蘇聯科學院控制問題研究所

[拼音]：fushi he fangfu

[英文]：corrosion and its prevention

由環境引起的材料破壞或變質稱為腐蝕。為防止或減少腐蝕對材料的損害，延長材料的使用壽命需要採取各種有效的防腐蝕措施。金屬和合金的腐蝕主要是由於化學或電化學作用引起的破壞；有時還包含機械、物理或生物作用;也有少數屬於單純物理作用的破壞，如合金在液態金屬或熔鹽、熔鹼中的物理溶解。非金屬（如塑料、木材、水泥等）的腐蝕破壞一般是由於直接的化學作用或物理作用(如氧化、溶解、溶脹等)引起的。單純的機械破壞不屬於腐蝕的範疇。金屬的腐蝕對於人類的生產和生活造成的危害是巨大的。據發達國家統計，每年由於金屬腐蝕造成的直接損失約佔全年國民生產總值的4％，遠遠超過一年中火災、水災、風災、地震等損失（多年平均值）的總和。

在化工企業的生產環境中，有腐蝕性很強的酸、鹼、鹽溶液，以及含雜質的水和氣體等，且經常伴有高溫、高速的影響，因此腐蝕特別嚴重。腐蝕不僅使化工材料損耗，裝置報廢，還可能引起間接損失。如停工減產，物料流失，以至造成汙染、著火、爆炸等。一般間接損失比材料和裝置的直接損失更為嚴重，根據中國1980年對43個化工企業的調查，一年中由於腐蝕損失的碳鋼材達38kt、不鏽鋼15kt、有色金屬13kt。摺合全年總損失約為11000萬元。

腐蝕的型別

可分為溼腐蝕和幹腐蝕兩類。溼腐蝕指金屬在有水存在下的腐蝕，幹腐蝕則指在無液態水存在下的幹氣體中的腐蝕。由於大氣中普遍含有水，化工生產中也經常處理各種水溶液，因此溼腐蝕是最常見的，但高溫操作時幹腐蝕造成的危害也不容忽視。

溼腐蝕

金屬在水溶液中的腐蝕是一種電化學反應（圖1）。在金屬表面形成一個陽極和陰極區隔離的腐蝕電池，金屬在溶液中失去電子，變成帶正電的離子，這是一個氧化過程即陽極過程。與此同時在接觸水溶液的金屬表面，電子有大量機會被溶液中的某種物質中和，中和電子的過程是還原過程，即陰極過程。常見的陰極過程有氧被還原、氫氣釋放、氧化劑被還原和貴金屬沉積等。

隨著腐蝕過程的進行，在多數情況下，陰極或陽極過程會受到阻滯而變慢，這個現象稱為極化，金屬的腐蝕隨極化而減緩。

幹腐蝕

一般指在高溫氣體中發生的腐蝕，常見的是高溫氧化。在高溫氣體中，金屬表面產生一層氧化膜，膜的性質和生長規律決定金屬的耐腐蝕性。膜的生長規律可分為直線規律、拋物線規律和對數規律。直線規律的氧化最危險，因為金屬失重隨時間以恆速上升。拋物線和對數的規律是氧化速度隨膜厚增長而下降，較安全，如鋁在常溫氧化遵循對數規律，幾天後膜的生長就停止，因此它有良好的耐大氣氧化性。

腐蝕的形態

可分為均勻腐蝕和區域性腐蝕兩種。在化工生產中，後者的危害更嚴重。

均勻腐蝕

腐蝕發生在金屬表面的全部或大部，也稱全面腐蝕。多數情況下，金屬表面會生成保護性的腐蝕產物膜，使腐蝕變慢。有些金屬，如鋼鐵在鹽酸中，不產生膜而迅速溶解。通常用平均腐蝕率（即材料厚度每年損失若干毫米）作為衡量均勻腐蝕的程度，也作為選材的原則，一般年腐蝕率小於1～1.5mm，可認為合用（有合理的使用壽命）。

區域性腐蝕

腐蝕只發生在金屬表面的區域性。其危害性比均勻腐蝕嚴重得多，它約佔化工機械腐蝕破壞總數的70％，而且可能是突發性和災難性的，會引起爆炸、火災等事故。它可分為下列幾類：

（1）孔蝕在金屬表面的區域性，形成大小、深淺和形狀不同的孔，嚴重時可使器壁穿透。孔蝕通常發生於表面有保護膜（鈍化膜）的金屬，如不鏽鋼、鈦和鋁合金等。由於表面區域性存在缺陷，溶液內又含有能破壞鈍化膜的活性離子(Cl-，Br-)，因此膜的區域性破口就成為腐蝕電池的陽極，周圍的膜成為陰極，電流高度集中，使腐蝕向孔內迅速發展。

（2）縫隙腐蝕發生在裝置的縫隙內，如焊、鉚縫、墊片或沉積物與金屬的間隙等，它是孔蝕的一種特殊形態。

（3）晶間腐蝕由於金屬的不適當熱處理或冷加工，引起晶界變化，如晶界沉積了雜質，或某種元素增多或減少，使晶界成為易腐蝕的通道。腐蝕由表面沿晶界向內部發展，外表看不出腐蝕跡象，但金屬失去了強度。

（4）應力腐蝕破裂在腐蝕與拉應力同時作用下，金屬或合金產生的破裂。應力的主要來源是由焊接、冷加工等產生的殘餘應力。這是一種最危險的腐蝕形態，主要發生在特定的材料-環境體系中，例如奧氏體不鏽鋼在含Cl-溶液中，碳鋼在含NO婣溶液中，銅合金在含NH3大氣中，等等。

（5）腐蝕疲勞由週期應力（應力方向和大小發生週期性地變化）與腐蝕的共同作用而引起金屬的破裂。一般金屬當承受的週期應力超過疲勞極限值時，都將產生破裂，但在腐蝕環境中，疲勞極限值大大下降(圖2)。任何腐蝕環境都可以引起腐蝕疲勞，振動部件如泵軸和杆、螺旋槳軸、油氣井管、吊索以及由於溫度變化產生週期熱應力的換熱管和鍋爐管等，都容易產生腐蝕疲勞。