金属的腐蚀与防护

1. 金属的腐蚀与防护

摘要：介绍了燃气管线的腐蚀原因与特点。常用涂层及其特点重要考虑因素。

埋地管网是现代化城市必不可少的神经和血管。适当的防腐设计是确保其安全平稳运行的先决条件。因而越来越引起人们的重视。

1腐蚀原因与特点 

埋地管网的腐蚀通常包括四大类，微电池腐蚀、宏电池腐蚀、微生物腐蚀、杂散电流腐蚀。微电池腐蚀的成因在于钢管微观金相结构的不均匀，其腐蚀形态为均匀减薄，只需在设计时考虑足够的钢管壁厚裕量即可，通常不会造成大的损失。宏电池腐蚀的成因则是由于管线穿越不同类型的地质(如粘土和回填渣土)，沿线土壤透气性等物理化学参数有较大变化，导致管段两端存在明显的电位差异，造成的电化学腐蚀。其腐蚀形态是在阳极区生成局部麻坑、是管线穿孔泄漏的重要原因。微生物腐蚀则是土壤中的部分菌类参与腐蚀进程，如硫酸盐还原菌可将硫酸根还原为硫根、促成钢管的腐蚀、其通常发生于特定的土壤(如密实粘土)。杂散电流腐蚀是由于管网沿线地铁或电车的泄漏电流以管线作为回流通路，导致流出点的局部坑蚀。除微电池腐蚀外，其余三类腐蚀都可以通过连续致密的外涂层切断钢管与土壤间的电接触，得到有效的控制。

与埋地长输管线相比燃气管线有着自己的特点，其防腐设计应充分加以考虑。

(1)其管径通常较小，长度也较短，因而工程造价经济性的考虑可适当降低。 

(2)管线周边往往有其它市政管道，操作空间较狭窄，不便于大型自动化机械的展开，手工操作工效低，质量保证相对困难。

(3)管线位于市区，环境保护的要求严格。

(4)直接关系居民生活和社会稳定，管线投运后维修困难。

(5)管线事故可能导致严重的人身安全事故，其防护要求较高。 

(6)管线上各种附件(如弯头、三通、阀门和管件) 很多、不便于流水作业。

2常用涂层及特点 

早期埋地管线防腐基本上是沥青类的一统天下， 随着化学工业的进步和管线向恶劣地带的延伸，涂层 经历了从天然到合成、从热塑到热固的发展历程，环 氧煤沥青、胶带、夹克、环氧粉末先后进入工业防腐 领域。为防腐设计提供了广阔的选择空间，使我们可 根据不同的工况选择相应的防腐方案，达到最佳的投 入产出比。

2．1沥青类涂层 

沥青类涂层包括石油沥青和煤沥青，我国和东欧 多采用石油沥青，西方国家多采用煤沥青。施工时将 熔融的沥青与加强物(如玻璃布)交替缠敷，形成多 层厚涂层。其优点是价格低廉，施工工艺成熟，缺点 足粘结力差，环境污染严重、适用于地质条件相对较 好、土壤电阻率较高的旷野。

2．2环氧煤沥青涂层 

为改善其粘结力和减轻环境污染，在沥青中加入 环氧树脂就制成了环氧沥青涂料。其与玻璃布共同形 成的环氧煤沥青涂层较好满足了燃气管线防腐的需要， 成为北京、天津燃气管线的主流涂层。其缺点在于施 工麻烦、周期长，人为和环境影响因素较大。适用于 地质条件较为复杂，土壤电阻率中等的燃气短管段和 附件。

2．3胶带 

胶带是由聚乙烯单面涂敷胶粘剂而成，施工时直 接缠绕在钢管表面。其突出特点是施工简便，无污染，涂层较薄、强度低。工厂预制的涂层质量均匀可靠、但 在运输过程中注往发生较多破损、现场缠绕的胶带则 张力不均在所难免、使搭接部分粘结不牢，导致水份渗入。我国七十年代在某长输管线首次使用时、外加 电流阴极保护电位无法达标．此后再没有长输管线使 用。而其在深圳、广州等燃’门守线亡有较多应用、们 防腐效果个甚理想。胶带适用于地下水位较低且土制 较好的场合。

2．4夹克 

夹克足在钢管外热挤除一层聚乙烯壳，形成复合管。厚实连续的夹克具有极好的物理化学性能，可适合各种恶劣的环境条件。其只能在工厂预制，防腐质量基本不受人为影响、其缺点在于夹克和钢管间热膨胀系数差异较大、当管内介质温度波动时造成二者相对错动、严重时发牛夹克破损。对十温度波动极小的燃气管线。其影响个大。央克防腐的另一缺点是其对阴极保护电流屏蔽严重，对于不采用外加电流的燃气管线，这也不成为问题。

对燃气管线来说、影响夹克防腐效果的足补口和管件必须选用其他材料，日前应用较好的是电融套或热收缩材料、电融套价格偏高、热收缩材料要求较高的操作技巧。

2．5环氧粉末涂层 

环氧粉末是新型的热固涂料。其涂层很薄，但物理化学性能优异。且对阴极保护电流无屏蔽，从而成为西方国家长输管线的首选涂层。与夹克相比，其抗冲击磨损能力稍差，燃气管线通常不采用外加电流阴极保护，故其主要应用在油田、燃气管线上应用很少。

2. 金属的腐蚀和防护

金属腐蚀是金属与周围的气体或者液体物质发生氧化而引起损耗的现象，一般可分为金属腐蚀和电化学腐蚀:
  
 1、化学腐蚀：金属表面与周围介质直接发生化学反应而引起的腐蚀；
   
 2、金属腐蚀:电化学腐蚀：合金或不纯的金属与电解质溶液接触 , 通过电极反应产生的腐蚀。
  
 金属的防护主要有三种方法:
  
 1、改变金属的内部结构。例如把铬、镍加入普通钢中制成不锈钢；
  
 2、在金属表面覆盖保护层。例如在金属表面涂漆、电镀或用化学方法形成致密耐腐蚀的氧化膜等；
  
 3、电化学保护法。因为金属单质不能得电子，只要把被保护的金属做电化学装置发生还原反应的一极为阴极，就能使引起金属电化腐蚀的原电池反应消除。

3. 生产中常用的金属腐蚀防护措施

针对金属腐蚀的原因采取适当的方法防止金属腐蚀，常用的方法有：
结构改变法
例如制造各种耐腐蚀的合金，如在普通钢铁中加入铬、镍等制成不锈钢。
保护层法
在金属表面覆盖保护层，使金属制品与周围腐蚀介质隔离，从而防止腐蚀。如：
（1）在钢铁制件表面涂上机油、凡士林、油漆或覆盖搪瓷、塑料等耐腐蚀的非金属材料。
（2）用电镀、热镀、喷镀等方法，在钢铁表面镀上一层不易被腐蚀的金属，如锌、锡、铬、镍等。这些金属常因氧化而形成一层致密的氧化物薄膜，从而阻挡水和空气等对钢铁的腐蚀。（3）用化学方法使钢铁表面生成一层细密稳定的氧化膜。如在机器零件、枪炮等钢铁制件表面形成一层细密的黑色四氧化三铁薄膜等。
电化学保护法：利用原电池原理对金属进行保护，设法消除引起电化腐蚀的原电池反应。电化学保护法分为阳极保护和阴极保护两大类，应用较多的是阴极保护法。
牺牲阳极保护：此法是将活泼金属（如锌或锌的合金）连接在被保护的金属上，当发生电化腐蚀时，这种活泼金属作为负极发生氧化反应，因而减小或防止被保护金属的腐蚀。这种方法常用于保护水中的钢桩和海轮外壳等，例如水中钢铁闸门的保护，通常在轮船的外壳水线以下处或在靠近螺旋浆的通常在轮船的外壳水线以下处或在靠近螺旋浆的舵上焊上若干块锌块。
外加电流保护
将被保护的金属和电源的负极连接，另选一块能导电的惰性材料接电源正极。通电后，使金属表面产生负电荷（电子）的聚积，因而抑制了金属失电子，而达到保护目的。此法主要用于防止在土壤、海水及河水中的金属设备受到腐蚀。电化学保护的的另一种方法叫阳极保护法，即通过外加电压，使阳极在一定的电位范围内发生钝化的过程。可有效地阻滞或防止金属设备在酸、碱、盐类中腐蚀。[1]
处理腐蚀介质
消除腐蚀介质，如经常揩净金属器材、在精密仪器中放置干燥剂或在腐蚀介质中加入少量能减慢腐蚀速度的缓蚀剂等。

4. 金属材料常见的腐蚀防护措施都有哪些

金属材料常见的腐蚀防护措施：
1、金属材料表面腐蚀中涂料防腐技术
2、金属材料表面腐蚀中电弧喷涂的防护措施
3、金属表面腐蚀中的电化学防护措施
4、金属材料表面腐蚀中的缓蚀剂法

5. 金属的腐蚀与防护的内容简介

《金属的腐蚀与防护》可用作高等院校材料类各专业本科生及研究生的课程教材，也可作为材料防护工作者的参考书。

6. 金属的腐蚀与防护的介绍

《金属的腐蚀与防护》系统地阐述了金属腐蚀和防护的原理，并将所涉及的其它科学的知识给予恰当的阐明。考虑到材料专业学生的知识特点和将来工作的工程需要，《金属的腐蚀与防护》参照国内外相关资料和教材，本着由浅入深，通俗易懂，理论联系实际，便于自学的原则编写而成。为体现理工科学生理论与实际结合紧密的特点，书中列举了大量的金属材料腐蚀与防护实例，以便于学生用所学知识很好地解决工程实际问题。

7. 金属结构防腐蚀措施？

金属结构的防腐蚀措施
1、热浸锌:热浸锌耐久年限长，生产工业化程度高，质量稳定。因而被大量用于受大气腐蚀较严重且不易维修的室外钢结构中。如大量输电塔、通讯塔等。近年来大量出现的轻钢结构体系中的压型钢板等。也较多采用热浸锌防腐蚀。热浸锌的首道工序是酸洗除锈，然后是清洗。这两道工序不彻底均会给防腐蚀留下隐患。所以必须处理彻底。对于钢结构设计者，应该避免设计出具有相贴合面的构件，以免贴合面的缝隙中酸洗不彻底或酸液洗不净。造成镀锌表面流黄水的现象。热浸锌是在高温下进行的。对于管形构件应该让其两端开敞。若两端封闭会造成管内空气膨胀而使封头板爆裂，从而造成安全事故。若一端封闭则锌液流通不畅，易在管内积存。
2、涂层法:优质的涂层依赖于彻底的除锈。目前常用的氟碳涂料，防腐蚀年限甚至可达50年。所以用于室内钢结构或相对易于维护的室外钢结构较多。它一次成本低，但用于户外时维护成本较高。涂层法的施工的第一步是除锈。所以要求高的涂层一般多用喷砂喷丸除锈，露出金属的光泽，除去所有的锈迹和油污。现场施工的涂层可用手工除锈。涂层的选择要考虑周围的环境。不同的涂层对不同的腐蚀条件有不同的耐受性。涂层的施工要有适当的温度、湿度。涂层的施工环境粉尘要少，构件表面不能有结露。涂装后4小时之内不得淋雨。涂层一般做4～5遍。在海边或海上或是在有强烈腐蚀性的大气中，干漆膜总厚度可加厚。
3、阴极保护法:在钢结构表面附加较活泼的金属取代钢材的腐蚀。常用于水下或地下结构。

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8. 金属腐蚀的方法

（1）去粗盐中的可溶性杂质：Mg2+、Ca2+、Fe3+、SO42-时，可以加入过量NaOH（去除镁离子和铁离子）：Mg2++2OH-=Mg（OH）2↓，Fe3++3OH-═Fe（OH）3↓；加入过量BaCl2（去除硫酸根离子）：SO42-+Ba2+=BaSO4↓；加入过量Na2CO3（去除钙离子的多余的钡离子）：Ca2++CO32-=CaCO3，碳酸钠必须加在氯化钡之后，氢氧化钠和氯化钡可以颠倒加入的顺序；然后调节溶液的pH等于7后蒸发即可．所以顺序为⑤③②①⑥④⑦或⑤②③①⑥④⑦；故答案为：D；（2）①空气中的二氧化碳和水蒸气均能与过氧化钠反应，必须先除去空气中的二氧化碳与水蒸气，在通入到容器中和金属钠反应；钠在温度较低时可以和氧气缓慢氧化成氧化钠；故答案为：防止过氧化钠与空气中的二氧化碳和水蒸汽反应；Na2O；②因电解饱和食盐水的方程式：2NaCl+2H2O 通电 . 2NaOH+H2↑+Cl2↑，当产生的H2的体积为112mL即0.005mol时，生成氢氧化钠的物质的量为0.01mol，所以溶液中NaOH的物质的量浓度=0.01mol0.1L═0.1mol/L，所以氢离子的浓度为1×10?140.1=1×10-13mol/L，PH=13；故答案为：13；③根据题意可知，氯气和氢氧化钠溶液反应生成物中只有一种溶质，所以该溶质是偏铝酸钠，则反应的化学方程式是NaCl+H2O 通电 . NaClO+H2↑；故答案为：NaCl+H2O 通电 . NaClO+H2↑；（3）①从图中可看出将Fe2+、Fe3+、Mn2+转化为沉淀除去，PH最低应该为9.5，PH=10.0时Mg2+开始沉淀，所以PH值最大应小于10.0；故答案为：9.5≤PH＜10.0；②金属发生电化学腐蚀，正极发生还原反应，电极反应式为O2+4e-+2H2O═4OH-．故答案为：O2+4e-+2H2O═4OH-．