分析電偶腐蝕的特征和影響因素

電偶腐蝕的特征

電偶腐蝕是兩種電極電位不同的金屬或合金互相接觸,并在一定的介質中發生電化學反應，使電位較負的金屬發生加速破壞得現象。電偶腐蝕亦稱接觸腐蝕或雙金屬腐蝕，它實質上是由兩種不同的電極構成宏觀原電池的腐蝕。

電偶腐蝕的現象很普遍。例如硫酸廠所用的二氧化硫冷凝器中，列管用石墨制作外殼用碳鋼(二氧化硫走管內，冷卻水走管外)。使用約半年后，外殼便被腐蝕穿孔。若該設備用碳鋼整體制作，外殼則不至于加速破壞。顯然;碳鋼外殼是由于和石墨組成電偶腐蝕電池而加快了腐蝕。這是由一種合金和非金屬電子導體所引起的電偶腐蝕。其它如黃銅管件和鋼管接觸使用時，黃銅零件便會成為電偶對中的陰極而加速鋼管腐蝕。但當黃銅零件和鍍鋅管接觸時，首先是鍍鋅層加速溶解之后，碳鋼基底才加速溶解。

有時兩種不同金屬雖然沒有直接接觸，但在意識不到的情況下亦有引起電偶腐蝕的可能。例如循環冷卻系統中的銅零件，由于腐蝕下來的銅離子可通過擴散而在碳鋼設備表面上進行沉積而沉積的 疏松的銅粒子與碳鋼之間便形成了微電偶腐蝕電池，結果引起了碳鋼設備嚴重的局部腐蝕(如腐蝕穿孔)。這種現象是由于構成了間接的電偶腐蝕電池。在實際工作中，碰到異種金屬直接接觸或可能間接接觸的情況下，應該考慮是否會引起嚴重的電偶腐蝕問題，尤其是在設備結構的設計上要引起注意。

產生電偶腐蝕的基本條件

( 1 )具有不同腐 蝕電位的材料。電偶腐蝕的驅動力是低電位金屬與高電位金屬或非金屬之間產生的電位差。

( 2 )存在離子導電回路。電解質溶液必須連續地存在于接觸金屬之間,構成電偶腐蝕電池的離子導電回路。對多數機電產品而言,電解質溶液主要是指凝聚在零構件表面上的、含有某些離子(氯離子、硫酸根)的水膜。

( 3 )存在電子導電回路。即低電位金屬與電位高的金，屬或非金屬之間要么直接接觸,要么通過其他導體實現電連接，構成腐蝕電池的電子導電回路。

影響電偶腐蝕的因素

電偶腐蝕受多種因素影響有接觸金屬材料的自身性質 ,環境條件、陰極與陽極面積比等。

（1）材料的影響

異種金屬組成偶對時,它們在電偶序中的上、下位置相距越遠電偶腐蝕越嚴重,而同組金屬之間的電位差小于50mV、組成偶對時腐蝕不嚴重。因此在設計設備或構件時，盡量選用同種或同組金屬,不用非平衡電位相差天的金屬。如果在特殊情況下一定要選用電位差相差大的金屬A兩種會屬的接觸面之間應加絕緣處理，如加絕緣墊片或者在金屬表面施加非金屬保護層。

（2）陰陽極面積比的影響

研究表明,陰極與陽極相對面積比對電偶腐蝕速率有重要的影響。陰陽極面積比的比值愈大，陽極電流密度愈大,陽極金屬腐蝕率越大。陽極腐蝕速率隨陰極面積Sk與陽極面積Sa之比的增加,呈線性增加。在氫去極化腐蝕的情況下,陰極上的氫過電位與電流密度有關,陰極面積越大，電流密度越小，氫過電位也越小,越容易發生氫去極化,因而陽極腐蝕速率加快。在氧去極化腐蝕的情況下，若過程由氧離子化過電位所控制,則陰極面積的增大導致氧過電位降低，因而陽極腐蝕速率加快。

（3）介質的影響

介質的組成、溫度、電解質溶液的電阻、溶液的pH值、環境工況條件的變化等因素均對電偶腐蝕有重要的影響,不僅影響腐蝕速率,同一電偶對在不同環境條件下有時甚至會出現電偶電極極性的逆轉現象。例如,在水中金屬錫相對于鐵來說為陰極而在大多數有機酸中,錫對于鐵來說成為陽極。溫度變化可能

改變金屬表面膜或腐蝕產物的結構,也可能導致電偶電池極性發生逆轉。例如,在一些水溶液中,鋼與鋅偶合時鋅為陽極受到加速腐蝕,鋼得到了保護。

電偶腐蝕的控制

在設計設備或部件時,在選材方面盡量避免由異種金屬(或合金)相互接觸。若不可避免時，應盡量選取在電偶序中位于同組或位置相近的金屬(或合金)。

在設備的結構上，切忌形成大陰極一小陽極的不利于防腐的面積比。若已采用不同腐蝕電位的金屬材料相接觸的情況下,必須設法對接觸面采取絕緣措施,但一定要仔細檢查是否已真正絕緣。例如采用螺桿連接的裝配中,往往忽略螺桿與螺孔的絕緣,這樣就不能做到真正的絕緣,電偶腐蝕的效應依然存在。

對于不允許接觸的小零件,必須裝配在一起時。 還可以采用表面處理的方法,如對鋼零件的“發藍”處理,表面鍍鋅,對鋁合金表面進行陽極氧化,這些表面膜在大氣中電阻較大，可起減輕電偶腐蝕的作用。