这是危害最为严重的一类化学腐蚀,如金属的高温氧化,在高温条件下,金属与环境中的氧 或氧化性气体(H2O、SO2、CO2等)化合生成金属化合物,温度越高,金属的氧化速度越快:钢的高 温脱碳,在高温气体作用下,金属表面与高温气体中的02、H0、S02、l反应,使碳的含量减少, 金属的表面硬度和抗疲劳强度降低。 (3)其他氧化剂引起的化学腐蚀 在腐蚀反应中夺取电子导致金属原子成为离子的物质不是氧,而是硫、卤素原子或其他原于 或原子团,这时反应物不是氧化物,而是卤化物、氢氧化物或其他化合物。这种情况下,腐蚀速 度和危害程度取决于金属及氧化物的性质。 (4)金属在非电解质溶液中的腐蚀 金属在不含水、不电离的有机溶剂中,与有机物直接反应而受化学腐蚀,如A1在CC14、Mg 和T在甲醇中的腐蚀,这类腐蚀比较轻微。 电化学腐蚀 金属电化学腐蚀指金属与介质发生电化学反应而引起的变质和损坏。其特点是在腐蚀过程中 有电流产生,金属在各种酸、碱、盐溶液、潮湿大气、工业用水中的腐蚀,都属于电化学腐蚀。 电化学腐蚀是一种比化学腐蚀更为普遍、危害更加严重的腐蚀。 (一)电极电位 把Zn置于水溶液中,由于极性水分于的作用,Zn表面上的Zn离子克服自身电子的引力, 些Zn离子将脱离金属表面进入相接触的水中形成水化离子,与这些离子保持中性的电子仍然留在 金属上,这就是氧化反应。随着反应的进行,生成的水化离子越多,金属表面的过剩电子也越多 当金属的氧化反应到一定时间,动态上不再进行,其结果形成了由金属表面带负电,与金属相接 触的水中带正电的双电层。许多金属如铁、镉等浸在水或酸、碱、盐的水溶液中,都能够形成这 样的双电层 如果金属离子的水化能不足以克服金属离子与电子的吸引力,则溶液中的水化离子可能被金 属上的电子吸引而进入金属内部,因而金属表面带正电荷,与之相邻的液层中聚集阴离子而带负 电荷,形成一种与前相反的双电层,铜、银、金等金属在含有该金属盐的水溶液中就形成这种双 电层。双电层示意如图1-1所示 形成双电层的金属及电解质溶液称为电极。不同的电极具有不同的电位,若规定某一电极的 电位为零电位,此电极为参比电极,相对于参比电极的电位差就成为该电极的电极电位。 金属正离子 电子 阴离子 金属 化金金属 阳离子 电解质溶液 电解质溶液
11 这是危害最为严重的一类化学腐蚀，如金属的高温氧化，在高温条件下，金属与环境中的氧 或氧化性气体(H2O、SO2、CO2 等)化合生成金属化合物，温度越高，金属的氧化速度越快；钢的高 温脱碳，在高温气体作用下，金属表面与高温气体中的 02、H20、S02、H2 反应，使碳的含量减少， 金属的表面硬度和抗疲劳强度降低。 （3）其他氧化剂引起的化学腐蚀 在腐蚀反应中夺取电子导致金属原子成为离子的物质不是氧，而是硫、卤素原子或其他原于 或原子团，这时反应物不是氧化物，而是卤化物、氢氧化物或其他化合物。这种情况下，腐蚀速 度和危害程度取决于金属及氧化物的性质。 （4）金属在非电解质溶液中的腐蚀 金属在不含水、不电离的有机溶剂中，与有机物直接反应而受化学腐蚀，如 Al 在 CCl4、Mg 和 Ti 在甲醇中的腐蚀，这类腐蚀比较轻微。 二、电化学腐蚀 金属电化学腐蚀指金属与介质发生电化学反应而引起的变质和损坏。其特点是在腐蚀过程中 有电流产生，金属在各种酸、碱、盐溶液、潮湿大气、工业用水中的腐蚀，都属于电化学腐蚀。 电化学腐蚀是一种比化学腐蚀更为普遍、危害更加严重的腐蚀。 （一）电极电位 把 Zn 置于水溶液中，由于极性水分于的作用，Zn 表面上的 Zn 离子克服自身电子的引力，一 些 Zn 离子将脱离金属表面进入相接触的水中形成水化离子，与这些离子保持中性的电子仍然留在 金属上，这就是氧化反应。随着反应的进行，生成的水化离子越多，金属表面的过剩电子也越多。 当金属的氧化反应到一定时间，动态上不再进行，其结果形成了由金属表面带负电，与金属相接 触的水中带正电的双电层。许多金属如铁、镉等浸在水或酸、碱、盐的水溶液中，都能够形成这 样的双电层。 如果金属离子的水化能不足以克服金属离子与电子的吸引力，则溶液中的水化离子可能被金 属上的电子吸引而进入金属内部，因而金属表面带正电荷，与之相邻的液层中聚集阴离子而带负 电荷，形成一种与前相反的双电层，铜、银、金等金属在含有该金属盐的水溶液中就形成这种双 电层。双电层示意如图 1-1 所示。 形成双电层的金属及电解质溶液称为电极。不同的电极具有不同的电位，若规定某一电极的 电位为零电位，此电极为参比电极，相对于参比电极的电位差就成为该电极的电极电位
图1-1双电层示意图 阴极) H H2so 图1-2金属伴和金属铜组成的腐蚀电池
12 图 1-1 双电层示意图 图 1-2 金属锌和金属铜组成的腐蚀电池
(二)腐蚀电池 如果把两种电极电位不同的金属互相接触,或用导线连接,同时放入同一电解质中.就组成 了腐蚀电池。如图1-2所示为金属锌和金属铜组成的腐蚀电池,锌的电极电位低,铜的电极电位 高,锌离子不断进入电解质溶液中,多余的电子通过导线流向了铜极。在锌极上发生的是氧化反 应Zn-2e→>Zn2,在铜极上发生的是还原反应2H+2e→H2。腐蚀电池的总反应为 Zn+2H→Zn2+2个 反应的结果造成金属锌的电化学腐蚀和溶液中的氧化剂被还原成氢气并聚成气泡逸出。在腐 蚀电池中,发生氧化反应的电极称阳极,发生还原反应的电极称阴极。在以上腐蚀电池中,锌为 阳极,铜为阴极,锌失去电子遭腐蚀,铜得到保护。金属的电化学腐蚀性决定于电极电位,电极 电位低的容易被腐蚀 三、金属腐蚀的防护措施 腐蚀主要决定于两个方面,一是材料本身的性能,二是材料所处的环境或所接触的介质。这 就要求要认真分析环境介质的性质,正确选择材料:要改善腐蚀环境或介质。 金属设备的常用的防腐措施 (一)凃涂敷保护层 在金属表面涂敷耐腐蚀的保护层,使金属与腐蚀环境或介质分开,从而达到防止金属腐蚀的 目的。涂层分为金属保护层和非金属保护层。 1.金属保护层 金属保护层常称为镀层,通常以涂敷工艺来命名。常用的有电镀、热镀、渗镀、喷镀、热浸 镀、包镀等、目的就是在金属外部包裹一层耐腐蚀的金属层 2.非金属保护层 非金属保护层分为无机涂层和有机涂层。无机涂层指搪瓷、玻璃涂层,硅酸盐涂层和化学涂 层。硅酸盐涂层主要采用硅酸盐水泥作保护层,化学涂层又称化学膜,是采用化学的方法使金属 离子沉积而形成金属镀层的方法。 有机涂层包括涂料涂层、塑料涂层和硬橡胶涂层。涂料是一种流动性物质,能够在金属表面 展开连续的薄膜,固化后即能将金属与介质隔开。塑料涂层是用层压法将塑料薄膜直接粘在金属 表面。硬橡胶涂层是将硬橡胶覆盖于金属表面 (二)电化学保护 根据电化学腐蚀原理,如果把要保护的金属的电极电位提高,或是把金属的电极电位降低到 定程度,则可降低腐蚀速度,甚至使腐蚀完全停止。这种通过改变电极电位来控制金属腐蚀的 方法称为电化学保护。电化学保护常用阴极保护法 阴极保护又分为外加电流法和牺牲阳极法 外加电流法是把被保护的金属设备与直流电源的负极相连,电源的正极与另一种被称为辅助 电极的金属相连,如图1-3(a)所示。电源接通,电源电流的方向与腐蚀电池的方向相反,调整 电源电流的大小,就能达到减少甚至停止腐蚀的目的。外加电流法在石油、化工、环境工程等方 面得到了广泛的应用。 牺牲阳极法是在被保护的金属上连接一块电极电位更低的金属作为牺牲阳极,如图1-3(b。由 于外接的牺牲阳极电位比被保护的金属低,更容易失去电于面遭到腐蚀。如防止铁制地下管道的
13 （二）腐蚀电池 如果把两种电极电位不同的金属互相接触，或用导线连接，同时放入同一电解质中．就组成 了腐蚀电池。如图 1-2 所示为金属锌和金属铜组成的腐蚀电池，锌的电极电位低，铜的电极电位 高，锌离子不断进入电解质溶液中，多余的电子通过导线流向了铜极。在锌极上发生的是氧化反 应 Zn-2e → Zn 2+，在铜极上发生的是还原反应 2H+ +2e → H2。腐蚀电池的总反应为 Zn+2H+ → Zn2+ +H2 反应的结果造成金属锌的电化学腐蚀和溶液中的氧化剂被还原成氢气并聚成气泡逸出。在腐 蚀电池中，发生氧化反应的电极称阳极，发生还原反应的电极称阴极。在以上腐蚀电池中，锌为 阳极，铜为阴极，锌失去电子遭腐蚀，铜得到保护。金属的电化学腐蚀性决定于电极电位，电极 电位低的容易被腐蚀。 三、金属腐蚀的防护措施 腐蚀主要决定于两个方面，一是材料本身的性能，二是材料所处的环境或所接触的介质。这 就要求要认真分析环境介质的性质，正确选择材料；要改善腐蚀环境或介质。 金属设备的常用的防腐措施。 (一)涂敷保护层 在金属表面涂敷耐腐蚀的保护层，使金属与腐蚀环境或介质分开，从而达到防止金属腐蚀的 目的。涂层分为金属保护层和非金属保护层。 1.金属保护层 金属保护层常称为镀层，通常以涂敷工艺来命名。常用的有电镀、热镀、渗镀、喷镀、热浸 镀、包镀等、目的就是在金属外部包裹一层耐腐蚀的金属层。 2.非金属保护层 非金属保护层分为无机涂层和有机涂层。无机涂层指搪瓷、玻璃涂层，硅酸盐涂层和化学涂 层。硅酸盐涂层主要采用硅酸盐水泥作保护层，化学涂层又称化学膜，是采用化学的方法使金属 离子沉积而形成金属镀层的方法。 有机涂层包括涂料涂层、塑料涂层和硬橡胶涂层。涂料是一种流动性物质，能够在金属表面 展开连续的薄膜，固化后即能将金属与介质隔开。塑料涂层是用层压法将塑料薄膜直接粘在金属 表面。硬橡胶涂层是将硬橡胶覆盖于金属表面。 (二)电化学保护 根据电化学腐蚀原理，如果把要保护的金属的电极电位提高，或是把金属的电极电位降低到 一定程度，则可降低腐蚀速度，甚至使腐蚀完全停止。这种通过改变电极电位来控制金属腐蚀的 方法称为电化学保护。电化学保护常用阴极保护法。 阴极保护又分为外加电流法和牺牲阳极法。 外加电流法是把被保护的金属设备与直流电源的负极相连，电源的正极与另一种被称为辅助 电极的金属相连，如图 1-3（a）所示。电源接通，电源电流的方向与腐蚀电池的方向相反，调整 电源电流的大小，就能达到减少甚至停止腐蚀的目的。外加电流法在石油、化工、环境工程等方 面得到了广泛的应用。 牺牲阳极法是在被保护的金属上连接一块电极电位更低的金属作为牺牲阳极,如图 1-3(b)。由 于外接的牺牲阳极电位比被保护的金属低，更容易失去电于面遭到腐蚀。如防止铁制地下管道的
电化学腐蚀,可在管道上附以金属锌。出于锌的电极电位较铁的电极电位低,因而失去电子发生 氧化反应而遭到腐蚀,铁制管道被保护下来。 =0 盟蹑,自鹚懸白覆錾 (a) (b) 图13阴极保护法 三)腐蚀介质的缓蚀 在腐蚀介质中加入缓蚀剂,改变介质的性质,可降低或消除对金属的腐蚀作用。缓蚀剂就是 能够阻止或减缓金属在环境介质中腐蚀的物质,主要用于管道内壁的防腐 1.酸性介质的防腐 在管道和锅炉的酸洗除垢中,常在酸溶液中加入吸附型缓蚀剂表面,改变金属表面的性质, 从而达到防止酸性介质腐蚀的目的。 2.中性介质的防腐 缓蚀剂可吸附在金属在循环水和锅炉给水等中性介质中,腐蚀基本是由水中溶解氧和游离 氧化碳引起的,特别是在循环冷却水系统中,由于水的多次循环使用,使水中无机盐类逐渐浓缩, 造成管道内壁腐蚀、结垢等。常在系统中加入氧化型或沉淀型缓蚀剂,使管道内壁形成致密的氧 化膜(钝化剂),或具有防腐的沉淀膜,以达到防腐目的。常用的缓蚀剂有:络酸盐、聚磷酸盐、 硅酸盐和铜酸盐等, 3.蒸汽及供暖管道的防腐 这种腐蚀主要由水中溶解氧、氯离子及溶解盐类引起的腐蚀。其防腐措施是采用离子交换法 或加缓蚀剂和脱氧剂等进行除氧、除垢。常用的缓蚀剂有:聚磷酸钠、硅酸盐和铂酸盐等,脱氧 剂主要是亚硫酸钠。对长期停用管道,可用浓度为200mg/1的亚硝酸钠溶液充满管道,即可防止 管道内壁的氧腐蚀 第三节常用非金属材料 非金属材料是指除金属以外的其他一切材料,非金属材料具有优良的耐腐蚀性能,原料来源 丰富,品种多样,适合于因地制宜,就地取材,是一种有着广阔发展的工程材料。非金属材料分
14 电化学腐蚀，可在管道上附以金属锌。出于锌的电极电位较铁的电极电位低，因而失去电子发生 氧化反应而遭到腐蚀，铁制管道被保护下来。 图 1-3 阴极保护法 (三)腐蚀介质的缓蚀 在腐蚀介质中加入缓蚀剂，改变介质的性质，可降低或消除对金属的腐蚀作用。缓蚀剂就是 能够阻止或减缓金属在环境介质中腐蚀的物质,主要用于管道内壁的防腐。 1.酸性介质的防腐 在管道和锅炉的酸洗除垢中，常在酸溶液中加入吸附型缓蚀剂表面，改变金属表面的性质， 从而达到防止酸性介质腐蚀的目的。 2.中性介质的防腐 缓蚀剂可吸附在金属在循环水和锅炉给水等中性介质中，腐蚀基本是由水中溶解氧和游离二 氧化碳引起的，特别是在循环冷却水系统中，由于水的多次循环使用，使水中无机盐类逐渐浓缩， 造成管道内壁腐蚀、结垢等。常在系统中加入氧化型或沉淀型缓蚀剂，使管道内壁形成致密的氧 化膜(钝化剂)，或具有防腐的沉淀膜，以达到防腐目的。常用的缓蚀剂有；络酸盐、聚磷酸盐、 硅酸盐和铜酸盐等。 3.蒸汽及供暖管道的防腐 这种腐蚀主要由水中溶解氧、氯离子及溶解盐类引起的腐蚀。其防腐措施是采用离子交换法 或加缓蚀剂和脱氧剂等进行除氧、除垢。常用的缓蚀剂有：聚磷酸钠、硅酸盐和铂酸盐等，脱氧 剂主要是亚硫酸钠。对长期停用管道，可用浓度为 200mg/l 的亚硝酸钠溶液充满管道，即可防止 管道内壁的氧腐蚀。 第三节 常用非金属材料 非金属材料是指除金属以外的其他一切材料，非金属材料具有优良的耐腐蚀性能，原料来源 丰富，品种多样，适合于因地制宜，就地取材，是一种有着广阔发展的工程材料。非金属材料分
为无杋非金属材料、有机非金属材料及复合材料。无杋非金属材料主要有陶瓷、搪瓷、岩石、玻 璃等,有机非金属材料主要有橡胶、塱料、涂料等,复合材料主要有玻璃钢、不透性石墨等 橡胶 橡胶在很宽的温度范围内具有极好的弹性有高的拉伸强度和疲劳强度,并且具有不透水、不 透气、耐酸碱和电绝缘等性能。良好的性能,使其得到了广泛的应用。 (一)橡胶的组成 橡胶是以生胶为主要成分,添加各种配合剂和增强材料制成的。 生胶是指无配合剂、未经硫化的天然或合成橡胶。生胶具有很高的弹性,但强度低,易产生 永久性变形;稳定性差,如会发黏、变硬、溶于某些溶剂等 配合剂用来改善橡胶的各种性能。常用配合剂有硫化剂、硫化促进剂、活化剂、填充剂、增 塑剂、防老化剂、着色剂等。硫化剂用来使生胶的结构由线型转变为交联体型结构,从而使生胶 变成具有一定强度、韧性、高弹性的硫化胶。硫化促进剂作用是缩短硫化时间,降低硫化温度, 改善橡胶性能。活化剂用来提高促进剂的作用。填充剂用来提高橡胶的强度、改善工艺性能和降 低成本。增塑剂用来增加橡胶的塑性和柔韧性。防老化剂用来防止或延缓橡胶老化,主要有胺类 和酚类等防老化剂 增强材料主要有纤维织品、钢丝加工制成的帘布、丝绳、针织品等类型,以增加橡胶制品的 强度。 (二)常用橡胶材料 橡胶根据原材料的来源可分为天然橡胶和合成橡胶 1.天然橡胶 天然橡胶由橡胶树上流岀的乳胶提炼而成。天然橡胶具有较好的综合性能,弹性髙。有良好 的耐磨性、耐寒性和工艺性能,电绝缘性好,价格低廉。但耐热性差,不耐臭氧,易老化,不耐 油 天然橡胶广泛用于制造轮胎、输送带、减振制品、胶管、胶鞋及其他通用制品。 2.合成橡胶 (1)丁苯橡胶丁苯橡胶是应用最广、产量最大的一种合成橡胶。它由丁二烯和苯乙烯共聚而 成,其性能主要受苯乙烯的含量影响,随着苯乙烯含量的増加,橡胶的耐磨性、硬度增大而弹性 下降。丁苯橡胶比天然橡胶质地均匀,耐磨性、耐热性和耐老化性妤。主要用于制造轮胎、胶板、 胶布、胶鞋及其他通用制品,不适用于制造高速轮胎 (2)丁基橡胶丁基橡胶由异丁烯和少量异戊二烯低温共聚而成。其气密性极好,耐老化性、 耐热性和电绝缘性较高,耐水性好,耐酸碱、有很好的抗多次重复弯曲的性能。但强度低,易燃不 耐油。对烃类溶剂的抵抗力差。主要用于制造内胎、外胎以及化工衬里、绝缘材料、防震动与防 撞击材料等。 (3)氯丁橡胶氯丁橡胶由氯丁二烯以乳液聚合法而成。其物理、力学性能良好,耐油、耐溶 剂性和耐老化性、耐燃性良好,电绝缘性差。主要用于制造电缆护套、胶管带、胶黏剂及一般橡 胶制品 、塑料 塑料密度小,耐腐蚀,有着良好的电绝缘性、耐磨和减摩性、消声和隔热性、加工性等。但 强度、硬度低,耐热性差,受热易变形、易老化、易蠕变等
15 为无机非金属材料、有机非金属材料及复合材料。无机非金属材料主要有陶瓷、搪瓷、岩石、玻 璃等，有机非金属材料主要有橡胶、塑料、涂料等，复合材料主要有玻璃钢、不透性石墨等。 一、橡胶 橡胶在很宽的温度范围内具有极好的弹性有高的拉伸强度和疲劳强度，并且具有不透水、不 透气、耐酸碱和电绝缘等性能。良好的性能，使其得到了广泛的应用。 (一)橡胶的组成 橡胶是以生胶为主要成分，添加各种配合剂和增强材料制成的。 生胶是指无配合剂、未经硫化的天然或合成橡胶。生胶具有很高的弹性，但强度低，易产生 永久性变形；稳定性差，如会发黏、变硬、溶于某些溶剂等。 配合剂用来改善橡胶的各种性能。常用配合剂有硫化剂、硫化促进剂、活化剂、填充剂、增 塑剂、防老化剂、着色剂等。硫化剂用来使生胶的结构由线型转变为交联体型结构，从而使生胶 变成具有一定强度、韧性、高弹性的硫化胶。硫化促进剂作用是缩短硫化时间，降低硫化温度， 改善橡胶性能。活化剂用来提高促进剂的作用。填充剂用来提高橡胶的强度、改善工艺性能和降 低成本。增塑剂用来增加橡胶的塑性和柔韧性。防老化剂用来防止或延缓橡胶老化，主要有胺类 和酚类等防老化剂。 增强材料主要有纤维织品、钢丝加工制成的帘布、丝绳、针织品等类型，以增加橡胶制品的 强度。 (二)常用橡胶材料 橡胶根据原材料的来源可分为天然橡胶和合成橡胶。 1.天然橡胶 天然橡胶由橡胶树上流出的乳胶提炼而成。天然橡胶具有较好的综合性能，弹性高。有良好 的耐磨性、耐寒性和工艺性能，电绝缘性好，价格低廉。但耐热性差，不耐臭氧，易老化，不耐 油。 天然橡胶广泛用于制造轮胎、输送带、减振制品、胶管、胶鞋及其他通用制品。 2.合成橡胶 (1)丁苯橡胶 丁苯橡胶是应用最广、产量最大的一种合成橡胶。它由丁二烯和苯乙烯共聚而 成，其性能主要受苯乙烯的含量影响，随着苯乙烯含量的增加，橡胶的耐磨性、硬度增大而弹性 下降。丁苯橡胶比天然橡胶质地均匀，耐磨性、耐热性和耐老化性好。主要用于制造轮胎、胶板、 胶布、胶鞋及其他通用制品，不适用于制造高速轮胎。 (2)丁基橡胶 丁基橡胶由异丁烯和少量异戊二烯低温共聚而成。其气密性极好，耐老化性、 耐热性和电绝缘性较高，耐水性好，耐酸碱、有很好的抗多次重复弯曲的性能。但强度低，易燃 不 耐油。对烃类溶剂的抵抗力差。主要用于制造内胎、外胎以及化工衬里、绝缘材料、防震动与防 撞击材料等。 (3)氯丁橡胶 氯丁橡胶由氯丁二烯以乳液聚合法而成。其物理、力学性能良好，耐油、耐溶 剂性和耐老化性、耐燃性良好，电绝缘性差。主要用于制造电缆护套、胶管带、胶黏剂及一般橡 胶制品。 二、塑料 塑料密度小，耐腐蚀，有着良好的电绝缘性、耐磨和减摩性、消声和隔热性、加工性等。但 强度、硬度低，耐热性差，受热易变形、易老化、易蠕变等