王传
宁波科金工业腐蚀监测技术有限公司 浙江省宁波市 315040
摘要：金属材料具有重要的应用价值，金属材料的腐蚀防护工作也是科技工作者研究的重要课题。目前，随着对金属材料腐蚀工作的深入研究，金属材料防腐技术与工艺已取得了一定的成效，但部分具备强抗腐蚀能力的新材料由于成本原因在推广使用过程中受到限制，一些防腐工艺方法也面临危害环境、工艺成本高、操作条件复杂等问题。因此，进一步开展金属材料的腐蚀防护措施研究具仍有重要研究价值与现实意义。
关键词：金属材料；腐蚀；防护机理
1金属材料的腐蚀及其危害
1.1金属材料的腐蚀
金属材料的腐蚀是指金属材料与其周围介质接触时发生化学或电化学反应而引起的一种破坏金属材料自身的现象。自然界中，大部分金属以其各种化合物形式存在，而金属元素的化学活性通常高于其化合物，因此这些金属会自发地演变成它们在自然界中的本身存在状态，所以金属腐蚀是自发的、普遍存在的一种现象，是不可避免的。根据金属材料腐蚀发生的机理，通常可将腐蚀分为化学腐蚀和电化学腐蚀[1]。化学腐蚀是指金属材料与周围介质中存在的非电解质发生接触后，发生了氧化还原化学反应，是金属表面的原子与腐蚀介质产生直接作用而形成的腐蚀现象，如金属材料在有机溶液（芳香烃、原油等）中所发生的腐蚀。电化学腐蚀主要是指金属材料与电解质进行接触后，金属表面与电解质溶液发生化学反应，进而形成吸氢腐蚀或析氢腐蚀的腐蚀现象，如碳钢与空气中的氧气、二氧化碳以及水等发生吸氧或析氢作用，最后变成铁锈。
1.2腐蚀的危害
金属材料的腐蚀所带来的危害是巨大的，不仅仅表现在经济危害层面上，对于资源和环境，甚至社会公共安全方面都产生严重影响。张玉玺的《浅谈金属腐蚀与防护》从经济层面对金属腐蚀的危害进行探讨，“金属腐蚀一方面会造成金属器械的直接损耗，另一方面因为金属腐蚀而导致机械在生产操作过程中经济效益不达标，”因此带来的经济损耗不可估计。据资料显示，我国每年因金属材料腐蚀造成的损失占GDP 的5％，每年约造成的经济损失达5000 亿元。此外，从资源浪费和环境污染的角度上分析，《金属腐蚀学》一书中提供了一组调查数据，该数据指出，“每年由于金属材料的腐蚀大约使10％ ~20％的金属损失掉了，如果按照每年产钢一亿吨来计算的话，那么每年就会有1000 万吨的钢材被腐蚀掉”。而这组数字，可以说是相当于一个大型钢铁企业的一年的钢产量，因此，由金属腐蚀造成的资源消耗的严重性可见一斑[2]。
不仅如此，因为金属材料的腐蚀，在石油化工、农业、造纸等工业中，造成该设备的损害、有害物质泄露的现象时有发生，严重污染周边环境，威胁周边人们的健康。同时，因为金属材料腐蚀造成的灾难性事故，从而破坏公共安全的现象屡见不鲜，如《材料腐蚀与防护概论》一文中记载：“天然气井的套管因应力腐蚀裂开，造成井喷和爆炸；化工厂乙烯原料储蓄罐因为硫化物质腐蚀而引发大火，造成人员伤亡；波音747 客气由于应力腐蚀断裂坠毁等等”。而这些因金属腐蚀造成的经济财产损失以及人员伤亡现象并非不可以避免。
只要做好金属材料腐蚀的防护和控制，就可以避免上述这些现象发生，在减少经济损失的同时能增加经济效益，保护生态环境不被破坏。
2影响腐蚀的因素
2.1金属自身的原因
金属发生腐蚀与金属自身有密切关系，例如在金属材料表面所产生的外力与内力以及内部特征等因素都和金属的腐蚀具有直接的关系。外部形状规范且结构完整的金属，其在一般情况下会比表面形状有缺陷的金属更具有抵抗腐蚀的能力。当内力集聚在一起时，在金属腐蚀速度加快期间会导致金属的晶格受到威胁，对金属材料表现造成更大的破坏。对于合金类金属，构成其整体的成分类型对于腐蚀的速度也有着不同程度的影响。
2.2金属外部条件的原因
导致金属腐蚀速度加快的外在原因主要包括:(1)操作介质。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆在操作介质中对钢铁材料影响最大的因素是pH值，它是分辨电解溶液的重要指标，因此pH值对腐蚀度的影响存在复杂化。(2)溶液运动速度。在一定酸性状态下，溶液的流动速度会促使金属的腐蚀速度加快，程度加深。(3)温度的变化。通常情况下温度越高，金属的腐蚀速度就越快。(4)压强的不同。一般情况下，压强的增大会使溶液中的气体溶解度加强，导致金属的腐蚀面积逐步扩大，直至蔓延到整个金属材料表面。
3金属材料的防腐
3.1有针对性的选择金属材料
金属材料应用广泛，但目前尚未发现绝对耐腐蚀的金属，所以选择适合的材料就尤为重要，选择金属材料要尽量避免选择易腐蚀性材料，若一定需要应用金属材料，则要选择耐腐蚀的介质与其进行直接接触。例如:避开与铁和铜直接接触。这种方法可以不必对金属材料进行处理就能减少金属腐蚀，降低不必要的浪费，与此同时，可以放置不属于金属材料的介质例如:陶瓷、石墨等。避免金属材料的方式无非两种，即要保持金属材料的化学稳定性，另一方面则是要控制所选择替代材料比金属材料耐腐蚀度高。
3.2进行电化学保护法
金属材料较易形成的腐蚀为电化学腐蚀，对于金属进行防腐保护时可分从阳极或阴极两个角度对金属材料进行电化学防腐保护。其中，阳极保护实际上指，将通过阳极实现极化的电流完成对阳极电极电位的提升，并以此降低阴阳两极之间的电位差，最终将延长金属腐蚀的速度得以实现[3]。一般情况下，阴极保护通常是指对电流进行阴极极化，通过一定的技术手段对金属和直流电源负极进行连接，在完成电流流动的同时提高阴阳两极的极化，以此进一步避免金属材料出现表现腐蚀现象。基于此种情况，在对管道进行防腐时，可通过优选择阴极保护这一方式来达成防腐目的。
3.3表面涂层防护
通过在金属表面涂装保护性覆盖层，隔绝金属与腐蚀介质之间直接接触，或者利用涂装层对基本金属的电化学保护或缓蚀作用，从而达到防止金属腐蚀的目的。金属的表面处理方法有很多种，保护性覆盖层的形成主要以金属镀层、非金属涂层为主，处理工艺主要有电镀、化学镀、机械镀、表面涂覆等工艺方法。其中电镀技术具有工艺简单，工艺参数易于控制，成本低等优点，在金属防腐中被广泛应用。
3.4改善金属材料构成
基于现代科学技术与制造工艺技术高速发展的基础上，对不同性能的金属材料进行优化设计，或在原金属材料的基础上适当添加其他材料或合金元素进行整体性能的提升，从而增强材料的抗腐蚀性，防止或减缓腐蚀，如在普通的碳钢中加入镍铬等元素制成不锈钢可以增强防腐蚀能力。
3.5控制和改善腐蚀环境
通过控制和改善腐蚀环境对减缓和防止腐蚀现象的发生同样具有重要意义。例如减少腐蚀介质的浓度、除去介质中的氧、控制环境温度和湿度等因素都可以减缓和防止金属的腐蚀。此外，也可向腐蚀介质中添加能降低腐蚀速率的物质（缓蚀剂）来减缓和防止腐蚀现象的发生。
结束语
目前，金属材料的腐蚀问题已经波及到我国经济发展中的各个领域，无论是日常生活还是在农业、工业经济生产上，只要是涉及到材料的地方，就会在不同程度上，存在材料的腐蚀问题。金属材料的腐蚀给我国经济生产造成了巨大的损失，甚至衍生出灾难性的事故，破坏生态环境。为此，本文对影响金属材料耐蚀性因素进行了研究和探讨，希望对相关工作人员有所帮助。
参考文献：
[1]范瑞成,张玮琦,王永旺,陈东,张云峰.耐盐酸腐蚀的金属材料[J].中国锰业,2017,35(04):97-100.
[2]姚乐,姚艺,刘美,王巍.金属材料的腐蚀与防腐的研究进展[J].应用化工,2017,46(08):1613-1615+1623.
[3]黄烨,刘双江,姜成英.微生物腐蚀及腐蚀机理研究进展[J].微生物学通报,2017,44(07):1699-1713.
论文作者:王传
论文发表刊物:《防护工程》2018年第25期
论文发表时间:2018/12/4
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