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1、9.船舶腐蝕及防護§9.1金屬腐蝕的基本理論9.1.1金屬腐蝕的分類金屬腐蝕可按產(chǎn)生的機理分成化學腐蝕和電化學腐蝕兩大類。也可按腐蝕的破壞形態(tài)分為全面腐蝕和局部腐蝕，前者包括均勻的全面腐蝕和不均勻的全面腐蝕；后者常見的類型有電偶腐蝕（異金屬接觸腐蝕）、點腐蝕和縫隙腐蝕、晶間腐蝕、應力腐蝕、疲勞腐蝕、沖蝕、磨蝕、選擇性腐蝕、雜散電流腐蝕、空泡腐蝕等。腐蝕機理不同的金屬腐蝕化學腐蝕化學腐蝕是由于金屬表面與介質直接發(fā)生化學作用引起的，其特點是在作用進行過程中沒有電流產(chǎn)生?；瘜W腐蝕對金屬的破壞速度取決于：金
2、屬與氧的相互作用程度和生產(chǎn)金屬化合物薄膜的性質（金屬化合物薄膜的穩(wěn)定性，緊密程度，與金屬的結合強度等）。①氣體腐蝕。②在非電解質溶液中的腐蝕。2）電化學腐蝕電化學腐蝕是金屬表面與離子導電性介質發(fā)生電化學作用引起的，在作用過程中有陰極區(qū)和陽極區(qū)。其特點是在金屬與介質中有電流流動。電化學作用有時單獨造成腐蝕，有時與機械作用、生物作用共同產(chǎn)生腐蝕。電化學腐蝕主要可分為以下幾類：①大氣腐蝕。②土壤腐蝕。③在電解質溶液中的腐蝕。④在熔鹽中的腐蝕。⑤微生物腐蝕。⑥海洋生物腐蝕。（2）破壞形態(tài)不同的金屬腐蝕金屬腐
3、蝕常見的破壞形式有兩大類，即全面腐蝕和局部腐蝕。全面腐蝕可分均勻腐蝕和不均勻腐蝕。均勻腐蝕是腐蝕作用均勻地發(fā)生在整個金屬表面，并在整體上逐步地使金屬腐蝕，逐步地使金屬降低其各種屬性，因而其危害性不太嚴重。一般情況下使用涂裝保護的船舶與海洋工程結構在使用初期時往往在涂層的缺陷或損傷處發(fā)生腐蝕，進而出現(xiàn)腐蝕斑、腐蝕坑，然后出現(xiàn)越來越大面積的腐蝕，最后連在一起形成全面的不均勻腐蝕。局部腐蝕是腐蝕作用主要集中在金屬的局部區(qū)域。由于這些腐蝕的分布、深度和發(fā)展很不均勻，往往當金屬整體還相當完好的時候，局部腐蝕己
4、相當嚴重，會導致嚴重事故或災害，所以危害性很大。1）斑點腐蝕。2）膿瘡腐蝕（腐蝕坑）。3）孔腐蝕（又稱點腐蝕）。4）晶間腐蝕。5）穿晶（粒）腐蝕。6）選擇腐蝕。9.1.2電化學腐蝕的基本理論電化學腐蝕是指金屬表面與離子導電的介質因發(fā)生電化學作用而產(chǎn)生金屬材料的破壞。其特點在于它的腐蝕歷程可分為兩個相對獨立并且同時進行的陽極反應和陰極反應過程。陽極反應是金屬離子從金屬轉移到介質中并放出電子的過程，即陽極氧化過程；相對應的陰極反應則是介質中氧化劑組分接受來自陽極的電子的還原過程。由于這兩個過程在被腐蝕的
5、金屬表面上一般具有分離的陽極區(qū)和陰極區(qū)，使腐蝕反應過程中電子的傳遞可通過金屬從陽極區(qū)流向陰極區(qū)，其結果必有電流產(chǎn)生。金屬失去電子和氧化劑得到電子這兩個過程一般不發(fā)生在同一部位，同時在反應過程中有電流產(chǎn)生，故稱電化學腐蝕。雙電層示意圖金屬-溶液界面上雙電層的建立，使得金屬與溶液間產(chǎn)生電位差，這種電位差稱為金屬的電極電位。金屬的電極電位大小是由雙電層上金屬表面的電荷密度決定的，它與以下因素有關：①金屬本身的化學性質（即金屬失去電子成為離子的難易程度）。②金屬晶格結構和金屬離子水化傾向的大小。③溶液中金屬
6、離子的濃度。④金屬和溶液的溫度。金屬的電極過程達到平衡后，就有一個不變的電位值，通常稱該電位為金屬的平衡電位。2）標準電極電位金屬與溶液界面的電位差，即金屬電極電位的絕對值，現(xiàn)在還沒有足夠可靠的實驗方法來進行測定，但其相對值可以用比較的方法準確地測定出來。測定電極電位的相對值時，通常采用標準氫電極作為基準，把待測的電極電位和標準氫電極的電極電位加以比較。（2）腐蝕電池1）原電池把兩種不同的金屬放在電解質溶液內(nèi)，以導線連接，導線內(nèi)有電流通過，這種裝置稱為原電池，例如銅-鋅伏特電池。2）宏電池宏電池是肉
7、眼可以看到電極的一類腐蝕電池。①電偶電池。由不同的金屬在同一電解溶液中相互接觸而構成。②濃差電池。同一種金屬與相同的電解質溶液相接觸，由于電解質溶液的濃度不同，形成所謂的濃差電池。3）微電池金屬表面的電化學性不均勻，從而產(chǎn)生了許多極微小的陰極和陽極，構成了無數(shù)微電池。①金屬化學成分的不均勻性。②金屬組織的不均勻性。③金屬物理狀態(tài)的不均勻性。④金屬表面膜的不完整性。金屬的微電池腐蝕是一種十分普遍的現(xiàn)象，金屬的陰極保護措施主要是為了克服微電池腐蝕。（3）極化作用原電池通電后，電池兩極的電位差逐漸減小，進
8、而引起電流強度的降低，這一現(xiàn)象稱為電池的極化作用。1）陽極極化電池中的陽極電位，在通過電流之后，向正的方向移動的現(xiàn)象，稱為陽極極化。①陽極過程的進行比失去電子的過程慢。②溶解了的金屬離子擴散得不夠快。③金屬表面形成了鈍化膜。2）陰極極化原電池中的陰極電位，在通過電流之后，向負的方向移動的現(xiàn)象，稱為陰極極化。從陽極送向陰極的電子一時過多，而陰極附近能接受電子的物質，由于某種原因，與電子相結合的反應速度慢。（4）去極化作用能夠消除或削弱極化現(xiàn)象的作用，稱為去極化作用。陽極
