全面腐蝕

全面腐蝕是最常見的腐蝕形態，其特徵是腐蝕分布於金屬的整個表面，使金屬整體減薄。發生全面腐蝕的條件是：腐蝕介質能夠均勻地抵達金屬表面的各部位，而且金屬的成分和組織比較均勻。例如碳鋼或鋅板在稀硫酸中的溶解，以及某些材料在大氣中的腐蝕都是典型的全面腐蝕。

基本介紹

• 中文名：全面腐蝕
• 外文名：General Corrosion
• 含義：腐蝕介質能均勻抵達金屬表面各處
• 套用：金屬腐蝕

全面腐蝕簡介

金屬腐蝕可分為全面腐蝕與局部腐蝕兩大類。

從工程技術上看，全面腐蝕相對局部腐蝕其危險性小些，而局部腐蝕危險極大。往往在沒有什麼預兆的情況下，金屬構件就突然發生斷裂，甚至造成嚴重的事故。

從各類腐蝕失效事故統計來看：全面腐蝕占17.8%，局部腐蝕占82.2%。其中應力腐蝕斷裂為38%，點蝕為25%，縫隙腐蝕為2.2%，晶間腐蝕為11.5%，選擇腐蝕為2%，焊縫腐蝕為0.4%，磨蝕等其他腐蝕形式為3.1%。可見局部腐蝕的嚴重性。

局部腐蝕的類型很多，主要有點蝕（孔蝕）、縫隙腐蝕、晶間腐蝕、選擇腐蝕、應力腐蝕、腐蝕疲勞、湍流腐蝕等。

全面腐蝕是最常見的腐蝕形態，其特徵是腐蝕分布於整個金屬表面。均勻腐蝕的結果造成金屬大範圍全面減薄以致被破壞，不能再繼續使用。在均勻腐蝕中化學或電化學反應發生於全部暴露的表面或絕大部分的表面上，各處的腐蝕速度基本相同。它的電化學過程是腐蝕原電池的微陽極與微陰極的位置是變換不定的，陽極和陰極沒有空間和時間差別，整個金屬表面在溶液中都處於活性狀態，金屬表面各處只有能量隨時間起伏變化，能量高處為陽極，低處為陰極。因此，金屬在均勻腐蝕下整個表面處於同一個電極電位下。

按腐蝕的均勻程度可將全面腐蝕分為均勻腐蝕和不均勻的全面腐蝕。在金屬的材質和腐蝕環境都較均勻時，腐蝕在整體表面上大體相同，表現出均勻腐蝕。由於發生在金屬整個表面上，從腐蝕量看，這類腐蝕並不可怕，只要經過簡單的掛片試驗，就可準確地預計金屬結構或設備的使用壽命，在設計時就可選用合適的材料，採用覆蓋塗層，緩蝕劑，陰極保護或適當增加設備材料的厚度。這些方法可單獨使用，也可聯合使用。

全面腐蝕速度及耐蝕標準

對於金屬腐蝕，人們最關心的是腐蝕速度。只有知道準確的腐蝕速度，才能選擇合理的防蝕措施及為結構設計提供依據。全面腐蝕速度也稱均勻腐蝕速度，常用的表示方法有重量法和深度法。

重量法

重量法是用試樣在腐蝕前後重量的變化（單位面積、單位時間內的失重或增重）表示腐蝕速度的方法。其表達式為：

式中，W₀-試樣原始重量，g；

W₁-未清除腐蝕產物的試樣重量，g；

W₂-清除腐蝕產物的試樣重量，g；

V_±-分別代表增重、失重，g。

用重量法計算的腐蝕速度只表示平均腐蝕速度，即是均勻腐蝕速度。

深度法

用重量法表示腐蝕速度很難直觀知道腐蝕深度，如製造農藥的反應釜的腐蝕速度用腐蝕深度表示就非常方便。這種方法適合密度不同的金屬，可用下式計算：

式中，B-按深度計算的腐蝕速度，mm/a；

V-按重量計算的腐蝕速度，g/（m²·h）；

ρ-金屬材料的密度，g/cm³。

實際上，上式是將平均腐蝕速度換算成單位時間內的平均腐蝕深度的換算公式。

耐蝕標準

對均勻腐蝕的金屬材料，判斷其耐蝕程度及選擇耐蝕材料，一般採用深度指標。下表列出了金屬材料耐蝕性的分類標準。

‘

金屬材料耐蝕性10級標準

常用腐蝕速度間的換算係數

我國以國際單位製作為法定計量單位。下表列出了常用腐蝕速度單位的換算係數。

常用的腐蝕速度單位的換算係數

局部腐蝕與全面腐蝕的比較

按腐蝕破壞形態的區別可以將金屬材料的腐蝕分為全面腐蝕和局部腐蝕兩大類。所謂全面腐蝕（General Corrosion）是指腐蝕發生在整個金屬材料的表面，其結果是導致金屬材料全面減薄。局部腐蝕（Localized Corrosion）則是指腐蝕破壞集中發生在金屬材料表面的特定局部位置，而其餘大部分區域腐蝕十分輕微，甚至不發生腐蝕。全面腐蝕和局部腐蝕表現出諸多不同的特點。

全面腐蝕通常是均勻腐蝕（Uniform Corrosion），即金屬表面各處的減薄速率相同，但也有時表現為非均勻的腐蝕，後者的破壞性較前者嚴重。全面腐蝕現象十分普遍，既可能由電化學腐蝕原因引起，例如均相電極（純金屬）或微觀復相電極（均勻的合金）在電解質溶液中的自溶解過程，也可能由純化學腐蝕反應造成，如金屬材料在高溫下發生的一般氧化現象。人們通常所說的全面腐蝕是特指由電化學腐蝕反應引起的。電化學反應引起的全面腐蝕過程的特點是腐蝕電池的陰、陽極面積都非常微小，且其位置隨時間變幻不定，由於整個金屬表面在電解質溶液中都處於活化狀態，表面各處隨時間發生能量起伏，某一時刻為微陽極（高能量狀態）的點，另一時刻則可能轉變為微陰極（低能量狀態），從而導致整個金屬表面遭受腐蝕。

全面腐蝕儘管導致金屬材料的大量流失，但是由於易於檢測和察覺，通常不會造成金屬材料設備的突發性失效事故。特別是對於均勻性全面腐蝕，根據較簡單的試驗所獲數據，就可以準確地估算設備的壽命，從而在工程設計時通過預先考慮留出腐蝕裕量的措施，達到防止設備發生過早腐蝕破壞的目的。控制全面腐蝕的技術措施也較為簡單，可採取選擇合適的材料或塗鍍層，緩蝕劑和電化學保護等方法。

局部腐蝕是由於電化學因素的不均勻性形成局部腐蝕原電池導致的金屬表面局部集中腐蝕破壞，其陽極區和陰極區一般是截然分開的，可以用肉眼或微觀檢查方法加以區分和辨別，通常陽極面積比陰極面積小得多。局部腐蝕原電池可由異類金屬接觸電池，或由介質的濃差電池，或由活化-鈍化電池構成；也可以由金屬材料本身的組織結構或成分的不均勻性以及應力或溫度狀態差異所引起。根據形成局部腐蝕電池的原因和腐蝕特點，可將局部腐蝕主要分為電偶腐蝕、點蝕、縫隙腐蝕、晶間腐蝕、選擇性腐蝕，以及應力和腐蝕因素共同作用下的腐蝕（如應力腐蝕開裂、氫損傷、腐蝕疲勞、摩耗腐蝕）六種。由於應力作用下的腐蝕破壞具有特殊性，因此人們為了更好地分析這類腐蝕，通常將其從局部腐蝕中單獨分立出來進行討論。

與全面腐蝕相比，局部腐蝕造成的金屬材料的質量損失雖然不大，但其危害性卻要嚴重得多，如點蝕能導致容器或管道穿孔而報廢，應力腐蝕則會導致構件的承載能力大大降低。另外，局部腐蝕造成的失效事故往往沒有先兆，一般為突發性的破壞，通常難以預測，局部腐蝕破壞的控制也較為困難，因此，在工程實際中由於局部腐蝕導致的事故比全面腐蝕多得多。各類腐蝕失效事故事例的調查結果表明，全面腐蝕僅占約20%，其餘約80%為局部腐蝕破壞，而局部腐蝕中又以點蝕、縫隙腐蝕、應力腐蝕和腐蝕疲勞形式最為突出。基於這種原因，人們對局部腐蝕的機理、特點、影響因素和控制技術的研究給予了更大的關注。

下表總結了電化學因素導致的全面腐蝕和局部腐蝕的主要區別。

全面腐蝕與局部腐蝕的比較