化学腐蚀与电化学腐蚀

化学腐蚀与电化学腐蚀 金属腐蚀的现象十分复杂,根据金属腐蚀的机理不同,通常可分为化学腐蚀和电化学腐蚀两大类. 1 化学腐蚀 金属材料与干燥气体或非电解质直接发生化学反应而引起的破坏称化学腐蚀.钢铁材料在高温气体环境中发生的腐蚀,通常属化学腐蚀,在生产实际中常遇到以下类型的化学腐蚀. a.钢铁的高温氧化 钢铁材料在空气中加热时,铁与空气中的02 发生化学反应,在570℃以下反应如下: 3Fe + 202 Fe304 生成的Fe304 是一层蓝黑色或棕褐色的致密薄膜,阻止了 O2 与Fe 的继续反应,起了保护膜的作用.在570℃t22_k 生成以FeO 为主要成分的氧化皮渣,反应 如下:2Fe + O2 2FeO 生成的FeO 是一种既疏松又极易龟裂的物质,在高温下O2 可以继续与Fe反应,而使腐蚀向深层发展. 不仅空气中的氧气会造成钢铁的高温氧化,高温环境中的CO2,水蒸气也会造成钢铁的高温氧化,反应如下: Fe + CO2 FeO + CO;Fe + H2O FeO + H2 温度对钢铁高温氧化影响极大,温度升高,腐蚀速率显著增加,因此,钢铁材料在高温氧化性介质(O2,C02,H20 等)中加热时,会造成严重的氧化腐蚀. b.钢的脱碳 钢中含碳量的多少与钢的性能密切相关.钢在高温氧化性介质中加热时,表面的C 或Fe3C 极易与介质中O2,C02,水蒸气,H2 等发生反应: Fe3C(C) + 1/2O2 3Fe + CO; Fe3C(C) + C02 3Fe + 2CO; Fe3C(C) + H20 3Fe + CO + H2; Fe3C(C) + 2H2 3Fe + CH4 上述反应使钢铁工件表面含碳量降底,这种现象称为"钢的脱碳".钢铁工件表面脱碳后硬度和强度显著下降,直接影响零件的使用寿命,情况严重时,零件报废,给生产造成很大的损失. c.氢脆 含氢化合物在钢材表面发生化学反应,例如: 酸洗反应: FeO + 2HCl = FeCl2 + H20 Fe + 2HCl = FeCl2 + 2H 硫化氢反应: Fe + H2S = FeS + 2H 高温水蒸气氧化: Fe + H20 = FeO + 2H 这些反应中产生的氢,初期以原子态存在,原子氢体积小,极易沿晶界向钢材的内部扩散,使钢的晶格变形,产生强大的应力,降低了韧性,引起钢材的脆性.这种破坏过程称为"氢脆".合成氨,合成甲醇,石油加氢等含氢化合物参与的工艺中,钢铁设备都存在着氢脆的危害,特别对高强度钢铁构件的危害更应引起注意. d.高温硫化 钢铁材料在高温下与含硫介质(硫,硫化氢等)作用,生成硫化物而损坏的过程称"高温硫化",反应如下: Fe + S = FeS ; Fe + H2S = FeS + H2 高温硫化反应一般在钢铁材料表面的晶...