腐蝕和防腐，由環境引起的材料破壞或變質稱為腐蝕。為防止或減少腐蝕對材料的損害，延長材料的使用壽命需要採取各種有效的防腐蝕措施。金屬和合金的腐蝕主要是由於化學或電化學作用引起的破壞；有時還包含機械、物理或生物作用；也有少數屬於單純物理作用的破壞，如合金在液態金屬或熔鹽、熔鹼中的物理溶解。非金屬（如塑膠、木材、水泥等）的腐蝕破壞一般是由於直接的化學作用或物理作用(如氧化、溶解、溶脹等)引起的。單純的機械破壞不屬於腐蝕的範疇。金屬的腐蝕對於人類的生產和生活造成的危害是巨大的。據已開發國家統計，每年由於金屬腐蝕造成的直接損失約占全年國民生產總值的4％，遠遠超過一年中火災、水災、風災、地震等損失（多年平均值）的總和。
基本介紹
- 中文名：腐蝕和防腐
- 釋義：由環境引起的材料破壞或變質稱為腐蝕。為防止或減少腐蝕對材料的損害，延長材料的使用壽命需要採取各種有效的防腐蝕措施。
在化工企業的生產環境中，有腐蝕性很強的酸、鹼、鹽溶液，以及含雜質的水和氣體等，且經常伴有高溫、高速的影響，因此腐蝕特別嚴重。腐蝕不僅使化工材料損耗，設備報廢，還可能引起間接損失。如停工減產，物料流失，以至造成污染、著火、爆炸等。一般間接損失比材料和設備的直接損失更為嚴重，根據中國1980年對43個化工企業的調查，一年中由於腐蝕損失的碳鋼材達38kt、不鏽鋼15kt、有色金屬13kt。折合全年總損失約為11000萬元。 腐蝕的類型 可分為濕腐蝕和乾腐蝕兩類。濕腐蝕指金屬在有水存在下的腐蝕，乾腐蝕則指在無液態水存在下的乾氣體中的腐蝕。由於大氣中普遍含有水，化工生產中也經常處理各種水溶液，因此濕腐蝕是最常見的，但高溫操作時乾腐蝕造成的危害也不容忽視。 濕腐蝕 金屬在水溶液中的腐蝕是一種電化學反應（圖1）。在金屬表面形成一個陽極和陰極區隔離的腐蝕電池，金屬在溶液中失去電子，變成帶正電的離子，這是一個氧化過程即陽極過程。與此同時在接觸水溶液的金屬表面，電子有大量機會被溶液中的某種物質中和，中和電子的過程是還原過程，即陰極過程。常見的陰極過程有氧被還原、氫氣釋放、氧化劑被還原和貴金屬沉積等。 隨著腐蝕過程的進行，在多數情況下，陰極或陽極過程會受到阻滯而變慢，這個現象稱為極化，金屬的腐蝕隨極化而減緩。 乾腐蝕 一般指在高溫氣體中發生的腐蝕，常見的是高溫氧化。在高溫氣體中，金屬表面產生一層氧化膜，膜的性質和生長規律決定金屬的耐腐蝕性。膜的生長規律可分為直線規律、拋物線規律和對數規律。直線規律的氧化最危險，因為金屬失重隨時間以恆速上升。拋物線和對數的規律是氧化速度隨膜厚增長而下降，較安全，如鋁在常溫氧化遵循對數規律，幾天后膜的生長就停止，因此它有良好的耐大氣氧化性。 腐蝕的形態 可分為均勻腐蝕和局部腐蝕兩種。在化工生產中，後者的危害更嚴重。 均勻腐蝕 腐蝕發生在金屬表面的全部或大部，也稱全面腐蝕。多數情況下，金屬表面會生成保護性的腐蝕產物膜，使腐蝕變慢。有些金屬，如鋼鐵在鹽酸中，不產生膜而迅速溶解。通常用平均腐蝕率（即材料厚度每年損失若干毫米）作為衡量均勻腐蝕的程度，也作為選材的原則，一般年腐蝕率小於1～1.5mm，可認為合用（有合理的使用壽命）。 局部腐蝕 腐蝕只發生在金屬表面的局部。其危害性比均勻腐蝕嚴重得多，它約占化工機械腐蝕破壞總數的70％，而且可能是突發性和災難性的，會引起爆炸、火災等事故。它可分為下列幾類： ① 孔蝕 在金屬表面的局部，形成大小、深淺和形狀不同的孔，嚴重時可使器壁穿透。孔蝕通常發生於表面有保護膜（鈍化膜）的金屬，如不鏽鋼、鈦和鋁合金等。由於表面局部存在缺陷，溶液內又含有能破壞鈍化膜的活性離子(Cl-，Br-)，因此膜的局部破口就成為腐蝕電池的陽極，周圍的膜成為陰極，電流高度集中，使腐蝕向孔內迅速發展。 ② 縫隙腐蝕 發生在設備的縫隙內，如焊、鉚縫、墊片或沉積物與金屬的間隙等，它是孔蝕的一種特殊形態。 ③ 晶間腐蝕 由於金屬的不適當熱處理或冷加工，引起晶界變化，如晶界沉積了雜質，或某種元素增多或減少，使晶界成為易腐蝕的通道。腐蝕由表面沿晶界向內部發展，外表看不出腐蝕跡象，但金屬失去了強度。 ④ 應力腐蝕破裂 在腐蝕與拉應力同時作用下，金屬或合金產生的破裂。應力的主要來源是由焊接、冷加工等產生的殘餘應力。這是一種最危險的腐蝕形態，主要發生在特定的材料-環境體系中，例如奧氏體不鏽鋼在含Cl-溶液中，碳鋼在含NO3-溶液中，銅合金在含NH3大氣中，等等。 ⑤ 腐蝕疲勞 由周期應力（應力方向和大小發生周期性地變化）與腐蝕的共同作用而引起金屬的破裂。一般金屬當承受的周期應力超過疲勞極限值時，都將產生破裂，但在腐蝕環境中，疲勞極限值大大下降（圖2）。任何腐蝕環境都可以引起腐蝕疲勞，振動部件如泵軸和桿、螺旋槳軸、油氣井管、吊索以及由於溫度變化產生周期熱應力的換熱管和鍋爐管等，都容易產生腐蝕疲勞。 ⑥ 選擇性腐蝕 成分和結構不均一的工業材料在一定腐蝕環境中，一部分元素被腐蝕浸出，只剩下由其餘組分構成的海綿狀物質，完全喪失了材料原來的強度和延性。如黃銅脫鋅（鋅從黃銅中腐蝕脫離）、鑄鐵石墨化（鐵溶解，只剩下石墨網狀體）等均屬此類腐蝕。 ⑦ 磨損腐蝕 金屬表面同時受流體（或同時含有固體粒子）的磨損和腐蝕作用引起的破壞。在高流速的衝擊下，金屬表面膜被破壞，破口處的金屬因而加速腐蝕，暴露在高流速氣體和液體中的設備，如管、三通、閥、鼓風機、離心機、葉輪、有攪拌的容器、換熱器和排風道等，都能產生磨損腐蝕。 防腐蝕方法 不同材料在不同環境中可能具有不同的耐蝕性能，對於特定環境，正確選用耐蝕性能較好並滿足其他條件的材料，以得到合理的使用壽命，這是防止或減輕腐蝕的重要方法。其他防腐蝕方法有： 選用隔離層 用一層薄的、耐蝕性強的貴重材料為隔離層，保護耐蝕性較低、強度高且價格低廉的底層材料（如鋼鐵）。在化工生產中廣泛採用的保護隔離層有：橡膠襯裡，塑膠襯裡，矽質磚和石墨磚襯裡，不鏽鋼、鎳、鈦、銀等金屬襯裡。此外，在大氣、水等輕腐蝕環境中的材料，廣泛採用有機或無機塗料作防護層。 陰極保護 在被保護材料上通入一定的陰極電流，電位下降到局部陽極的開路電位時，局部的陽極腐蝕電流就完全被抵消，材料停止腐蝕。陰極保護廣泛用於地下管道、其他地下金屬設備、水槽、海水中設備和船等。它常和塗料聯合採用，以減小輸入的電流。 陽極保護 對可鈍化的金屬（如鐵或不鏽鋼）通入陽極電流，使其在特定環境中達到鈍態，因而獲得保護，如在硫酸、磷酸、碳酸氫銨液和氨水等生產設備上套用。 控制腐蝕環境 消除和控制環境中引起腐蝕的因素，腐蝕就能停止。例如：鍋爐給水採取去氧操作；在化工生產的冷卻水中加緩蝕劑、酸、鹼以調節pH，也用冷卻或隔熱的辦法，防止溫度過高或過低。
