第一节：工业腐蚀概念
随着工业迅速发展，腐蚀问题越来越严重，给国家造成越来越大的损失。据统计，由于腐蚀而报废的金属设备和材料相当于金属年产量的1/3。同时腐蚀对化工等企业的危害很大，不仅在于金属资源受到损失，还在于正常生产受到影响，因腐蚀造成的设备事故对职工人身安全也会带来严重的威胁。
下面给大家举一些数据让各位比较感性认识到腐蚀的危害。
① 据一些工业发达的国家统计，去年由于腐蚀造成的经济损失约占国民经济生产总值的1%~4%，而中国远远高于这个比例。中国在2001年因腐蚀造成的损失高达2800多亿元。仅石油和化学工业造成的损失高达400亿元。深圳2002年实现国内生产总值为1908亿元。
② P3《防腐蚀技术及应用实例》
腐蚀经济损夫可分为直接损失和间接损失：
间接损失具本分为：突然停止、物料损失、产品污染、效率降低、过剩设计等，同时政府形象，政绩等都会受到影响。
如：法国戴高乐机场顶棚突然倒塌从政治上、经济上都有很大损失。
第二节：金属腐蚀原理
金属腐蚀的形态可分为全面（均匀）腐蚀和局部腐蚀两大类。局部腐蚀分为孔蚀、脱层腐蚀、晶间腐蚀、腐蚀破裂，选择腐蚀等。
1》 下面重点讲一下孔蚀的形成过程
孔蚀是高度局部的腐蚀形态。金属表面的大部份不腐蚀或腐蚀轻微，只在局部发生一个或一些孔。
孔蚀发生在易钝化的金属
如不锈钢、钛铝金等，因为表面覆盖强保护性的钝化膜，腐蚀很微，但由于表面局部可能存在缺陷溶液内存在能破坏钝化膜的活性离子（C1—Br—），钝化膜在局部破坏，微小破口暴露的金属成为电池的阳极，周围广大面积的膜成为阴极，阳极电流高度集中，使腐蚀迅速向内发展形成蚀孔。
蚀孔形成后，孔外部为腐蚀产物阻塞，内外的对流和扩散受到阻滞，孔内形成独物的闭塞区（亦称闭塞电池），孔内的氧迅速耗尽，只剩下腐蚀的阳极反应，阴极反应氧离子化完全移到孔外侧进行。因此孔内很快积累了带正电的金属离子，为了保待电中性，带负电池的C1—增浓，金属离子水解产生H+，孔内PH值下降。H+和C1形成腐蚀强烈的盐酸
Na+ +C1— +H20=NaoH+H+ +C1—
闭塞区内溶液组成 CH+，C1—）区外
钝化膜局部破裂→膜破口腐蚀闭塞区，内金属离子增浓→阴离子进闭塞区，金属离子水解PH下降→裂缝内产生自催化加速腐蚀过程，H在尖端析出，渗入裂缝前缘，使金属脆化
迥然不同。当区内PH值下降到某一监界值时，腐蚀率突然上升，形成加速腐蚀，孔内形成阴极放氢反应，孔蚀由闭塞区酸性电池控制。
2》 微电池腐蚀介绍
① 原电池：通过自发的电化学反应，把化学能变成电能，对针电路输出电流的电池。
② 一般铜片和锌片与稀硫酸作用缓慢，但当用导线把这两种金属连接起来时，铜片上就会有许多泡产生平（氢气），若使这个作用继续一断时间，就可以看到锌片有明显的消耗（即被腐蚀），在溶液中含有锌离子。如果在导线中间接一个电流表，就能看到指针偏转，有电子从锌片经过导线到铜片。
③ 金属物品与水或潮湿的空气相接能时，大部份腐蚀是电化学作用。当两种不同的金属在有水存在的环境下互相接触时，就构成了一个原电池，其中较活泼的金属为阳极而被腐蚀。
④ 空气中经常含有水蒸气和二氧化硫气体，很容易在金属表面形成一层极薄的导电水膜。
⑤ 有时单一金属为什么会腐蚀？即使单独的一种金属构件，与水或潮湿泥土相接触时。也同样会发生电化学腐蚀，因为工业用的金属通常含有各种杂质，如普通钢是铁碳合金，当和潮湿的空气相接触时，在金属的内部就形成无数个微电池。
⑥ 总之，金属的腐蚀主要是电化学过程，这过程需要有水和氧存在的条件下才能进行，因此，阻止水和氧与金属接触，腐蚀就可以尽可能地避免。
第三节：腐蚀的环境
1、 大气腐蚀
金属材料在大气中的腐蚀机制主要是受大气中所含的水分，氧气和腐蚀性介质（包括雨水的杂质），表面沉积物等和联合作用而引起的破坏。大部份情况下是电化学腐蚀。
化学腐蚀只是干燥无水分的大气环境下表面发生氧化，硫化等造成变色现象。
大气的相对湿度是影响大气腐蚀最主要的原因之一。大气腐蚀实质上是一种水膜下的电化学反应。空气中水分在多属表面凝聚生成的水膜和空气中氧气通过水膜进入金属表面是发生大气腐蚀的最基本条件。
环境变化是影响金属腐蚀的另一重要因素，湿热带或雨季气温高则腐蚀严重。
大气中的污染物对腐蚀的影响很大。比如海洋大气中的海盐粒子，工业大气中的二气化硫，甚至尘埃等。空气中的这些杂质溶于金属表面液膜时，这层液膜就变成了腐蚀性电解质溶液，加速了金属的腐蚀。
大气环境具体分为：
① 工业大气
工业大气不仅是化工厂的大气，而应该理解为所有被化学物质污染的大气。工业大气本源于化工，石油，冶炼，水泥等多种工业。含有硫化物是工业大气的典型特征。
工业排放的二氧化硫，被灰尘所吸收或直接溶于金属表面的液膜里，就成为了强腐蚀介质，生成易溶性严硫酸盐，而这又会引起加催化腐蚀作用，随着相对湿度的增加，二氧化硫的腐蚀促进作用会更为明显。
② 海洋大气
海洋性大气环境的相对湿度，大气中含有海盐粒子。沉降在金属表面上的海盐粒子，或者表面上原有的具有很强的湿性的盐分与金属腐蚀物，会溶于水膜中形成强腐蚀介质，而且海盐粒子为氯化物，渗锈腐蚀强，可以渗进钝化膜，腐蚀底材，即使是不锈钢也会因其而产生点蚀。
③ 海洋工业大气
处于海滨的工业大气环境，属海洋工业大气。这种大气中含有两种腐蚀介质——化学污染的有害物质和海洋环境的海盐粒子，对金属的危害更重。
④ 乡村大气
乡村大气中不含有强烈的化学污染，但含有有机物和无机物尘埃。空气中主要成分是水分、气气、二气化碳等通常组分。大气腐蚀相对较小，影响腐蚀的因素主要是大气环境中的相对湿度，湿度和温差。
2、 水的腐蚀：
自然水的腐蚀主要指在淡水和海水中的腐蚀。
⑦ 淡水腐蚀
淡水是指含盐量较低的天然水，一般呈中性。在淡水中的腐蚀是氧去极化腐蚀，金属与含氧量不同的溶液相接能会形成氧浓度差电池，氧浓度小的地方金属电位较低，成为阻极，金属电位较高，成为阴极，氧浓度高的地方。一般呈中性。在淡水中的腐蚀是氧去极化腐蚀，即吸氧腐蚀。
⑧ 海水腐蚀
海水是一种含有多种盐类的电解质溶液，以3%~3.5%的氯化钠为主盐，PH值为8左右，并溶有一定的氧气。
由于海水导电率很大，所以腐蚀的电化学反应较活跃，微电池活性大，因此海水中不同金属相接触时，很容易发生电偶腐蚀。两种金属相距数十米，只要存在电位差，并实现电联结，就可能发生电偶腐蚀。
影响海水腐蚀的因素以下几种：
① 含盐量：含盐量影响到水的电导率和含氧量，因此对腐蚀有很大影响。海水中的所含盐分几乎都处于电离状态，这使得海水成为一种导电性很强的电解质溶液。另外，海水中存在着大量的氯离子，对金属的钝化起着破坏作用。
② 溶解氧：由于氧去相化腐蚀是海水腐蚀的主要形成，因此海水中溶解氧的含量是影响海水腐蚀的主要因素。随着盐度的增加和温度升高，溶解氧含量会降低。在海水表层，大气中有足够的氧溶入海水中，海水中的腐蚀与含氧量成互比关系。但是当海水中的含氧量达到一定值，可以满足扩散过程所需要时，含氧量的变化对腐蚀不足以产生明显的作用。
③ 温度：海水温度升高，氧的扩散速度加快，海水导电率增大，这加速了阴极和阳极的反应，即腐蚀的加速。海水温度随着纬度，季节和深度的不同而变化。
④ 波浪的流速：海水的波浪的流速改变了供氧条件，使氧到达金属表面的速度加快。金属表面腐蚀产物所形成的保护膜被冲掉，金属基体也受到了机械性损伤。在腐蚀和机械力的相互作用下，金属腐蚀急剧增加。
⑤ 海生物：海洋中存在着多种动植物和微生物，它们的生命活动会改变金属一海水界面的状态和介质性质，对腐蚀产生不可忽视的影响。海生物的附着会引起附着层内外的氧浓差电池腐蚀。某些海生物的生长会破坏金属表面的涂料等保护层。在海生物死后附着的金属表面上，锈层以下及生海泥里的环境都是缺氧环境，会促进厌氧的硫酸盐还原菌的繁殖，引起严重的微生物腐蚀，使钢铁的腐蚀增大。
3、 土壤腐蚀
土壤是由气相，液相和固相所构成的一个复杂系统，其中还生存着很多土壤微生物。影响土壤腐蚀的因素很多，各因素又会相互作用。
⑨ 电阻率：它是土壤腐蚀的综合性因素。土壤的含水量、含盐量、土质、温度等都会影响土壤的电阻率。土壤含水率未饱和时，土壤电阻率随含水量的增加而减小，当达到饱和时，由于土壤孙隙中的空气被水所填满，含水量增加时，电阻率也增大。
⑩ 含氧量：土壤的透气性好坏直接与土壤的孔隙度极紧度，土质结构有密切关系。紧密的土壤中氧气的传递速度较慢，疏松的土壤中氧气的传递速度较快。在含氧量不同的土壤中，很容易形成氧浓度电池而引起腐蚀。
⑪ 盐分：土壤中的盐分除了对土壤腐蚀介质的导电过程起作用外，还参与电化学反应，从而影响土壤的腐蚀性。它是电解液的主要成分，含盐量越高，电阻率越低，腐蚀性就越强。
⑫ 含水量：水分使土壤成为电解质，是造成电化学腐蚀的先决条件。土壤中含水量对金属材料的腐蚀存在着一个最大值。当含水量低时，腐蚀率随着含水量的增加而增加。达到某一含水量时，腐蚀率达到最大值再增加含水量，其腐蚀性反而下降。
⑬ PH值：即土壤的酸碱性强弱指标。它是土壤中含盐分的综合反映。金属材料在酸性较强的土壤中腐蚀最强。中性、碱性土壤中腐蚀较小。
⑭ 温度：土壤温度通过影响土壤的物理化学性质本来影响土壤的腐蚀性。它可以影响土壤的含水量、电阻率、微生物等。温度低、电阻率增大；温度高，电阻率降低。且温度的升高使微生物活跃起来，从而增大对金属材料的腐蚀。
⑮ 微生物：土壤中的微生物会促进金属材料的腐蚀过程，还能降低非金属材料的稳定性能。
⑯ 杂散电流：这是一种土壤介质中存在一种大小，方向都不固定的电流。大部分是直流电杂散电流，它本源于电气化铁路、电车、地下电缆的漏电。
4、 海洋腐蚀环境：
海洋对金属材料来说是比较复杂的腐蚀环境，了解海洋的腐蚀环境，对海洋钢结构，特别是石油平台的防腐蚀有着非常重要的意义。
i. 大气区：指海面互溅区以上的大气区和沿岸大气区。其特点是空气湿度大，含盐分多。暴露在海洋大气中的金属表面有细小盐粒子的沉降。盐粒子吸收空气中的水分后很容易在金属表面形成液膜，引起腐蚀。
海洋的风浪条件，离海面的高度都会影响到海洋大气腐蚀性。风浪大时，大气中水分多，含盐量高，腐蚀性增加。据研究，离生活费平面7~8m处的腐蚀性最强，在此之上越高腐蚀性越弱。
降雨量的大小也会影响腐蚀。频繁的降雨会冲刷掉金属表面的沉积物，腐蚀会减轻。
湿度升高使海洋大气腐蚀加剧。一般热带腐蚀性最强，温带次之，两极区最弱。
ii. 飞溅区：指平均高潮线以上海洋飞溅所能湿润的位置。在这个部件，金属材料表面连续不地被海水湿润，海水又与空气充分接触，含氧量充分含盐量很高，加上海水的冲击作用，腐蚀在这个部件最为严重。不同海区飞溅区的腐蚀主要区别于风浪和温度。当很高的风速和海流速造成强烈的海水运动时，海水的冲击会正飞溅区造成磨耗—腐蚀联合作用的破坏。
iii. 潮差区：指平均高潮位与平均低潮位之间的区段，金属表面与含氧充分的海水周期性地接触，引起腐蚀。与飞溅区相比，潮差区的氧扩散没有飞溅萏了么快，也无强烈的海水冲击。潮差区有海生物栖居，而飞溅区没有。
潮差区的腐蚀通常是平均高潮位和平均低潮位最为严重。这是氧浓度差电池的作用。潮差区因供氧充分，成为阴极，受到一定的保护，腐蚀减轻。低潮位以下全浸区因供氧相对较少成为阳极，使腐蚀加速。
在工程设计上，有时把潮差区并入飞溅区一起考虑并不是两段的腐蚀一样，而且方便施工和维护综合考虑。
iv. 全浸区：平均低潮线以下为海全浸区。根据海洋的深度不同，双分为浅海区和深海区，二者并无确切的深度界限，一般所说的浅海区大多指100~200米以内的海水。
海洋环境因素如温度、含氧量、盐度、PH值等随海洋的深度而变化，其中最主要的因素为曙度和含氧量。所以海水深度必然影响到全区金腐和腐行为。
浅海区海水氧处于饱和态，温度高，海水流速大，腐蚀比深海区大；海洋生物会粘附在金属材料上。一般来说，20米水深以内的海水较深层海水具有更强的腐蚀性。深海区的含氧量较小，温度接近0℃，海洋生物的活性减少。
v. 海泥区：海泥主要由海底沉积物构成，含盐度高，电阻率低，因此是良好的电解质，比陆地土壤对金属和腐蚀性强。由于氧浓度十分低，所以海泥区的腐蚀速度比全浸区要低。
除了以上四种腐蚀环境以外还有，有机溶剂，无机溶剂，高温等，大家如有兴趣可以查阅相关资料。
第四节：控制腐蚀的方法：
前面讲过，金属的腐蚀是由于金属与周围介质发生化学或电化学作用的结果。因此，防止金属腐蚀的主要方法必须从金属和介质两个方面来考虑，具体有如下十种方法：
5、 正确选材和设计：
材料的品种很多，不同的材料在不同的环境中有不同的腐蚀速度，有些腐蚀率很高，根本不能应用，有些比较低或很低，因此选材者应根据金属所处的腐蚀环境，来合理设计金属结构，正确选用耐腐蚀性好的金属材料。
6、 如果能消除环境中引起腐蚀的各种因素，腐蚀就会中止或减缓，但多，数环境是无法控制的，如大气和土壤中的水分，海水中的氧等都不可能除去，化工生产流程也不可能任意更动，但是有些局部环境可以调态。
7、 加入缓冲剂：
在腐蚀环境中加入少量的物质（百分之几以下）就能大大减缓金属的腐蚀，这类物质称为缓冲剂，可以分为无机、有机和气相缓冲剂三类。
在这里不介绍，有兴趣的同志可以查阅相关资料。
8、 阴极保护：
前在已经讲过金属微电池腐蚀中的阴极是接受电子产生还源反应的电极，只是阳极才发生腐蚀。利用这个原理，可以从外部导入阴极电流至需要保护的设备上，使设备全部表面都成为阴极。
导入外部电流有两种方法：一是从外部接上直流电源，体系中连接一块导流电极（石墨、废钢等）作为阳极；另一是连接一块电位较灵的金属，如钢铁设备连接一块锌、镁、或铝金属，由于后者电位比较低，在电解液内构成的原电池中成为阳极，阳极会逐渐腐蚀，所以也称牺牲阳极保护，阳极须空阳更挨。
阴极保护广泛用于土壤和海水中的金属结构，如管道、电缆、海触、钻井平台、码头等，为了减少电流输入，延长寿命，一般与涂料联合应用。
9、 阳极保护：
以设备作为阳极，从外部通入电流；一般将加速腐蚀，腐蚀电流随阳极极化而增大。但是对可以钝化的金属则会出现另一情况，当电位随电流上升，达到钝化电位后，腐蚀电流急速下降，甚至可下降几万倍，以后随电位上升，电流不变，直到过钝区为止。
10、 合金化：在基体金属中加入能促进钝化的合金成分，当加量达到一定比例后，使得到耐蚀性优良的材料，。如铁中加入铭，当铝含量达12%以上时，就成为不锈钢。双如铁中加入硅量达14%时，就得到耐酸性优良的高硅铁，它的表面生成氧化硅保护膜，对热硫酸、硝酸等都有优良的抵抗力。
11、 表面处理：金属在接触使用环境之前先用钝化剂或成膜剂（铭酸盐、磷酸盐、碱、硝酸盐和亚硝酸盐的混合液等）处理，表面生成稳定关的钝化膜，抗腐蚀力大大增加。它与前面讲的缓蚀剂防护法的不同之处，在于它在以后的便用环境中（如大气、水）不需要再加入缓蚀剂）。
12、 金属镀层和包覆层：
具体有电镀（镀、镍、铭、铜、锌等）及化学镀，热浸镀，热喷涂等方法
13、 涂层：以后将重点介绍
14、 衬里：一般为态片材料，适用于和强腐蚀介质接触的设备内部。
