淺談鋼材的腐蝕與防護

宋朝琦

【摘要】我國是鋼材產(chǎn)量大國，但是每年因腐蝕導(dǎo)致的鋼材浪費依然不在少數(shù)。本文簡要概括了鋼材的腐蝕機理及幾種典型環(huán)境的腐蝕原理，并在此基礎(chǔ)上對不同環(huán)境下的防護措施進行了介紹。

【關(guān)鍵詞】鋼材；腐蝕；防護

我國一直是世界鋼鐵產(chǎn)量大國，但每年因腐蝕導(dǎo)致的鋼材浪費依然十分龐大。據(jù)統(tǒng)計，每年由于腐蝕造成的鋼鐵損失約占年產(chǎn)量的10%～20%，因此，如何對鋼材進行防護，將腐蝕降至最低或消除，一直是困擾人們的主要問題之一。

一、鋼材腐蝕機理

化學(xué)腐蝕主要指鋼材表面與非電解質(zhì)直接發(fā)生化學(xué)作用引起的腐蝕，又包括氣體腐蝕和非電解質(zhì)溶液腐蝕。前者發(fā)生在干燥的供氣中，如焊接過程中在鋼材表面產(chǎn)生氧化皮等；后者發(fā)生在有機液體中，如苯和石油。一般來說，化學(xué)腐蝕中的氧化還原反應(yīng)是在反應(yīng)粒子相互作用的瞬間于碰撞點完成的，沒有電流發(fā)生。但這里需要指出的是，單純的化學(xué)腐蝕實際上是比較少見的。

電化學(xué)腐蝕是指鋼材與接觸的電解質(zhì)發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生的腐蝕。與化學(xué)腐蝕不同的是，電化學(xué)腐蝕過程中有電流產(chǎn)生。其中，陽極反應(yīng)是鋼材中的金屬原子轉(zhuǎn)移到電解質(zhì)中并放出電子的過程，如式1。陰極反應(yīng)則是得到電子的過程，根據(jù)不同介質(zhì)可分為析氧腐蝕（式2）和析氫腐蝕（式3）。

（四）微生物腐蝕

水、土壤和大氣環(huán)境中都存在微生物腐蝕。由于微生物腐蝕是在微生物生命活動參與情況下發(fā)生的，因此需要合適的溫度、濕度、酸堿性等。需要指出的是，微生物腐蝕并非是對鋼材的直接食取，而是通過生命活動的結(jié)果直接或間接參與了腐蝕過程，例如新陳代謝的產(chǎn)物如各種無機酸、有機酸和硫化物等，都會增強環(huán)境的腐蝕作用。

三、鋼材防護措施

（一）防腐涂層

鋼材表面的防腐涂層可以使腐蝕電池的回路電阻增大，或使鋼材與外部隔離開來，從而減緩腐蝕速度。防腐層施工過程中，需保證與鋼材的牢固黏結(jié)，并具備一定的機械強度，抵抗加熱和冷卻等不良環(huán)境。防腐涂層可大致分為非金屬涂層和金屬涂層，其中，非金屬涂層包括有機涂層、轉(zhuǎn)化膜和無機涂層；金屬涂層按照工藝技術(shù)方法分為壓制、襯里、離子注入、化學(xué)鍍、噴鍍和電鍍等。對于金屬涂層而言，由于具有導(dǎo)電作用，當(dāng)它與鋼材之間形成短路的原電池后，可以為陰極，達(dá)到陰極保護的作用。

（二）陰極保護

陰極保護，又稱為電化學(xué)保護，主要指通過外加陰極來實現(xiàn)對鋼材的保護，根據(jù)外加陰極極化方式不同，分為犧牲陽極保護法和外加電流陰極保護法。前者指采用比鋼材電位低得多的金屬或合金作為陽極并與之連接，從而達(dá)到防腐的目的；后者由外加的直流電源直接向鋼材施加陰極電流，使其發(fā)生陰極極化，從而達(dá)到防腐的目的。需要指出的是，陰極保護方法要求腐蝕介質(zhì)是能導(dǎo)電的，以便構(gòu)成回路。此外，為了降低保護電流密度，通常將防腐涂層與陰極保護方法聯(lián)合使用。

（三）腐蝕環(huán)境處理

由于鋼材的腐蝕與所處環(huán)境密切相關(guān)，因此對腐蝕環(huán)境處理是減緩或消除腐蝕的重要途徑。一般而言，腐蝕環(huán)境處理包括去除有害因素和引入有利物質(zhì)兩種方式。當(dāng)然，進行腐蝕環(huán)境處理前需要對腐蝕主導(dǎo)因素進行考察，有針對性地采取措施。可參考的腐蝕因素主要包括溫度、濕度、介質(zhì)成分與濃度、介質(zhì)流速等等。此外，緩沖劑的選擇也可作為改善腐蝕環(huán)境的思路，并且具有見效快、操作簡單等優(yōu)勢，目前已成為防腐技術(shù)中應(yīng)用最為廣泛的手段之一。

四、結(jié)論

我國鋼材產(chǎn)量以及因腐蝕導(dǎo)致的損失都十分巨大，因此鋼材的腐蝕機理和防腐措施研究一直以來是人們較為關(guān)注的兩個話題。基于此，本文對鋼材腐蝕機理、不同環(huán)境下的腐蝕原理和常見的防腐措施進行了簡要介紹，以供參考。

參考文獻(xiàn)

[1]俞蓉蓉，蔡志章.地下金屬管道的腐蝕與防護[M].北京：石油工業(yè)出版社，1998.

[2]蔡元興，劉科高，郭曉斐.常用金屬材料的耐腐蝕性能[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2012.