船舶腐蚀及防护

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1、9.船舶腐蚀及防护§9.1金属腐蚀的基本理论9.1.1金属腐蚀的分类金属腐蚀可按产生的机理分成化学腐蚀和电化学腐蚀两大类。也可按腐蚀的破坏形态分为全面腐蚀和局部腐蚀，前者包括均匀的全面腐蚀和不均匀的全面腐蚀；后者常见的类型有电偶腐蚀（异金属接触腐蚀）、点腐蚀和缝隙腐蚀、晶间腐蚀、应力腐蚀、疲劳腐蚀、冲蚀、磨蚀、选择性腐蚀、杂散电流腐蚀、空泡腐蚀等。腐蚀机理不同的金属腐蚀化学腐蚀化学腐蚀是由于金属表面与介质直接发生化学作用引起的，其特点是在作用进行过程中没有电流产生。化学腐蚀对金属的破坏速度取决于：金

2、属与氧的相互作用程度和生产金属化合物薄膜的性质（金属化合物薄膜的稳定性，紧密程度，与金属的结合强度等）。①气体腐蚀。②在非电解质溶液中的腐蚀。2）电化学腐蚀电化学腐蚀是金属表面与离子导电性介质发生电化学作用引起的，在作用过程中有阴极区和阳极区。其特点是在金属与介质中有电流流动。电化学作用有时单独造成腐蚀，有时与机械作用、生物作用共同产生腐蚀。电化学腐蚀主要可分为以下几类：①大气腐蚀。②土壤腐蚀。③在电解质溶液中的腐蚀。④在熔盐中的腐蚀。⑤微生物腐蚀。⑥海洋生物腐蚀。（2）破坏形态不同的金属腐蚀金属腐

3、蚀常见的破坏形式有两大类，即全面腐蚀和局部腐蚀。全面腐蚀可分均匀腐蚀和不均匀腐蚀。均匀腐蚀是腐蚀作用均匀地发生在整个金属表面，并在整体上逐步地使金属腐蚀，逐步地使金属降低其各种属性，因而其危害性不太严重。一般情况下使用涂装保护的船舶与海洋工程结构在使用初期时往往在涂层的缺陷或损伤处发生腐蚀，进而出现腐蚀斑、腐蚀坑，然后出现越来越大面积的腐蚀，最后连在一起形成全面的不均匀腐蚀。局部腐蚀是腐蚀作用主要集中在金属的局部区域。由于这些腐蚀的分布、深度和发展很不均匀，往往当金属整体还相当完好的时候，局部腐蚀己

4、相当严重，会导致严重事故或灾害，所以危害性很大。1）斑点腐蚀。2）脓疮腐蚀（腐蚀坑）。3）孔腐蚀（又称点腐蚀）。4）晶间腐蚀。5）穿晶（粒）腐蚀。6）选择腐蚀。9.1.2电化学腐蚀的基本理论电化学腐蚀是指金属表面与离子导电的介质因发生电化学作用而产生金属材料的破坏。其特点在于它的腐蚀历程可分为两个相对独立并且同时进行的阳极反应和阴极反应过程。阳极反应是金属离子从金属转移到介质中并放出电子的过程，即阳极氧化过程；相对应的阴极反应则是介质中氧化剂组分接受来自阳极的电子的还原过程。由于这两个过程在被腐蚀的

5、金属表面上一般具有分离的阳极区和阴极区，使腐蚀反应过程中电子的传递可通过金属从阳极区流向阴极区，其结果必有电流产生。金属失去电子和氧化剂得到电子这两个过程一般不发生在同一部位，同时在反应过程中有电流产生，故称电化学腐蚀。双电层示意图金属-溶液界面上双电层的建立，使得金属与溶液间产生电位差，这种电位差称为金属的电极电位。金属的电极电位大小是由双电层上金属表面的电荷密度决定的，它与以下因素有关：①金属本身的化学性质（即金属失去电子成为离子的难易程度）。②金属晶格结构和金属离子水化倾向的大小。③溶液中金属

6、离子的浓度。④金属和溶液的温度。金属的电极过程达到平衡后，就有一个不变的电位值，通常称该电位为金属的平衡电位。2）标准电极电位金属与溶液界面的电位差，即金属电极电位的绝对值，现在还没有足够可靠的实验方法来进行测定，但其相对值可以用比较的方法准确地测定出来。测定电极电位的相对值时，通常采用标准氢电极作为基准，把待测的电极电位和标准氢电极的电极电位加以比较。（2）腐蚀电池1）原电池把两种不同的金属放在电解质溶液内，以导线连接，导线内有电流通过，这种装置称为原电池，例如铜-锌伏特电池。2）宏电池宏电池是肉

7、眼可以看到电极的一类腐蚀电池。①电偶电池。由不同的金属在同一电解溶液中相互接触而构成。②浓差电池。同一种金属与相同的电解质溶液相接触，由于电解质溶液的浓度不同，形成所谓的浓差电池。3）微电池金属表面的电化学性不均匀，从而产生了许多极微小的阴极和阳极，构成了无数微电池。①金属化学成分的不均匀性。②金属组织的不均匀性。③金属物理状态的不均匀性。④金属表面膜的不完整性。金属的微电池腐蚀是一种十分普遍的现象，金属的阴极保护措施主要是为了克服微电池腐蚀。（3）极化作用原电池通电后，电池两极的电位差逐渐减小，进

8、而引起电流强度的降低，这一现象称为电池的极化作用。1）阳极极化电池中的阳极电位，在通过电流之后，向正的方向移动的现象，称为阳极极化。①阳极过程的进行比失去电子的过程慢。②溶解了的金属离子扩散得不够快。③金属表面形成了钝化膜。2）阴极极化原电池中的阴极电位，在通过电流之后，向负的方向移动的现象，称为阴极极化。从阳极送向阴极的电子一时过多，而阴极附近能接受电子的物质，由于某种原因，与电子相结合的反应速度慢。（4）去极化作用能够消除或削弱极化现象的作用，称为去极化作用。阳极