金属腐蚀试验

金属的化学腐蚀反应可分为两个步骤。第一步是氧化步骤，第二步是脱电子步骤。氧化过程释放自由电子，而脱电子过程是除去自由电子的过程。

阳离子可以进入溶液或与其他阴离子结合形成化合物。氧化过程必须与脱电子过程同时配合才能完成整个反应。

因此，只有通过电子去除步骤去除氧化步骤产生的自由电子，金属原子才能不断被腐蚀。实际的腐蚀过程是一个非常缓慢而相对均匀地在表面上失去金属原子的过程。在某些条件下，如果在一个区域形成阳极或阴极区域，可能会出现局部腐蚀不均匀，并形成可见的腐蚀坑。

钢铁不会很快被腐蚀，因为它的表面在水中会形成一层氧化保护层。由于铁容易被氧化形成氧化铁，所以不溶于水，容易沉积在金属表面，从而阻碍了进一步的腐蚀。这种现象称为腐蚀钝化。锆、铬、铝、不锈钢等金属在常温的水或空气中会形成很薄的保护层，有时甚至薄得肉眼无法分辨。由于这种薄保护层，这些金属在水或空气中具有良好的耐腐蚀性。

造成钢结构腐蚀的因素有很多，主要是电化学腐蚀。钢结构一旦腐蚀，就会变得越来越严重。这样，构件的横截面积就会减少，承载力就会降低，其使用价值就会逐渐丧失和报废。钢结构的腐蚀虽然目前无法避免，但其腐蚀速率是可以控制的，这就要求对钢结构采取有效的防腐措施。

钢结构的腐蚀特点:经过喷丸、冲压、电焊组装等工艺后，钢结构造成热应力分布不均匀或晶粒变形，导致钢结构中电极电位的差异，这是钢结构腐蚀的“隐患”，这就是为什么钢结构的电焊件特别容易生锈的原因。

金属腐蚀是由各种内外因素引起的。综上所述，影响金属腐蚀的主要因素如下。

金属材料本身的影响

不同的金属具有不同的电极电位和不同的金相组织，其稳定性(即耐腐蚀性)也不同。相同化学成分的钢，由于热处理工艺的不同，其耐腐蚀性也有所不同。此外，在锻造、铸造和焊接过程中热应力分布不均匀或热处理过程中晶粒变形可能会导致金属中电极电位的差异，加速金属本身的腐蚀。

金属表面光洁度

对腐蚀速率也有明显的影响。特别是在初始阶段，金属表面越光滑，其耐蚀性越好。粗糙的金属表面由于深凹部分不易与氧气接触而成为阳极，表面成为阴极，导致氧浓度电池的腐蚀。

环境温度影响

一般情况下，随着温度的升高，金属在电解液中的腐蚀速率会加快。海水温度升高10℃，钢的腐蚀速率增加一倍，因为电极的反应会随着温度的升高而增加。此外，在大陆性气候地区，昼夜温差较大，夜间大气相对湿度增大。空气中的水分会以凝结的形式聚集在金属表面，为金属生锈提供条件。

溶液组成和浓度的影响

例如，海水是一种天然电解质溶液，含有多种盐分，包括有机物、沉积物、溶解气体、腐烂有机物等。然而，影响钢腐蚀速率的重要因素是海水的盐度、高盐度、高电导率、宏孔腐蚀电流强度的增大和钢腐蚀强度的增大。此外，海水中大量的氯离子会阻碍甚至破坏金属钝化，促进金属腐蚀。

腐蚀介质等因素的影响

各种腐蚀介质等因素也会加速金属的腐蚀。大气中除了O2和H2外，还含有N2和各种杂物，如盐雾、二氧化硫、硫化氢等靠近海洋的物质。在化学领域，各种煤烟、金属化合物等盐颗粒。这些腐蚀性介质一旦落到金属表面，就会与水结块，加速黄金的腐蚀。

1、金属杂质引起腐蚀

每种金属在一定的介质中都有一定的电位，称为金属的腐蚀电位(自然电位)。如果钢的表面有杂质，与周围的金属相比，杂质的电势较高，这是阴极，而周围的金属电势较低，这是阳极，失去电子而被腐蚀。点蚀通常发生在这种情况下。

2、不同金属腐蚀

如果不同的金属位于相同的电解质和电连接，更活跃的金属有低电位和腐蚀发生。具有较高电势的金属为阴极，受保护。例如:钢水管路上的铜阀，钢管腐蚀，铜阀受到保护。管道的不锈钢管箍用低碳钢螺栓固定，螺栓先腐蚀。

3、氧浓度差蓄电池腐蚀

在通风条件差(含氧量低)的环境中，钢结构对地电势低，为阳极，而在氧气供应充足的位置，钢结构对地电势高，为阴极。例如,在高速公路的穿越,由于沥青路面阻碍了氧气的供应,直接氧含量低于公路低,管道接地电位低,阳极,发生腐蚀,管道和通风条件在路的两边是好的,管的地面电位高,这是阴极和保护。

4、不同含水量引起的腐蚀

在高含水率土壤中，氧含量低，金属味阳极腐蚀。当管道穿过沼泽进入沙漠时，这种现象尤为突出。

5、土壤密实性引起的腐蚀

当储罐或管道处于土壤不均匀的环境中，就会引起腐蚀，而土壤稠密的就是阳极。

6、混凝土界面腐蚀

当管道进出车站或穿过横断面时，一般需要安装混凝土固定墩，以防止管道在内应力作用下纵向或横向位移。由于混凝土是碱性的，所以管道的混凝土缠绕部分具有高电位，即阴极，而管道的非缠绕部分具有低电位，即阳极，从而引起腐蚀。

7、新旧管道的腐蚀

当在旧管中更换一段管时，新管具有低电位和腐蚀，比预期使用寿命短。

8、不同土壤性质引起的腐蚀

当管道通过不同性质的土壤时，就会形成腐蚀电池。高盐管段电位低，为阳极。腐蚀发生。管段含盐量低，电势高，是保护阴极。

,&,根据金属材料的腐蚀失效模式，腐蚀可分为均匀腐蚀和局部腐蚀。在实际的腐蚀系统中，大多数金属的腐蚀是局部腐蚀。由于局部腐蚀发生在金属表面的小范围内，大多数金属表面的腐蚀量都很小，但工程结构、零部件的使用寿命主要取决于局部腐蚀损伤的发展。

,局部腐蚀是指腐蚀主要发生在金属材料表面的一个小区域内，而其他大多数表面的腐蚀非常轻微甚至没有腐蚀。

,局部腐蚀是由于金属本身(结构、组织、化学成分、表面状态)和腐蚀介质的电化学性质不均匀，即不同部位具有不同的电极电位，从而导致电位差，成为局部腐蚀的驱动力。腐蚀往往优先发生在电极电位低的部位。在局部腐蚀过程中，腐蚀电池的阳极区和阴极区一般是完全分离的，可以通过目视或微观检查加以区分。一般来说，阳极的面积要比阴极的面积小得多，即形成了所谓的小阳极大阴极的构型。对于这种配置，由于阴极面积比较大，阴极退极化作用很大，小阳极区域的腐蚀非常严重，腐蚀集中在金属表面的局部阳极区域。

,当发生局部腐蚀时，由于金属表面细化程度不同，不能用平均腐蚀速率来估计局部腐蚀程度。一般情况下，局部腐蚀引起的金属损失相对较小，但结构在发生局部腐蚀时不易被发现，危害非常大，往往会引起灾难性事故。