金屬材料腐蝕及質量控制

【摘 要】本文從金屬材料腐蝕的定義出發，探討了金屬材料腐蝕的原因和檢測腐蝕的常用辦法，最后列出了一些防腐處理的技術，以供參考。

【關鍵詞】金屬材料;腐蝕;技術

0.前言

金屬材料擁有很多可貴的特性與良好的使用性能，比如機械性能、物理性能以及化學性能，還具有較好的工藝性能。所以，金屬材料成為現代工程建設最重要的工程材料之一，并得以廣泛運用。但金屬材料的腐蝕問題也相當嚴重，給我國社會發展帶來了巨大的經濟損失。據不完全統計，每年的金屬腐蝕造成了10%-20%的金屬損失，其中光鋼鐵的損失就高達4-9千萬噸，最大時候達到了全年產量的1/10。因此，對于金屬材料的腐蝕及質量控制就顯得格外重要。

1.金屬材料腐蝕的定義

金屬材料受周圍介質的作用而損壞，稱為金屬腐蝕。金屬的銹蝕是最為常見的腐蝕形態。腐蝕時，在金屬的界面上發生了化學或者電化學多相反應，使金屬轉入氧化(離子)狀態。這會顯著降低金屬材料的強度、塑性、韌性等力學性能，破壞金屬構件的幾何形狀，增加零件間的磨損，惡化電學與光學等物理性能，縮短設備的使用壽命，甚至造成火災、爆炸等災難性的事故。

2.金屬材料腐蝕的原因

2.1材料本身的影響

（1）金屬材料的化學穩定性是一個重要原因，它的電位值越負，顯示穩定性就越低，其金屬離子化的傾向就越大，就越容易受到侵蝕。

（2）金屬合金的成分也是一個重要因素，多項合金一般比單項合金更容易受腐蝕，因為其各相當中，物理和化學性不均勻，電解液接觸后，會產生不同的電位。比如鋼、鑄鐵。

（3）金相組織和熱處理當中，由于熱處理能夠產生各不相同的金相組織。在淬火階段，能夠使組織均勻，使耐腐蝕的性能提高。但在回火階段，由于碳物質的沉淀相繼析出，使得耐腐蝕的性能又下降。

（4）金屬表面狀態如果加工粗糙或不光滑，容易加深金屬腐蝕。

（5）金屬在制造過程中，受冷、熱加工而變形，同時產生強大的內應力，加速腐蝕的過程。

2.2環境的影響

（1）介質的PH值也對金屬材料的腐蝕性產生很大的影響，如下圖：

（2）介質成分與濃度對金屬材料的腐蝕性也產生很大的影響。如下圖：A、堿性溶液，B、鹽溶液。

一般情況下，非氧化性的酸性鹽類，能引起金屬材料的強烈腐蝕。中性與堿性鹽類的腐蝕性能比酸性鹽類小很多，它們主要是對金屬產生“極化”作用。

（3）介質的溫度、流動速度與壓力也對金屬材料的腐蝕產生很大的影響。

3.金屬腐蝕監測的常用方法

3.1機械方法

機械方法分為表觀檢測、掛片法與警戒孔監視法。表觀檢測主要是指用肉眼或者低倍放大鏡，對金屬的表面形態以及環境介質的變化情況與腐蝕產物狀態進行觀察；而掛片法主要是指把裝有試片的支架固定在設備之內，經過生產腐蝕后，取出支架與試片，進行表觀和失重檢查；警戒孔監視法是指在管道或設備的敏感部位鉆取一些小孔，孔深等于腐蝕裕量，通過腐蝕作用，剩余壁厚逐漸降低，直到警戒孔出現泄漏。

3.2無損檢測法

無損檢測法包括很多內容，主要有：射線、超聲、滲透、磁粉、渦流等檢測方法，也包括聲發射、激光全息、中子射線、紅外、光纖腐蝕傳感技術等。

其中磁粉與渦流是比較常用的無損檢測法，其主要運用了電磁場原理。能夠對金屬材料表面的腐蝕狀況與腐蝕情況進行有效檢測；而聲發射技術能夠較快速準確的檢測出大型設備的損壞和腐蝕情況；紅外檢測能夠檢測出腐蝕損傷金屬材料的溫度變化情況。

3.3電化學方法

大多數的腐蝕過程都具有電化學性質，因此對電化學測試技術的運用成為金屬腐蝕研究的重要內容。

（1）探針技術是一種電化學反應的技術，它包括了電位探針、電偶探針以及電阻探針等技術。這些技術價格低廉，使用范圍廣，能夠在不損壞的基礎上，較快的對金屬材料的腐蝕信息進行檢查。

（2）場圖像技術也叫“電指紋法”，能夠在高強度、高危險的環境，比如核輻射區域進行腐蝕監測，且不存在部件損耗和操作危險，敏感性和靈活性能好。

（3）電化學組抗譜技術是一種準穩態的測量方法，對研究腐蝕體系與電化學體系非常有效。

（4）電化學噪聲技術對電化學腐蝕活性進行研究，腐蝕活性越高噪聲水平也就越高，對腐蝕開裂等多種形式的腐蝕，以及腐蝕類型能夠進行有效的判斷。

4.金屬材料的防腐技術

4.1鈍化金屬的表面技術。

（1）添加緩蝕劑。加入少量其他特殊物質在腐蝕介質與腐蝕物中，能夠在一定程度上減緩金屬的腐蝕速度，而這種特殊的物質叫做緩蝕劑。它能夠使不銹鋼轉化為鈍態，同時促使表面形成一層保護膜，從而阻止介質的侵蝕。

（2）鍍層。金屬表面的工藝處理常常有表面鍍層、表面氧化鍍層等等，其作用主要是提高金屬的耐腐蝕能力，并改善其機械性能。比較常用的有鍍鋅、鍍鉻以及氧化處理。

（3）涂層。長久以來石油瀝青用作防腐蝕具有明顯的優勢，其絕緣性、粘接性和耐水性，以及抗剝能力都非常受人喜歡。

4.2防電化處理技術。

（1）復合材料技術。鋼塑復合管是經復合加工后的防腐蝕管材，結構穩定，防腐蝕性能好，廣泛應用于冶金、制藥、石油化工以及食品加工等行業。

（2）電流保護。電流保護中的陰極保護主要是把被保護的金屬作為陰極，外面加上直流電，從而使其電位向負方向降低，達到一定電位時，此時腐蝕電流快速減小，使金屬得以保護。

（3）同時還有犧牲保護法，也是一種經濟簡便的防腐蝕辦法。

4.3磁場保護

磁場保護主要是用于管道內壁遭到侵蝕、結構不穩且反復腐蝕，磁道保護主要是在金屬管道內形成一層四氧化三鐵，從而阻止反復腐蝕，保護管道。

4.4失重法

失重法是當前廣泛運用的方法，它能夠計算出緩蝕劑的抑制系數于緩蝕效率，評定出緩蝕劑的緩蝕性能。

5.結語

金屬腐蝕問題涉及到國民經濟的各個領域，也給社會經濟造成了巨大的損失，對能源造成了巨大的消耗，對環境也造成了嚴重的污染。隨著科技的不斷進步，越來越多的金屬防腐技術勢必將取得新的發展。 [科]

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