不銹鋼水管電偶腐蝕的原理

不銹鋼水管電偶腐蝕的原理：

一、不銹鋼水管電偶腐蝕概述：

由于腐蝕電位不同，造成同一介質(zhì)中異種金屬接觸處的局部腐蝕，就是不銹鋼水管電偶腐蝕(galvanic corrosion，亦稱(chēng)接觸腐蝕或雙金屬腐蝕。當兩種或兩種以上不同金屬在導電介質(zhì)中接觸后，由于各自電極電位不同而構成腐蝕原電池，電位較正的金屬為陰極，發(fā)生陰極反應，導致其腐蝕過(guò)程受到抑制；而電位較負的金屬為陽(yáng)極，發(fā)生陽(yáng)極反應，導致其腐蝕過(guò)程加速。它是一種危害極為廣泛和可能產(chǎn)生嚴重損失的腐蝕形式，廣泛地存在于船舶、油氣航空、建筑工業(yè)和醫療器械中。它會(huì )造成熱交換器、船體推進(jìn)器、閥門(mén)、冷凝器與醫學(xué)植入件的腐蝕失效，是一種普遍存在的腐蝕類(lèi)型?？梢允墙饘倥c金屬，也可以是金屬與導電的非金屬材料(如石墨纖維環(huán)氧樹(shù)脂復合材料)在介質(zhì)中形成回路，形成不銹鋼水管電偶腐蝕”。電偶腐蝕往往會(huì )誘發(fā)和加速應力腐蝕、點(diǎn)蝕、縫隙腐蝕、氫脆等其他各種類(lèi)型的局部腐蝕，從而加速設備的破壞。

兩種或兩種以上不同電極電位的金屬處于腐蝕介質(zhì)內相互接觸而引起的電化學(xué)腐蝕，又稱(chēng)接觸腐蝕或雙金屬腐蝕。不銹鋼水管電偶腐蝕原理見(jiàn)圖1。發(fā)生不銹鋼水管電偶腐蝕時(shí),電極電位較負的金屬通常會(huì )加速腐蝕，而電極電位較正的金屬的腐蝕則會(huì )減慢。

合金中呈現不同電極電位的金屬相、化合物、組分元素的貧化或富集區，以及氧化膜等也都可能與金屬間發(fā)生電偶現象，鈍化與濃差效應也會(huì )形成電偶型的腐蝕現象，這些微區中的電偶現象通常稱(chēng)為腐蝕微電池，不稱(chēng)作不銹鋼水管電偶腐蝕。

在工程技術(shù)中，不同金屬的組合是不可避免的，幾乎所有的機器、設備和金屬結構件都是由不同的金屬材料部件組合而成，不銹鋼水管電偶腐蝕非常普遍。利用不銹鋼水管電偶腐蝕的原理可以采用賤金屬的犧牲對有用的部件進(jìn)行犧牲陽(yáng)極陰極保護。

二、不銹鋼水管電偶腐蝕條件及電動(dòng)序：

不同接觸金屬產(chǎn)生不銹鋼水管電偶腐蝕必須具備三個(gè)條件:

(1)具有不同腐蝕電位的材料； 

(2)存在離子導電支路； 

(3)存在電子導電支路：

電動(dòng)序是金屬標準電極電位按大小排列的順序,它體現了純金屬與其離子在介質(zhì)中的平衡電位的大小，它的大小可以衡量金屬被氧化脫離金屬表面進(jìn)入溶液的難易程度，是金屬腐蝕的熱力學(xué)判據，金屬的電動(dòng)序越小，就越容易離子化進(jìn)而擴散進(jìn)入溶液中，也就越容易腐蝕。因為根據電偶序即可判斷金屬在某一特定介質(zhì)中的相對腐蝕傾向，也就是說(shuō)電偶序是不銹鋼水管電偶腐蝕傾向的熱力學(xué)依據”，但是電偶序也只是給出一種腐蝕傾向而不能肯定不銹鋼水管電偶腐蝕一定發(fā)生也不能判斷腐蝕速率的大小。

例如Mansfeld通過(guò)研究鋁合金與不同金屬在模擬海水溶液中的不銹鋼水管電偶腐蝕行為表明電動(dòng)序基本能夠準確預測不銹鋼水管電偶腐蝕發(fā)生的方向，但不銹鋼水管電偶腐蝕的速率取決于金屬本身結構及在海水中的電化學(xué)行為"。

三、不銹鋼水管電偶腐蝕機理：

闡釋不銹鋼水管電偶腐蝕的原理以下面的內襯不銹鋼復合鋼管為例。內襯不銹鋼復合鋼管是通過(guò)冷滾壓復合技術(shù),將內管為不銹鋼，外管鍍鋅鋼管復合而成。

它分成: 

(1) 適量復合:復合界面接合距離用電子顯微鏡測量大于25μ,復合強度為大于0.2 MPa；

(2) 過(guò)盈復合:復合界面接合距離用電子顯微鏡測量5-25μ，復合強度為2-4Mpa；

(3) 過(guò)量復合:復合界面接合距離用電子顯微鏡測量小于5μ，復合強度為大于4Mpa。

電位差電位較正的“不銹鋼管”和電位較負的“碳鋼管”偶接,“不銹鋼管”呈陰極,“碳鋼管”呈陽(yáng)極，二者的電位差越大則不銹鋼水管電偶腐蝕傾向愈大。

形成電子通道經(jīng)導線(xiàn)連接或直接接觸后形成電子通道?！疤间摴堋敝械蔫F失去的電子到達“不銹鋼管”表面被腐蝕劑吸收(內襯不銹鋼復合鋼管，沒(méi)有電解質(zhì)成為離子通道”面積”)。

金屬間接觸區兩種金屬的接觸區有電解質(zhì)覆蓋或浸沒(méi)?！疤间摴堋敝械蔫F失去的電子形成離子進(jìn)去溶液，“不銹鋼管”表面的電子被電解質(zhì)中的腐蝕劑(如空氣中的氧)拿走。 電解質(zhì)成為離子通道內襯不銹鋼復合鋼管，沒(méi)有電解質(zhì)成為離子通道；沒(méi)有鐵失去的電子形成離子進(jìn)去溶液；只有兩金屬電位差。因此，沒(méi)有形成不銹鋼水管電偶腐蝕。