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2022-07-14 瀏覽量:

電偶腐蝕的形成及防護

電偶腐蝕是指由于腐蝕電位不同,異種金屬處于同一介質中,彼此接觸或通過其他導體連通,造成異種金屬接觸部位的局部腐蝕,因此電偶腐蝕也稱接觸腐蝕或雙金屬腐蝕。例如,用鐵鉚釘聯結的銅板在潮濕的空氣中即發(fā)生接觸腐蝕,鐵為陽極,發(fā)生溶解而被腐蝕;碳鋼和銅相接觸,在同一電解液中組成的電偶,使鋼的腐蝕比其單獨存在時加大。


一、產生電偶腐蝕有三個必要條件

1、電位差

電位差是形成電偶腐蝕的驅動力。當兩種不同的金屬在導電性的水溶液中時,兩種金屬之間通常存在著電位差。產生電偶腐蝕的前提是陰陽兩極必須具有一定的電位差。比如電位較正的“不銹鋼管”和電位較負的“碳鋼管”偶接,“不銹鋼管”呈陰極,“碳鋼管”呈陽極,電位差越大則電偶腐蝕傾向愈大。

2、電子通道

電子通道是電偶腐蝕需要經導線連接或直接接觸后形成電子通道?!疤间摴堋敝械蔫F失去的電子到達“不銹鋼管”表面被腐蝕劑吸收。

3、電解質

電偶腐蝕需要在兩種金屬的接觸區(qū)有電解質覆蓋或浸沒?!疤间摴堋敝械蔫F失去的電子形成離子,“不銹鋼管”表面的電子被電解質中的腐蝕劑(如空氣中的氧)拿走。電解質即成為離子通道。

二、電偶腐蝕是一種常見的局部腐蝕類型

電偶腐蝕是一種常見的局部腐蝕類型,所帶來的腐蝕后果也是觸目驚心的。由于結構功能的要求,典型的船舶結構使用了各種金屬材料的組合,海水是自然界中腐蝕性很強的介質,船體設備上異種金屬接觸,在海水中發(fā)生的電偶腐蝕會給船舶的安全性和結構的完整性帶來了嚴重危害;在冷卻水系統(tǒng)中,電偶腐蝕也經常發(fā)生。換熱器中黃銅換熱管和碳鋼管板或鋼制水室之間在冷卻水中會發(fā)生電偶腐蝕。在腐蝕過程中,被加速腐蝕的是很厚的鋼制管板或水室,而不是薄的銅管。電偶作用有時也會促進陰極的破壞,如等面積的鋁(陰極)和鎂(陽極)在海水中,電偶作用將加速鎂陽極的腐蝕,而在充氣條件下陰極表面上的主要產物OH-也會同時促進鋁的破壞,所以電偶中的兩極最終都會加劇腐蝕。

發(fā)生電偶腐蝕時,電極電位較負的金屬通常會加速腐蝕,而電極電位較正的金屬的腐蝕則會減慢。兩種金屬的電極電位相差越大,電偶腐蝕越嚴重。一般一對接觸著的金屬在特定環(huán)境中,比較不耐腐蝕的金屬是陽極。在腐蝕過程中,隨著條件的變化,不同的環(huán)境中,電位有時會出現逆轉現象。如鋅-鋼電偶對,在電解質溶液中鋅被腐蝕;在某些生活用水中,攝氏度大于82度時,鋼被腐蝕。

根據電偶腐蝕的特點,只有改變三個條件中的一個,雙金屬腐蝕即被終止,可采取電鍍、涂刷涂料、加入緩蝕劑等方式來預防電偶腐蝕。

三、如何預防電偶腐蝕?

1、在設計時,盡量避免異種金屬或合金相互接觸。若不可避免時,應盡量選取電位序相近的材料組合,即在工作環(huán)境下電極電位盡量接近(最好不超過50毫伏)的金屬作為相接觸的電偶對,盡量避免大陰極-小陽極的面積組合。

2、電偶腐蝕與雙金屬接觸面積有關,接觸面積愈大,腐蝕愈小。減小較正電極電位金屬的面積,盡量使電極電位較負的金屬表面積增大。

3、在允許的條件下,在介質中加入緩蝕劑,以減緩介質的腐蝕性。

4、施工中可考慮在不同金屬材料的連接處加以絕緣,盡量使相接觸的金屬電絕緣,并使介質電阻增大。如,在法蘭連接處所有接觸面均用絕緣防護材料做墊圈或涂層保護。

5、對于一些必須裝在一起的小零件,必須采用表面處理。如對鋼件法蘭表面鍍鋅,對鋁合金表面進行陽極氧化。這些表面膜在大氣中的電阻較大,可以用作減輕電偶的腐蝕。

6、在兩種不同金屬之間插入第三種金屬材料,減小電位差。

7、要考慮到易于腐蝕的陽極部件在維修時更換或修理,把容易更換的部件作為陽極,并使其厚度加大,以延長壽命。

8、防止結構電偶腐蝕另一種有效方法就是采用涂料涂層。在使用涂層時必須把涂料涂裝在陰極性金屬上,這樣可以顯著減小陰極面積。如果涂在陽極表面上,因涂層的多孔性,可能使部分陽極表面暴露于介質中,反而會造成大陰極一小陽極的面積組臺而加速腐蝕。如,鎂合金在中性介質中與其他結構材料接觸的時候,其腐蝕為氫去極化的電偶腐蝕。這就要求涂料對鎂合金有很好的附著性,又能阻斷外部介質滲透進來。同時又要求一旦介質滲透到達鎂合金表面,能使鎂合金表面處于鈍化狀態(tài),這就對底漆提出了更高的要求。