液管、100mL锥形瓶、胶头滴管、阀门、三孔塞、铁架台、U形管（15cm×0.8cm）、导管、橡胶管、秒表、刻度尺
部分药品与器材的使用意图见表1。
2.2 实验操作
（1）搭建实验装置，如图1所示；
（2）检验装置气密性；
（3）按实验方案要求的量准确称取还原铁粉、活性炭粉，充分研磨，然后小心倒入锥形瓶中；
（4）轻轻晃动使其铺平；
（5）用胶头滴管吸入方案要求的浓度与体积的盐酸，塞入三孔塞中，打开阀门连通大气后关闭；
（6）挤压胶头，将酸一次性加入锥形瓶中，立即观察U形管中指示液柱随时间变化情况并记录。
以酸液体积-酸液浓度-铁炭质量比-环境温度-振荡操作的顺序进行变量探究，在探究某一条件的影响时控制其他变量，记录时间、液注高度以及锥形瓶内的反应现象。
3 实验结果与分析
3.1 酸液体积对反应的影响
在20℃的环境温度下，取5.0g还原铁粉、0.5g活性炭粉，加入酸液后不振荡。选取0.5mol/L的盐酸溶液，设定不同体积，探究酸液体积对反应的影响。实验数据及现象如表2及图2。
由表2、图2可以看出，随着酸量增加，指示液柱外排速率增大、时间延长、现象明显。为使加入的酸液与固体粉末充分接触但又不浸没固体而隔绝空气，2.0mL的酸量较合适。此时固体粉末呈现湿润但不浸泡的状态，体系中的固、液、气物质均能较好地接触。
3.2 酸液浓度对反应的影响
在20℃的环境温度下，取5.0g还原铁粉、0.5g活性炭粉，加入酸液后不振荡。配制不同浓度的盐酸以探究酸液浓度对反应的影响，控制盐酸体积为2.0mL。实验数据及现象如表3及图3所示。
由表3、图3可以看出，当盐酸浓度小于0.01 mol/L时，析氢腐蚀和吸氧腐蚀的现象均不明显。析氢腐蚀现象弱是因为反应物H+浓度小，盐酸溶液的酸度低也意味着离子浓度低，弱酸性条件下吸氧腐蚀现象也不明显。随着酸度的提高，指示液柱外排时间增长，析氢腐蚀现象变得明显。若盐酸浓度高于3 mol/L，则在一定时间内基本观察不到液柱倒吸现象。这是由于强酸性溶液中溶解氧浓度很小[6]，吸氧腐蚀的发生受到阻碍。总的来说，盐酸浓度在0.1～2 mol/L的范围内时，析氢腐蚀和吸氧腐蚀的现象均明显。
电化学腐蚀范文3
电厂金属的电化学腐蚀是电厂金属与介质接触时发生的自溶解过程在这个过程中电厂金属被氧化，所释放的电子完全为氧化剂消耗，构成一个自发的短路电池，这类电池被称之为腐蚀电池腐蚀电池分为三（或二）类：（1）不同电厂金属与同一种电解质溶液接触就会形成腐蚀电池例如：在铜板上有一铁铆钉，其形成的腐蚀电池铁作阳极（负极）发生电厂金属的氧化反应：FeFe2++2e-；（FeFe2++2e）=-0.447V.阴极（正极）铜上可能有如下两种还原反应：（a）在空气中氧分压=21kPa时：O2+4H++4e-2H2O；（O2+4H++4e-2H2O）=1.229V，（b）没有氧气时，发生2H++2e-H2；（2H++2e-H2）=0V，有氧气存在的电池电动势E1=1.229-（-0.447）=1.676V；没有氧气存在时，电池的电动势E2=0-（-0.447）=0.447V可见吸氧腐蚀更容易发生，当有氧气存在时铁的锈蚀特别严重铜板与铁钉两种电厂金属（电极）连结一起，相当于电池的外电路短接，于是两极上不断发生上述氧化—还原反应Fe氧化成Fe2+进入溶液，多余的电子转向铜极上，在铜极上O2与H+发生还原反应，消耗电子，并且消耗了H+，使溶液的pH值增大在水膜中生成的Fe2+离子与其中的OH—离子作用生成Fe（OH）2，接着又被空气中氧继续氧化，即：Fe2++2OH-Fe（OH）24Fe（OH）2+2H2O+O24Fe（OH）3Fe（OH）3乃是铁锈的主要成分这样不断地进行下去，机械部件就受到腐蚀（2）电解质溶液接触的一种电厂金属也会因表面不均匀或含杂质微电池例如工业用钢材其中含杂质（如碳等），当其表面覆盖一层电解质薄膜时，铁、碳及电解质溶液就构成微型腐蚀电池该微型电池中铁是阳极：FeFe2++2e-碳作为阴极：如果电解质溶液是酸性，则阴极上有氢气放出（2H++2e-H2）；如果电解质溶液是碱性，则阴极上发生反应O2+2H2O+4e-4OH-
总结
从上面的分析可以看出：所形成的腐蚀电池阳极反应一般都是电厂金属的溶解过程：MMz++ze-阴极反应在不同条件下可以是不同的反应，最常见的有下列两种反应：①在缺氧条件下，H+离子还原成氢气的反应（释氢腐蚀）2H++2e-H2（=0.0V）该反应通常容易发生在酸性溶液中和在氢超电势较小的电厂金属材料上②氧气还原成OH-离子或H2O的反应（耗氧腐蚀）中性或碱性溶液中O2+2H2O+4e—4OH-（=0.401V）在酸性环境中，O2+4H++4e-2H2（=1.229V）2.腐蚀电流一旦组成腐蚀电池之后，有电流通过电极，电极就要发生极化，因而研究极化对腐蚀的影响是十分必要在电厂金属腐蚀文献中，将极化曲线（电势～电流关系）绘成直线（横坐标采用对数标度），称为Evans（埃文斯）极化图（图10—8）在Evans极化图中的电流密度j腐蚀表示了电厂金属腐蚀电流，实际上代表了电厂金属的腐蚀速率影响电厂金属表面腐蚀快慢（即腐蚀电流j）的主要因素：①腐蚀电池的电动势——两电极的平衡电极电势差越大，最大腐蚀电流也越大②电厂金属的极化性能——在其它条件相同的情况下，极化程度愈大（即极化曲线的斜率），腐蚀电流愈小③氢超电势——释氢腐蚀时，氢在电厂金属表面析出的超电势逾大，极化曲线的斜率就逾大，腐蚀电流反而减小。
二、电厂金属的稳定性
“在所处环境下电厂金属材料的稳定性如何？”是研究电厂金属腐蚀与防腐首先必须考虑的问题因此，电厂金属-水系统的电势—pH图无疑是很有用的工具1.电势（E）—pH关系的一般表达式
若有如下电极反应：xO（氧化态）+mH++ze-？-yR（还原态）+nH2O例如：Fe3O4+8H++2e-=3Fe2++4H2O式中O代表氧化态、R代表还原态；x，m，z，y，n为各反应物、产物的计量系数当T=298.15K时E=-（10—14）因pH=-lg[a（H+）]，a（H2O）=1上式可写成E=--（10—15）在a（R），a（O）被指定时，电势E与pH值成直线关系①.电势与pH无关的反应：②.这些反应只有电子得失，没有H+或OH-离子参加例如反应Zn2+（aq）+2e-=Zn（s）；E（Zn2++2e-Zn）=-0.762+0.0295lg[a（Zn2+）/a（Zn）]当a（Zn2+）=10-6、a（Zn）=1.0时，E（Zn2++2e-Zn）=-0.939V3.水溶液中的氢、氧电极反应因为反应在水溶液中进行，反应与H2，O2，H+，OH-关所以凡是以水作为溶剂的反应系统都一定要考虑氢、氧电极反应氢电极反应（①线）：电应式2H+（a）+2e-H2（p）；当p（H2）=时，有E（2H++2e-H2）=-0.0592pH（10—13）在E—pH图上是一条截距为零的直线，斜率为-0.0592氧电极反应（②线）：电极反应式O2（p）+2H+（a）+2e-H2O（l）在298.15K，a（H2O）=1、p（O2）=，E（O2+2H++2e-H2O）=1.229-0.0592pH该式表示氧电极反应的E—pH直线与氢电极的E—pH直线斜率相同，仅截距不同4.电势-pH图的应用（1）图10—9中每条线上的点都表示Zn—H2O系统的一个平衡状态凡不在直线上的任何一点均为非平衡状态，且每条线上方为该线所代表电极反应中氧化态稳定区，下方为还原态稳定区因此，在图上分别得到Zn2+，Zn，Zn（OH）2的各自稳定存在区线②以上是O2（氧化态）的稳定区，下方是H2O（还原态）的稳定存在区；在线①以上是H+（氧化态）的稳定区、线①以下是H2（还原态）的稳定存在区（2）在E—pH图中任意两条线所代表的电极反应都能构成一个化学反应例如线①与②所代表的电极反应构成的化学反应为：O2（g）+2H2（g）=2H2O（l）该反应可视为氧电极和氢电极组成的燃料电池一般而言，高电势区直线所代表电极反应中的氧化态能氧化低电势区直线所代表反应中的还原态即：[氧化态]上+[还原态]下[还原态]上+[氧化态]下且二直线相距愈远，以此二直线所代表电极反应组成电池时，电池的电动势就愈大，因此该氧化还原反应的趋势就愈大如Zn2++2e-=Zn是线段a代表的平衡系统，该平衡位于①线下方，说明Zn在水溶液中是不稳定的溶液中H+被还原成H2（g），Zn被氧化成Zn2+的反应2H++Zn=Zn2++H2是自发进行的又因Zn的稳定区也在O2还原反应的②线以下，Zn被氧化成Zn2的反应：0.5O2+2H++Zn=Zn2++H2O①线与a线反应组成电池：②线与a线组成电池，比①线距离线a更远，说明在含有O2的水溶液中Zn的热力学稳定性更差（3）E—pH图可用来指导防腐、电厂金属保护等方面的研究从图10—9可知，当E<-0.9V时，Zn在酸性溶液中，既使在有氧存在的情况下都可以稳定存在，这就是电厂金属电化学防腐的阴极保护原理；（4）水-Fe的E-pH图：Fe2++2e-Fe（1线Fe2O3+6H++2e=2Fe2++3H2O（2线）Fe3++e-=Fe2+（3线）Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O（4线）Fe3O4+8H++2e-=3Fe2++3H2O（5线）3Fe2O3+2H++2e-=2Fe3O4+H2O（6线）Fe3O4+8H++8e-=3Fe+4H2O（7线）
电化学腐蚀范文4
关键词：铸铁管道、腐蚀、生活污水、土壤环境、检测
铸铁管道的特点
铸铁是以铁和碳为主的合金，此外还含有硅、锰、硫、磷等元素。灰铸铁的组织是有片状石墨和钢的基体两部分组成的。石墨呈不连续的片状，或直或弯。钢基体则可分为铁素体、铁素体+珠光体、珠光体三种。铸铁管分为灰口铸铁管和球墨铸铁管。燃气用的铸铁管用灰口铸铁铸成，塑性好、切断、钻孔方便，抗腐蚀性好，使用寿命长。灰口铸铁管是最常见最主要的管材,使用的历史也比较长。在燃气发展初期，地下燃气管道多采用铸铁管。一直以来，铸铁燃气管的耐腐蚀性得到大家一致认可。
二、市政燃气输配管道管材的选用
输送城市燃气管道的管材很多,常用的管材有铸铁管、钢管和近年发展较快的聚乙烯(PE)燃气管。铸铁管应用很广泛，其特点是使用年限长、生产简便、成本低且有良好的耐腐蚀性。钢管包括无缝钢管和焊接钢管两类，一般大口径燃气管通常采用对接直焊缝钢管和螺旋焊缝钢管。燃气用聚乙烯管(PE管)是以聚乙烯燃气管材级专用树脂为基础,辅以必要的添加剂,经加热后通过挤出机连续挤出成型。PE管具有很好的抗腐蚀性，施工方便， 维修量少,便于抢修等优点。近年来，PE管被广泛应用到市政中低压管网燃气建设中。同时随着国家天然气管线建设，各城市燃气结构和能源结构也正在逐步发生巨大变革，铸铁管道的利用在逐步减少。
铸铁燃气管道在下水道中的腐蚀
1. 燃气管道腐蚀的原因
腐蚀是金属在周围介质的化学、电化学作用下引起的一种破坏。金属腐蚀按其性质可分为化学腐蚀和电化学腐蚀。化学腐蚀是金属直接和周围介质接触发生化学作用而引起的一种腐蚀，化学腐蚀不发生化学能向电能的转化。电化学腐蚀则是金属在电解质中所发生的与电流流动有关的一种腐蚀，也称为电解腐蚀。其他腐蚀还有杂散电流的腐蚀等等。
2、铸铁管道的腐蚀
铸铁的腐蚀通常为化学的或电化学的, 其腐蚀状态可能是均匀的、局部的、应力的和晶界间的。在有明显晶界的合金铸铁中, 由于特种碳化物和其他化合物沿晶界析出, 固溶体内含的合金元素减少, 沿着晶界极易发生微晶间腐蚀, 使铸铁产生孔洞或降低强度。铸铁的腐蚀既与其化学成分、金相组织、表面特性等因素有关, 还与浸蚀性介质的成分、活泼性及温度等因素有关。根据电化学腐蚀理论, 理想的组织应是单一相和均匀的金相组织, 因而纯铁、铁素体和奥氏体钢, 在其他条件相同时, 具有较高的耐腐蚀稳定性。但是预获得单一金相组织的铸铁是不可能的, 只能考虑金相组织均匀化来提高耐腐蚀能力。金属在大自然中经常遭到的各种电化学腐蚀、如大气腐蚀、土壤腐蚀、污水腐蚀和海水腐蚀等。这些腐蚀有个共同特点，即主要是吸氧腐蚀（电化学腐蚀中，是氧分子接受电子），但它们又具有各自的规律，因此我们将铸铁管在土壤里的腐蚀形态分为，差异充气电化学腐蚀、杂散电流腐蚀和微生物腐蚀，其中电化学腐蚀是主要形态，统计结果显示：约有75 %以上的腐蚀案例是由电化学腐蚀造成的。
3.污水的特征
生活污水是指城市机关、学校和居民在日常生活中产生的废水，包括厕所粪尿、洗衣洗澡水、厨房等家庭排水以及商业、医院和游乐场所的排水等。生活污水常具有如下特征:水质浑浊,色深,具有恶臭,呈微碱性,固体物质含量很低;含有大量有机物，如纤维素、淀粉、糖类和脂肪蛋白质等；也常含有大量细菌、病原菌、病毒和寄生虫卵等微生物；无机盐类的氯化物、硫酸盐、磷酸盐、碳酸氢盐和钠、钾、钙、镁等。主要污染物质为COD、BOD、NH3-N、SS、动植物油等，这些成分在厌氧细菌作用下，易生恶臭物质。各种水环境虽然千差万别,但都含有多种正负离子,如Ca2+、SO42-、Mg2+、Cl-等,因此,各种水环境实质上就是各种不同浓度的盐溶液。
4、铸铁管道在排污管道中的腐蚀
2010年我们在巡查某小区燃气管网的时候，通过检漏仪检测发现污水井中有泄露的天然气，对此，我们高度进行警觉，决定对此管道进行全方位开挖检查，开挖后发现管道已经被腐蚀穿孔，发生了天然气泄露。紧接着对其他类似的位置进行开挖，发现管道也已经发生了严重的腐蚀，局部已经穿孔。有关资料显示2006年4月在香港发生一起煤气事故，原因怀疑是一根球墨铸铁管遭受污水腐蚀后而导致煤气泄漏。这也说明铸铁管道在污水里的腐蚀还是相当严重的。通过现场我们可以看到暗绿色和棕黄色的化学物质。这是腐蚀产生的氢氧化亚铁向氢氧化铁过度过程的产物和氢氧化铁。因为纯氢氧化亚铁是白色的，但一般很难看到，常常见到的是浅绿色因为溶液中溶解有氧气且反应体系（开放性的体系）与外界存在着物质交换与能量交换，不断有空气中的氧气溶解到溶液中，新生成的氢氧化亚铁很快就被氧化成氢氧化铁，所以在实验过程中很难观察到有白色的氢氧化亚铁沉淀生成，只能看到被氧化了的氢氧化亚铁与刚生成的氢氧化亚铁组成的混合物：一些暗绿色的絮状沉淀。
4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O = 4Fe(OH)3
此处不存在杂散电流腐蚀，由于污水管道中的各种离子、微生物和污水管道的排水不连续性造成管道表面的差异性腐蚀环境，发生了离子的转移和铸铁管道的电化学腐蚀和化学腐蚀。
四、采取措施
同时提醒我们的是钢质燃气管到和铸铁燃气管道在污水中均产生腐蚀，而且腐蚀较快，在以后的设计施工中注意燃气管道和污水管线的控制处理，严格按照国家标准进行设计施工，保证管道的施工质量。
已经处在污水管道（井池）附近和交叉的管道必须进行检测分析，制定可行的管控方案，确保运行安全。
1、铸铁管的埋设位置进行检测，受污水管道腐蚀的管道制定保护方案或更换措施，严禁带病运行。
2、对在用的铸铁管网制定方案进行管网安全性评估。
1)收集整理管网有关管径、壁厚、运行压力、埋设位置等资料。
2）对管道的土壤环境进行抽样检测，包括土壤电阻率、土壤类别、土壤中氯化物含量、土壤PH值（酸碱度）、土壤的含水量和水位、氧化还原电位和杂散电流等情况进行检测和分析。
3）根据上述资料和检测数据对管网安全性评估。
4）根据评估结果制定管网监控巡查的方案和改造方案。
5）购买先进检测仪器增加管网泄露监测频率。
6）定期对方案落实情况进行跟进，保证铸铁管道的运行安全。
应特别注意：小口径的球墨铸铁管线，有外加电流干扰的管线，敷设于人口密度较高地域的管线，敷设于地下水位变化较大区域的管线。
参考文献：
电化学腐蚀范文5
【关键词】压力容器；腐蚀分类；意义；原因；防护措施
中图分类号：C35文献标识码： A
一、压力容器腐蚀的特点及分类
在压力容器的使用过程中，金属腐蚀是最常见的腐蚀形式，但是金属腐蚀的原理和腐蚀状况极为复杂，这也是困扰压力容器安全生产的一项重大难题。目前，我们根据金属腐蚀现象主要从金属腐蚀的过程、温度和破坏形式三方面将其分类，值得注意的是，这几种分类方式存在共通点和重叠点。下面具体介绍这几种分类方式：
1、根据金属腐蚀的过程分类。根据金属腐蚀的大致过程，我们将其分为化学腐蚀和电化学腐蚀两个过程。（1）化学腐蚀。化学腐蚀是金属与离子溶液发生化学反应的一种腐蚀，腐蚀过程是一种置换反应过程，没有电流的产生，只有元素化合价的变化。化学腐蚀还可以分为气体腐蚀和溶液腐蚀，气体腐蚀是指的是金属表面在高温气体下的腐蚀，而溶液腐蚀指的是金属在不导电的非电解质溶液中发生化学腐蚀。（2）电化学腐蚀。电化学腐蚀与化学腐蚀相比，最重要的不同在于它存在电子的转移和电流的产生，这种原理与原电池的工作原理类似，是化工生产中一种最常见的化学腐蚀形式。金属在通电的电解质溶液的反应都属于电化学腐蚀。
2、根据反应的温度分类。影响化学反应的重要的因素除了反应物的浓度和催化剂等，最不可忽略的就是温度的变化对于化学反应速率的影响。温度升高对于任何化学反应都会产生加快反应的效果。根据反应的温度可以将腐蚀分为常温腐蚀和高温腐蚀。（1）常温腐蚀。常温腐蚀就是在常温条件下发生的金属腐蚀现象的化学反应。我们常见的常温腐蚀现象包括铁制品在大气中的生锈腐蚀，建筑物在水中发生腐蚀等。金属制品在酸碱溶液中发生的腐蚀既属于常温腐蚀也属于电化学腐蚀。（2）高温腐蚀。顾名思义，高温腐蚀指的就是化学反应发生在温度较高的条件下的腐蚀，当然其中也包含化学腐蚀和电化学腐蚀。为了更好地区分常温腐蚀和高温腐蚀，我们将温度在100摄氏度以上的反应归为高温腐蚀。高温腐蚀常见于工业生产中，尤其是电镀行业。例如电镀过程中的高温熔锌溶液与镀锌容器壁间的反应就是高温腐蚀的一个典型代表。
3、根据腐蚀的破坏形式分类。根据腐蚀的破坏形式一般都为金属腐蚀。根据腐蚀破坏情况又将金属腐蚀分为全面腐蚀、局部腐蚀和结构环境腐蚀三类。金属腐蚀一般从压力容器的表面开始反应，逐渐向容器壁的内部深入腐蚀，最终引起容器的外部或内部结构的破坏，这是金属腐蚀的一大特点。全面腐蚀是金属腐蚀发生在压力容器的整个金属表面，腐蚀时破坏连成一片。这种腐蚀一般情况下是不均匀腐蚀，当然，也存在各种细微条件的相同出现的均匀腐蚀现象。与全面腐蚀相比，局部腐蚀是仅限于容器壁的一小部分发生严重的腐蚀而表面其他地方基本没有损坏或者没有损坏的现象。从安全角度考虑，局部腐蚀往往比全面腐蚀更加危险。这是因为全面腐蚀的特征明显，并且由于腐蚀的速度相差不大，我们可以很容易的推算腐蚀的速度，进而估算破坏所带来的损失和更换设备的时间，达到设备利用的最大化。相反的，局部腐蚀是设备的局部发生破坏，这种破坏往往是隐秘的，不容易发现，极易造成突发爆炸，造成重大的人员伤亡。此外，局部腐蚀的反应机理和反应条件更加复杂，所以无法确定其反应速率，这样就会容易出现设备的突然损坏和事故的发生。
二、腐蚀的危害和防护的意义
腐蚀具有突发性和灾难性等特点，极易造成重大的经济损失，造成重大的人员伤亡。此外，腐蚀会影响设备的外观，还可能会造成生产出的产品不合格，影响产品的声誉和销路，更可能会造成环境污染，破坏生态环境。还有可能造成其他贵重产品的损坏。
腐蚀产生破坏时高度集中，并且蚀孔的破坏很不均匀，由于应力结构等的影响，蚀孔是向重力方向发展，蚀孔口径很小，并且表面往往覆盖有固体沉积物，因此极其不容易被发现，隐藏危害巨大，蚀孔的出现是没有任何预见性的，时间或长或短，这就使得腐蚀变得更加难以治理。所以，防止压力容器的腐蚀能够避免重大事发生、避免经济损失和人员伤亡。
三、影响腐蚀的主要原因
腐蚀是化学反应和电化学反应的集合，所以影响化学反应的主要因素就是影响腐蚀的主要因素，包括金属材料、温度、PH值、电解质溶液的流动状态等。能够发生钝化的金属更容易发生腐蚀，所以，与碳钢相比，不锈钢更加敏感。所以，腐蚀更容易发生在钝态不稳定的金属表面，钝态越稳定的金属，发生腐蚀的几率就越低。温度是影响腐蚀的另一个重要的因素，温度越高，化学反应越快，腐蚀的速度就越快，设备破损就越快。PH值是影响腐蚀的另一个重要的原因，一般情况下，酸性溶液比碱性溶液更加容易腐蚀金属，而中性溶液对于金属设备来说无疑使最理想的。电解质溶液的流动速度也会影响腐蚀的速度，越是稳定的条件就越容易发生化学反应，这是因为在不稳定的介质流动可以消除溶液间的差别，消除溶液间的不均匀性，减缓腐蚀的速率，避免腐蚀的发生。
四、防止压力容器腐蚀的措施
1、涂层保护。涂层保护是避免腐蚀的一项最简单易行的方法，原理是用有机涂料或者无机物的陶瓷将发生反应的金属和溶液分隔开，成本较低，工艺简单，适应性广，见效明显。但是这种方法要在设备投入使用前进行，并且维护时间短，所以后期二次维护和劳动量大。
2、电化学保护。电化学保护是非常适应于水下保护的一种防腐蚀方法，其原理是利用电化学反应的原理，用一种金属保护压力容器壁金属和溶液进行反应，达到保护容器壁的效果。这种防护方法周期适中，但要耗费一定的电能，成本较高。电化学保护包括金属镀层、阳极保护、阴极保护和缓蚀剂保护四种。金属镀层就是在压力容器金属表面镀一层别的金属作为保护层，这种方法的保护周期较长，维护工作量小，但是施工工艺较为复杂，并且成本极高，所以，这种方法适用于面积较小并且环境恶劣的设备保护。阳极保护是应用很广的一类保护方法，是利用微弱电流使得作为阳极反应的金属钝化，减缓反应的进行和金属的消耗。阴极保护就是使得金属达到阴极极化，当阴极电势足够负的时候，金属就可以避免氧化溶解，从而得到完全保护。主要包括外加电流法和牺牲阳极法。缓蚀剂保护就是在溶液中加入一定的能够明显减少金属和溶液反应的一种物质，缓蚀剂可以有效地减缓金属的腐蚀，并且操作简便，可以避免产品污染，防止脆裂事故的发生，但是现在的技术还不够纯熟，不能够保证保护的实效性。
3、合理的管理保护。除了采用以上叙述的方法避免金属的腐蚀之外，在设备的管理上还要进行加强，避免事故的发生，防患于未然。
结束语
在化工生产中，压力容器是一种不可替代的重要的设备。在压力容器的运行和使用过程中，长期处于高温和高压的条件下，使得压力容器极易发生腐蚀和破损，进而影响压力容器的正常使用，甚至出现重大工业事故，造成人员伤亡。因此，研究压力容器的腐蚀和防护对于工业生产安全的意义十分重大。
【参考文献】
[1]施利炳.金属的腐蚀与防护[J].物理测试，2003（03）.
电化学腐蚀范文6
关键词：钢筋混凝土；钢筋腐蚀；原理；
1、问题的提出
钢筋混凝土所使用的材料是混凝土和钢筋，具有混凝土和钢筋的优点，其强度高、韧性好，并且混凝土与钢筋间具有良好的粘结力，同时二者的温度线膨胀系数相近，正因为钢筋混凝土具有这些优点，因此钢筋混凝土成为现代土木结构的主体。著名专家学者P.K.Mehia认为，钢筋腐蚀是影响钢筋混凝土结构耐久性最重要的因素。混凝土中钢筋的腐蚀，不仅会造成巨大经济损失，还可导致钢筋混凝土结构破坏，甚至会引起结构坍塌。因此，钢筋腐蚀问题不容忽视。
2、钢筋混凝土中钢筋腐蚀原理分析
混凝土的孔溶液呈碱性，新拌混凝土的pH值一般都在12~13之间，在这样强的碱性环境下，钢筋表面会生成一层钝化膜，它是厚度一般为2×10-9~6×10-9m的水化氧化产物(γ-Fe2O3・nH2O)，阻止了钢筋的锈蚀，但是当pH值由于各种原因降至11.8或者更低时，钝化膜将不能保持，钢筋进入活化状态，钢筋就会发生锈蚀。
钢筋表面发生的腐蚀分为化学腐蚀和电化学腐蚀，化学腐蚀是钢筋表面与气体或介质溶液接触发生的腐蚀，这种腐蚀没有电子的流动，只是腐蚀现象的一小部分；而电化学腐蚀是钢筋表面与腐蚀介质发生电化学反应而引起的腐蚀，绝大部分腐蚀都属于电化学腐蚀，因此本文着重讨论电化学腐蚀。
钢筋表面发生电化学腐蚀的条件是当钢筋表面有水分存在时，就发生铁电离的阳极反应和溶液态氧还原的阴极反应，并以相互等速度进行，其反应方程式如下：
阳极：FeFe2++2e
阴极：0.5O2+H2O+2e2OH-
总的反应是阴阳极反应的组合，并在钢筋表面析出氢氧化铁：
Fe2++2OH-Fe(OH)2
Fe(OH)2+0.5H2O+0.25O2Fe(OH)3
氢氧化铁Fe(OH)3进一步氧化生成红锈nFe2O3・mH2O，一部分氧化不完全的生成黑锈Fe3O4，在钢筋表面形成锈层，铁锈的体积最大可膨胀至原来体积的6倍。钢筋膨胀使周围的混凝土产生较强的拉应力，当混凝土中拉应力超过混凝土的抗拉强度时，混凝土将沿钢筋方向开裂，即顺筋开裂，严重的使混凝土保护层剥落。混凝土开裂后，进一步丧失了对钢筋的保护，使得腐蚀介质更容易达到钢筋表面，导致钢筋腐蚀的进一步加剧，如此周而复始，加剧了钢筋混凝土结构的破坏。
混凝土中钢筋钝化状态被破坏、钢筋活化的主要原因是混凝土保护层的碳化和氯化物的作用。混凝土碳化时，pH值显著降低，一般降到8~9，在这种状态下，钢筋将不处于钝化状态，极易发生腐蚀。相对于碳化，氯离子的危害一旦发生后果要严重的多。氯离子半径小，穿透能力强，可以很容易穿透钢筋表面的钝化膜，进而竞争吸附在钢筋的表面，当氯离子到达钢筋表面时，将使该处的pH值显著降低，导致局部酸化，造成小阳极大阴极的情况，促成严重的电化学腐蚀。Cl-除了去钝化作用外还有搬运作用，Cl-可以与Fe2+生成FeCl2，加速了阳极过程，FeCl2是可溶的，向混凝土内扩散时遇到OH-便生成Fe(OH)2沉淀，进而生成氧化铁即铁锈。Cl-不会被消耗掉，只是起到了“迁移”作用，如此周而复始，大大加速了钢筋的锈蚀。此外，Cl-的存在加大了混凝土的导电性，使得电化学腐蚀的发生更加容易，对钢筋的防腐蚀极为不利。
3、钢筋的腐蚀过程及防范措施
3.1混凝土中钢筋的腐蚀过程
钢筋的腐蚀过程有两种，一种是电极反应交换电流引起的腐蚀。钢铁在酸性溶液中的溶解属于此类。另外一种是扩散速度控制的腐蚀过程。混凝土中钢筋的腐蚀大多数属于这种腐蚀。混凝土内钢筋的腐蚀，一般多属于金属电化学腐蚀这种腐蚀的发生一般都在以下两种情况下：一是钢筋表面氧化铁保护膜被破坏，使钢筋失去保护层；二是有水和氧气的参与。具体表现在以下几个方面
1.混凝土内掺入了氯盐。我国用氯盐做早强防冻剂的历史很长，有些工程仍在使用。为提高混凝土早期强度，在混凝土中掺加一定量的氯盐往往是有效的。但因氯化钙是以氯离子和钙离子的状态存在，氯离子能破坏钢筋表面的氧化铁保护膜，并能使钢筋表面局部酸化，使钢筋腐蚀。另外，如果氯化钙掺量过多，还会增加混凝土的干缩度，使其在早期产生干缩裂缝。加上氯盐本身具有较强的吸湿性，从而加速了钢筋的腐蚀。
2.混凝土不密实或存在裂缝。混凝土密实度不良和构件上产生的裂缝，往往是造成钢筋腐蚀很重要的原因。尤其当水泥用量偏少、水灰比不当，在混凝土浇筑过程中振捣不实，产生露筋、蜂窝麻面和裂缝时，就会给水和氧及其它侵蚀性介质的渗透创造条件，从而加速钢筋的锈蚀。
3.混凝土“碳化”。混凝土的“碳化”，是指空气中的二氧化碳气体在混凝土表层逐渐为氢氧化钙的碱性溶液所吸收，相互生成碳酸钙的现象或碳化的结果，使混凝土的PH值不断下降，并不断向内部深化，当碳化深度达到或超过钢筋保护层时，钢筋表面的氧化铁保护膜便遭到破坏，使钢筋失掉了保护的屏障。这时，大气中含有的工业废气，如氯化氢等将被棍凝土吸收并与氢氧化钙结合，使混凝土碱度迅速下降，钢筋遭受腐蚀。
4.高强钢筋中的应力腐蚀。高强钢筋在应力的作用下，容易导致氧化铁保护膜的破坏，裂缝比较活化，并作为阳极而腐蚀。同时，由于钢筋中具有很高的拉应力和高强钢筋的低变形性能，腐蚀和应力共同作用，加速了裂缝的深度发展，使钢筋在看不到明显腐蚀的情况下突然产生断裂。
3.2混凝土中钢筋的腐蚀防范措施
从目前的技术条件来看，混凝土结构物中钢筋腐蚀的检测方法主要包括破损法和非破损法（电阻棒法、涡流探测法、声发射探测法自然电位法、交流阻抗谱法、线性极化法、恒电量法等许多种），修复技术主要有补丁法、电化学氯化物萃取技术及再碱化技术等几种。在工程实际中，需要针对具体情况选用合适的检测方法和修复技术可采用单一的检测方法和修复技术，必要时也可采用多种检测法和修复技术相结合的方法。
4、结束语
在建筑工程项目质量管理越来越严的今天，钢筋混凝土结构中的钢筋的腐蚀问题日益引起人们的重视。因此，了解发生腐蚀的机理，进而采取针对性的防范措施，是保证工程质量的必要前提和要求。
参考文献：
[1] 朱彦鹏主编.混凝土结构设计原理[M].重庆：重庆大学出版社，2002.
