電化學(xué)腐蝕是指金屬在電解質(zhì)溶液中發(fā)生的腐蝕。發(fā)生電化學(xué)腐蝕的基本條件是：有能導(dǎo)電的溶液。能導(dǎo)電的溶液幾乎包含所有的水溶液，包括淡水、雨水、海水、酸堿鹽的水溶液，甚至從空氣中凝結(jié)的水蒸氣加上設(shè)備表面的雜質(zhì)也可以成為構(gòu)成腐蝕環(huán)境的電解質(zhì)溶液。金屬最常見、最普遍的腐蝕就是電化學(xué)腐蝕。

    1 金屬電化學(xué)腐蝕的常見形式

    金屬電化學(xué)腐蝕按其被破壞的形式可以分為：全面腐蝕和局部腐蝕。

    1.1 全面腐蝕

    全面腐蝕是指在整個(gè)金屬表面上進(jìn)行的腐蝕。全面腐蝕一般來說分布比較均勻，腐蝕速度比較穩(wěn)定，機(jī)器設(shè)備的壽命可以預(yù)測，對設(shè)備的檢測也比較容易，一般不會發(fā)生突發(fā)事故。全面腐蝕電池的陰、陽極全部是微電極，陰陽極面積基本上相等，所以反應(yīng)速度比較穩(wěn)定。

    1.2 局部腐蝕

    局部腐蝕是指只集中在金屬表面局部區(qū)域上進(jìn)行的腐蝕，其余大部分區(qū)域幾乎不腐蝕。局部腐蝕造成的金屬損失量不大，但是嚴(yán)重的局部腐蝕會導(dǎo)致機(jī)器設(shè)備的突發(fā)性破壞，這種破壞很難預(yù)測，往往會造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，更有甚者會引起災(zāi)難性事故。根據(jù)日本三菱化工機(jī)械公司對10年中化工裝置破壞事例進(jìn)行的調(diào)查結(jié)果表明，全面腐蝕和高溫腐蝕只占13.4%，而局部腐蝕占80%以上。由此可見局部腐蝕的嚴(yán)重性。

    常見的局部腐蝕有點(diǎn)偶腐蝕、點(diǎn)蝕、縫隙腐蝕、晶間腐蝕、應(yīng)力腐蝕破裂等。

    2 金屬電化學(xué)腐蝕常用的防腐方法

    金屬電化學(xué)腐蝕形成的原因很多，影響因素很多，環(huán)境因素各不相同，這樣就不能用一種防腐措施來解決所有腐蝕問題。在金屬防腐中常用的方法有：覆蓋層保護(hù)、電化學(xué)保護(hù)、緩蝕劑保護(hù)。

    2.1 覆蓋層保護(hù)

    覆蓋層保護(hù)是用耐蝕性能良好的金屬或非金屬材料覆蓋在耐蝕性能較差的材料表面，把基體材料與腐蝕介質(zhì)隔開，以達(dá)到控制腐蝕的目的。表面覆蓋層保護(hù)法不僅能提高基底金屬的耐腐蝕能力，而且能節(jié)約大量貴重金屬和合金。

    2.1.1 表面清理

    無論采用金屬覆蓋層還是非金屬覆蓋層，都要與基體金屬要有良好的結(jié)合力，在施工前都要先對設(shè)備進(jìn)行表面清理，然后再進(jìn)行覆蓋層的施工。

    表面清理的主要方面就是除油、除銹。除油的方法有化學(xué)除油和電化學(xué)除油?；瘜W(xué)除油主要是用有機(jī)溶劑、堿液清洗?，F(xiàn)在又出現(xiàn)了一些新型的合成洗滌劑。少量的合成洗滌劑加入高溫、高壓的水流中，清洗金屬表面的油污，具有速度快、清洗干凈等優(yōu)點(diǎn)，但需要專用清洗設(shè)備。金屬表面除銹的方法有機(jī)械除銹法、酸洗除銹法。隨著科技的進(jìn)步，現(xiàn)在出現(xiàn)了一種新型的除銹方法，即用酸洗的酸加上緩蝕劑和填充劑制成酸洗膏，涂抹在金屬表面，待除銹后再用水沖洗干凈，再涂鈍化膏，使金屬鈍化，不再生銹。

    2.1.2 覆蓋層的種類

    表面覆蓋層有金屬覆蓋層和非金屬覆蓋層兩大類。金屬覆蓋層一般有雙金屬、金屬襯里、電鍍、化學(xué)鍍、熱噴涂（噴鍍）、熱浸鍍等。非金屬覆蓋層有涂料覆蓋層、玻璃鋼襯里、橡膠襯里、磚板襯里等。

    雙金屬、金屬襯里都有一定的厚度，按照操作規(guī)程施工，就可以達(dá)到材料應(yīng)有的耐蝕作用。一般所指的金屬覆蓋層是指電鍍、化學(xué)鍍、熱噴涂（噴鍍）、熱浸鍍等，這些覆蓋層多數(shù)是有孔的，并且很薄。金屬覆蓋層根據(jù)它們在介質(zhì)中的電化學(xué)行為可以分為陽極覆蓋層和陰極覆蓋層。陽極覆蓋層的電極電位比基體金屬的電極電位負(fù)。使用時(shí)，完整的覆蓋層對基體金屬有良好的保護(hù)作用；即使完整性遭到破壞，也可以作為犧牲陽極繼續(xù)保護(hù)基體金屬免遭腐蝕。在一般情況下，鋅、鎘、鋁對碳鋼而言是陽極性覆蓋層。陰極覆蓋層的電極電位比基體金屬的電極電位正。應(yīng)用時(shí)只能機(jī)械的保護(hù)基體金屬免遭腐蝕。一旦覆蓋層的完整性被破壞，它將會與基體金屬構(gòu)成腐蝕電池，使基體金屬腐蝕速度加快。一般情況下使用的鎳、銅、鉛、錫、不銹鋼等對碳鋼而言為陽極性覆蓋層。

    非金屬覆蓋層主要是從以下三個(gè)方面對基體金屬起保護(hù)作用：隔離作用、緩蝕作用、電化學(xué)作用。非金屬覆蓋層在選擇時(shí)應(yīng)該從覆蓋層對環(huán)境的適應(yīng)性、被保護(hù)的基體材料與覆蓋層的適應(yīng)性、施工條件的可能性、覆蓋層的配套性、經(jīng)濟(jì)上的合理性等五個(gè)方面綜合考慮。

    磷酸鹽涂層是一種新型的防腐方法。它是通過刷、噴或長時(shí)間浸泡在含有鐵、鋅、鎂的酸性正磷酸鹽溶液中，形成一層油膜，該油膜由厚而多孔的磷酸鹽細(xì)晶粒組成，緊密的粘結(jié)在鋼上。這層膜不能提供良好的耐蝕性，因此不單獨(dú)使用，但是它們?yōu)橛汀⑾?、漆提供了良好的基礎(chǔ)，幫助防止漆膜下銹蝕擴(kuò)散。

    覆蓋層保護(hù)一般會與電化學(xué)保護(hù)、緩蝕劑保護(hù)聯(lián)合保護(hù)時(shí)，覆蓋層保護(hù)效果的好壞直接影響聯(lián)合保護(hù)效果。

    2.2 電化學(xué)保護(hù)

    電化學(xué)保護(hù)分為陰極保護(hù)和陽極保護(hù)兩種。

    2.2.1 陰極保護(hù)

    陰極保護(hù)是將被保護(hù)的金屬與外加電流電源的負(fù)極相連，在金屬表面通入足夠的陰極電流，使金屬的電位變負(fù)，從而使金屬溶解速度減小的一種保護(hù)方法。陰極保護(hù)技術(shù)應(yīng)用已經(jīng)比較成熟。在我國已經(jīng)使用陰極保護(hù)的裝置有郵電系統(tǒng)電纜裝置、埋與土壤中的地下管線、埋與地下的儲槽、輸油管線、天然氣輸送管道、再如橋樁、閘門、平臺等都使用了陰極保護(hù)。

    陰極保護(hù)在應(yīng)用時(shí)會與其它防腐方法聯(lián)合使用。陰極保護(hù)與覆蓋層聯(lián)合保護(hù)，這樣由于絕大部分面積被覆蓋層覆蓋，電流的消耗大為降低，同時(shí)又克服了單獨(dú)采用覆蓋層保護(hù)容易出現(xiàn)針孔、局部損壞等缺點(diǎn)；陰極保護(hù)與緩蝕劑保護(hù)聯(lián)合使用，可以解決單獨(dú)使用緩蝕劑效果不大、或耗藥量大的缺點(diǎn)，也可以解決因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)復(fù)雜單獨(dú)使用陰極保護(hù)效果不佳的缺點(diǎn)。

    2.2.2 陽極保護(hù)

    陽極保護(hù)是將被保護(hù)的金屬構(gòu)件與外加直流電源的正極相連，在電解質(zhì)溶液中，使金屬構(gòu)件陽極極化至一定電位，使其建立并維持穩(wěn)定的鈍態(tài)，從而陽極溶解受到抑制，腐蝕速度降低，使設(shè)備得到保護(hù)。具有活性-鈍性型的金屬如鈦、不銹鋼、碳鋼、鎳基合金等金屬可以采用陽極保護(hù)，不僅可以控制這些金屬的全面腐蝕，而且能夠防止點(diǎn)蝕、應(yīng)力腐蝕破裂、晶間腐蝕等局部腐蝕。但是陽極保護(hù)只能應(yīng)用于電解質(zhì)成分特定、且處于液相中的金屬。介質(zhì)中鹵素離子濃度不能超過一定臨界值，否則這些活性離子會破壞金屬鈍態(tài)，從而把陽極保護(hù)功能破壞掉。在我國陽極保護(hù)應(yīng)用效果顯著的設(shè)備有：硫酸生產(chǎn)中的碳鋼儲槽、各種換熱器、三氧化硫發(fā)生器等；氨水及銨鹽生產(chǎn)中的碳化塔、氨水儲槽等。

    陽極保護(hù)與覆蓋層保護(hù)聯(lián)合使用，只需要鈍化覆蓋不嚴(yán)的地方，臨界鈍化電流大大減小，投資費(fèi)用大大減少；由于陽極面積大大減小，活化后重新鈍化也容易。陽極保護(hù)與緩蝕劑聯(lián)合保護(hù)，能降低臨界電流密度，減少投資費(fèi)用。例如硝酸銨、尿素混合液中加重鉻酸鈉，尿素、氨水中加硫氰酸鈉等無機(jī)緩蝕劑，并與陽極保護(hù)聯(lián)合使用，效果很好。

    2.3 緩蝕劑保護(hù)

    緩蝕劑保護(hù)是通過添加少量能阻止或減緩金屬腐蝕的物質(zhì)使金屬得到保護(hù)的方法。緩蝕劑保護(hù)的特點(diǎn)是投資少、收效快、使用方便。但是緩蝕劑的應(yīng)用也有一定的局限性：

    緩蝕劑不宜在高溫下使用、只能用在封閉和循環(huán)的體系中、具有較強(qiáng)的針對性、污染及廢液回收處理問題也應(yīng)慎重考慮。所以緩蝕劑在使用時(shí)應(yīng)該根據(jù)具體情況嚴(yán)格選擇。在我國緩蝕劑是很重要的防腐方法之一，廣泛應(yīng)用于石油、化工、鋼鐵、機(jī)械、動力、運(yùn)輸?shù)炔块T。

    緩蝕劑與其它防腐方法聯(lián)合使用，取得的效果更佳。

    3 結(jié)束語

    金屬腐蝕對化工生產(chǎn)影響是多方面的。新的防腐方法的應(yīng)用、改進(jìn)，對促進(jìn)化工生產(chǎn)將起到很大的推動作用，腐蝕與防護(hù)問題越來越引起人們的興趣和關(guān)注。

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責(zé)任編輯：王元

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