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第四章 自然环境中的腐蚀 1 水的腐蚀 2 大气腐蚀 3 *土壤腐蚀 第一节 水的腐蚀 淡水腐蚀 钢铁在淡水中的腐蚀 混凝土在水中的腐蚀 海水腐蚀 淡水即含盐量小于0.5 g/L的水。 地球上水总量为14亿立方千米，淡水储量仅占全球总水量的2.53％，而且其中的68.7％又属于固体冰川，分布在难以利用的高山和南、北两极地区，还有一部分淡水埋藏于地下很深的地方，很难开采。 淡水腐蚀 钢铁在淡水中的腐蚀 1 淡水腐蚀的特点 淡水中钢铁的电化学腐蚀通常是受溶解氧的去极化作用所控制的。 阳极反应：Fe→Fe2++2e 阴极反应：O2+2H2O+4e→4OH-（吸氧过程） 溶液中： Fe2++2OH- →Fe(OH)2 Fe(OH)2 +O2→Fe2O3.H2O或FeO.OH 2 影响淡水腐蚀的主要因素 （1）pH值 当pH=4～10时，溶解氧扩散速度不变，腐蚀速度基本恒定 当pH＜4时，覆盖膜溶解，两个阴极反应，析氢和吸氧，腐蚀速度显著增大。 当pH＞10时，碳钢表面钝化，腐蚀速度下降. 当pH＞13时，碱腐蚀，控制pH＜11防止碱脆 pH=4～10：腐蚀为氧浓差极化控制的腐蚀 （影响因素：氧扩散速度） （2）温度的影响 水温每升高10℃，碳钢的腐蚀速度约加快30%。 敞口系统：随水温升高，腐蚀速度先升高后降低；（水温升高， 溶解氧含量降低） 密闭系统：腐蚀速度 与温度保持直线上升 （氧浓度不变）。 （3）溶解氧的浓度 溶解氧浓度较低时：腐蚀速度随水中氧的浓度增加而升高； 溶解氧浓度很高时：若不存在破坏钝态的活性离子，会使碳钢钝化腐蚀速度剧减。 ① 氧作为去极剂，Fe→Fe3+，促进腐蚀； ② 氧使水中Fe(OH)2 氧化为Fe2O3.H2O或Fe(OH)3 等的混合物，在铁表面形成氧化膜，抑制腐蚀。 （4）水的流速 ① 一般，水的流速增加，腐蚀速度增加； ② 流速到一定程度，铁钝化，腐蚀速度下降； ③ 极高流速下，钝化膜被冲刷破坏，腐蚀速 度增大。 水流速合适，使系统内氧 浓度均匀，避免出现沉积物 的滞留，防止氧浓差电池 的形成。 表面状态、杂质（Cl-）、温度 （5）水中溶解盐类 ① 水中含盐量增加，溶液导电率增大，腐蚀速度增加； ② 盐类超过一定浓度后，氧的溶解度降低，腐蚀速度减小。 氧化性金属阳离子（Cu2+、Fe3+）：加速腐蚀 碱土金属和还原性金属离子（Ca2+）：缓蚀作用 阴离子：有的加速腐蚀如：Cl-，S2-，ClO- 有的缓蚀作用如PO43-，NO2- Ca2+与HCO3-共存，抑制腐蚀：CaCO3（保护膜） （6）微生物：加速钢铁腐蚀 ① 厌气性硫酸盐还原菌 能在缺氧时还原成S2-或S；对阴、阳极有促进作用，腐蚀加剧；产生H2S有腐蚀性。 ② 好气性硫杆菌 S2-→S6+，pH达1，导致酸性腐蚀 ③ 铁细菌：好氧菌，使氧浓度不均，造成氧浓差腐蚀，生成体积很大的红棕色黏性沉积物。 3 防止淡水腐蚀的途径 （1）减少含有氯化物环境中的氧含量； （2）用于工业循环冷却水系统时，调整和稳定水中溶解盐类的成分； 水质稳定处理：加入一定量阻垢剂、缓蚀剂和杀菌剂防止腐蚀。 （3）采用涂料及镀层保护； （4）采用阴极保护。 混凝土在水中的腐蚀 混凝土是由黏土与石灰石等烧制而成的普通水泥构成的，为了增加强度，通常内部加入钢筋。 水泥主要成分：CaO及SiO2等（复杂化合物）； 特点：强碱性，对常温碱液有良好耐蚀性，不耐酸，耐水性很好，可溶性盐类对水泥有侵蚀作用，但对盐类溶液的耐蚀性不同。 混凝土中钢筋的腐蚀取决于氧的去极作用，可形成氧的浓差腐蚀，使缝内钢筋加速腐蚀。 防止：采用涂料保护，或用表面非金属覆盖层。 海水腐蚀 海洋面积约362,000,000平方公里，近地球表面积的71％。海洋是矿物资源的聚宝盆。人类经济、生活的现代化，对石油的需求日益增多。世界石油资源储量为10,000亿吨，可开采量约3000亿吨，其中海底储量为1300亿吨。 通过海底油田地质调查，中国先后发现了渤海、南黄海、东海、珠江口、北部湾、莺歌海以及台湾浅滩等7个大型盆地。其中东海海底蕴藏量之丰富，堪与欧洲的北海油田相媲美。 1 海水腐蚀特点 海水中含有许多化学元素组成的化合物，成分复杂，含盐总量3%，氯化物含量高占总盐量的88.7%，电导率高，溶解氧高。 （1）所有结构金属（镁及其合金除外）在海水中腐蚀的阴极由氧还原控制； （2）大量氯离子对钝化膜破