EMF(电序)和电流序与不锈钢管腐蚀之间的关系
发布时间:2021-09-28 10:02:37


不锈钢管在可逆或非腐蚀条件下的电位差构成预测腐蚀趋势的基础(见第9章)。简单地说,将不锈钢管浸入含有约1克原子量不锈钢离子(单位活度)的溶液中,并在室温下准确测量其电势。表示为(如表3-1所示),通常称为电序列或EMF序列。为简单起见,将所有电位与作为标准的氢电极(H2/H+)进行比较,并且人为地将氢电极的电位指定为零。两种金属之间的电位差由其标准电位的绝对差决定。例如,铜和银的可逆电极的电位差为0.462V,铜和锌的可逆电极的电位差为1.1V。含有两种或两种以上活性成分的合金无法建立可逆电位,因此表3-1仅列出了纯金属的电动顺序

 

在实际腐蚀问题中,不锈钢管与其自身离子平衡时的耦合非常罕见。如前所述,大多数电偶腐蚀效应是由两种腐蚀不锈钢管的电气连接引起的。此外,由于大多数工程材料是合金,因此电偶对通常包括一(或两)种合金。在这些条件下,表3-2比EMF序列(表3-1)更精确。表3-2显示了国际镍业公司在北卡罗来纳州哈珀岛未受污染海水中进行的电位测量和电偶测试结果。由于试验之间的差异,显示的是不锈钢管的相对位置,而不是其电位。理想情况下,应在所有环境和不同温度下测量各种不锈钢管和合金,但这将需要几乎无限的测试

 

 

一般来说,金属和合金在电流序列中的位置与其组成元素在EMF序列中的位置非常一致。钝化会影响电偶腐蚀行为。注意,在表3-2中,被动不锈钢位于较高位置,主动不锈钢位于较低位置。(由于康奈尔显示出类似的性质,因此可将其视为不锈钢镍)

 

另一个有趣的电偶序列特征是表3-2中所示的分类括号。括号中一组合金的基本成分有些相似,例如铜和铜合金。支架表明,在大多数实际应用中,如果支架中的金属连接成一对或相互接触,则电偶腐蚀的风险很小。这是因为这些不锈钢材料在电偶顺序中很接近,并且匹配电偶产生的电位差很小。电流序列中的分离越深,电位差越大

 

 

在缺乏特定环境中的实际实验的情况下,我们可以理解电流序列中的电流效应。根据表3-2中的数据,可以考虑一些实际损坏事故。游艇有蒙乃尔合金(镍70铜30)外壳,但它使用钢铆钉。由于铆钉的快速腐蚀,它不能航行。连接到黄铜弯头的铝管将遭受严重腐蚀。钢制生活热水箱与铜管连接处受损。由不锈钢管或耐腐蚀性更强的材料制成的泵轴和阀杆因与石墨填料接触而损坏

 

有时在意外的地方发生电偶腐蚀。例如,在喷气发动机进气罩的前缘发现腐蚀。这会腐蚀进气管塞上使用的织物。这是帆布,用铜盐处理以防止发霉。为了防止霉变、火焰等原因,织物处理是常用的措施。铜盐使铜沉积在合金钢上,导致钢发生电偶腐蚀。通过使用涂有无金属乙烯基树脂的尼龙解决了这个问题。这些例子突出了这一事实。也就是说,设计工程师应特别注意电偶腐蚀的可能性,因为他应选择设备上每个不锈钢管的材料。有时,接触不同的材料是经济的——例如,热水器中的铜管和铸铁或钢花板。如果发生电偶腐蚀,则是厚的花板(而不是薄铜管)加速了腐蚀。因为花盘很厚,可以使用很长时间。这样,就不需要使用昂贵的青铜花板。对于更严重的腐蚀,如稀酸溶液,需要青铜花板

 

 

由不同金属组成的原电池(原电池)的电位差会随时间变化。电位差会导致阳极处的电流流动和腐蚀。随着腐蚀的进行,反应产物或腐蚀产物积聚在阳极、阴极或两者上。这将降低腐蚀速率

 

在电偶腐蚀中,还原反应的极化(阴极极化)通常占主导地位。由于阴极极化的程度和效率随不锈钢管和合金的不同而不同,因此在预测一对金属的电偶腐蚀程度时,我们首先需要了解一些极化特性。例如,钛在海水中高度钝化(表现出优异的耐腐蚀性),但当耐腐蚀性较低的不锈钢管与钛连接时,前者的腐蚀加速度通常不会比预期的大或小很多。原因是钛在海水中容易阴极极化

 

 

一般来说,电偶序列比电动势序列更准确地表达真实的电偶腐蚀特性。然而,对于电流顺序也有例外,这将在后面讨论,因此应尽可能进行腐蚀试验。