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腐蚀及腐蚀控制腐蚀及腐蚀控制腐蚀和腐蚀控制腐蚀和腐蚀控制目录目录 腐蚀的定义腐蚀的定义影响腐蚀速率的要素影响腐蚀速率的要素腐蚀环境的分类腐蚀环境的分类腐蚀控制腐蚀控制腐蚀的定义腐蚀的定义腐蚀是某种材料（通常是指某种金属），由于与周围环境发生反应而产生腐蚀是某种材料（通常是指某种金属），由于与周围环境发生反应而产生的一种降解。的一种降解。这种定义非常广泛，除了这种定义非常广泛，除了金属金属之外还有其他材料之外还有其他材料，如木料、混凝土和塑料如木料、混凝土和塑料，也会发生腐蚀也会发生腐蚀。钢钢Steel能量能量Energy自然界更喜欢低能量自然界更喜欢低能量Nature Prefers Low Energy能量差能量差Difference锈蚀、腐蚀产物、铁矿石锈蚀、腐蚀产物、铁矿石Rust,Corrosion Products,Iron Ore5 of 39腐蚀腐蚀是随着时间的过去所发生的一种自然现象是随着时间的过去所发生的一种自然现象是一种电化学反应是一种电化学反应(在金属上在金属上)不同的金属，发生的速率也不同不同的金属，发生的速率也不同 钝化钝化可改善可改善(减少减少)自然腐蚀率自然腐蚀率 有些金属由于一种被称作为“钝化钝化”的现象而发生较慢的腐蚀。钝化是在表面上形成保护性氧化层，从而降低化学活动性并减少其发生腐蚀的能力。7 of 39腐蚀电池腐蚀电池如果腐蚀发生，会有如果腐蚀发生，会有4个要素形成腐蚀电池：个要素形成腐蚀电池：阳极阳极阴极阴极 金属通道金属通道电解液电解液Fe+Electron Flow(e-)AnodeCathodeMetal SubstrateCorrosion attack at AnodePositive Current腐蚀电池腐蚀电池 返回通道（金属）返回通道（金属）Return Path(Metallic)电子流电子流 Electron Flow电解液电解液 Electrolyte阴离子阴离子-ions阳离子阳离子+ions阳极阳极Anode阴极阴极Cathode9 of 39在在钢材上钢材上的腐蚀的腐蚀钢材传输电流，提供金属通道钢材传输电流，提供金属通道由于由于（电）位能（电）位能的不同，会产生许多阳极和阴极区域的不同，会产生许多阳极和阴极区域与电解液接触产生腐蚀与电解液接触产生腐蚀在电解液中溶解的化学盐在电解液中溶解的化学盐 加速腐蚀反应加速腐蚀反应 影响腐蚀速率的要素（环境因素）影响腐蚀速率的要素（环境因素）腐蚀速率会受到以下方面的影响：腐蚀速率会受到以下方面的影响：湿度湿度氧气氧气化学盐化学盐温度温度化学品和空气中所含的各种气体化学品和空气中所含的各种气体 通常，腐蚀速率会随着每一项含量的增加而增大通常，腐蚀速率会随着每一项含量的增加而增大腐蚀环境的分类腐蚀环境的分类 什么是 ISO 12944？ISO=International Standards Organisation(www.iso.org)它是总部设在瑞士的国际标准组织：ISO 9001 ISO 9002 IS0 14001ISO 9001 ISO 9002 IS0 14001在九十年代中期，涂料工业与腐蚀专家一起组成了一个委员会，研究有关钢结构的防腐问题 这就是 ISO 12944新制阶段运用12944可以帮助最小化涂层的维修，进而帮助减少健康和安全的担心，环境影响和总体结构寿命成本关键好处是在涂装工业术语和定义的标准化，避免由于传递有误差引起的误解。所有人说同样话所有人说同样话什么是 ISO 12944?为工程师、工程顾问、工程承包方以及涂层的供应商提供了 全面的有关涂层防腐的指导。ISO 12944 共分为 8 个部分 三个参数：定义了涂装系统的“耐用年限耐用年限“定义了环境的“腐蚀等级腐蚀等级”为选择涂装系统涂装系统提供了指导ISO 12944 第 1 部分 通则ISO 12944 第1部分描述了整个标准范围这些功能包括防污漆，化学品和压载水储存和防火等ISO 12944 没有包含高温区域必须确保在设计寿命期间进行常规检查和小的修补ISO 12944 第 1 部分 通则耐久性（耐用年限）:到第一次大修前的期望寿命必须确保在设计寿命期间进行常规检查和日常修补涂层第一次大修前的失效的判断依据由相关各方协定(基于 ISO 4628-1，2，3，4，5)，例如 Ri2 或 Ri3表示为 3 个范围低(l)2 至 5 年中(M)5 至 15 年高(H)大于 15 年ISO 4628-3-1982 锈蚀程度表示Ri 1 0.05%Ri 2 0.5%Ri 3 1%Ri 4 8%Ri 5 40 50%缺陷（锈蚀）程度缺陷（锈蚀）程度 ISO4628ISO 12944 其余各部分摘要其余各部分摘要部分摘要2包括各种包括各种环境的腐蚀性环境的腐蚀性及其定义。这样不同的防腐涂层可被指定用于这些环境及其定义。这样不同的防腐涂层可被指定用于这些环境3从腐蚀防护的角度阐述了钢结构设计方面的一些好的设计方法4涵盖了钢结构表面处理方面的问题 参照 ISO 8501,IS0 8502,IS0 8503,ISO 85045对于给定的防腐年限和环境的腐蚀等级给出对于给定的防腐年限和环境的腐蚀等级给出典型的涂装系统典型的涂装系统.6涂装系统的实验室测试方法,特别针对那些没有足够实际工程使用记录的涂层系统7现场施工,检测和后续工作8描述了怎样为防腐准备配套以及其他事宜ISO 12944 第第 2 部分部分 环境的分类环境的分类大气环境大气环境:定义为金属试样定义为金属试样(低碳钢和锌低碳钢和锌)在一年时间内的在一年时间内的 重量损失重量损失(g/m2)或厚度的损失。或厚度的损失。水和土壤水和土壤 (浸泡浸泡/掩埋掩埋)大气腐蚀大气腐蚀环境分类环境分类每平方米质量每平方米质量/厚度损失厚度损失(暴露暴露1年后年后)供参考的典型环境供参考的典型环境低碳钢低碳钢镀锌板镀锌板外部外部内部内部质量损失g/m2厚度损失m质量损失g/m2厚度损失mC1很低很低101.30.70.1 -带供暖建筑、中性大气环境，如：办公室、商店、宾馆等C2低低10-2001.3-250.7-50.1-0.7低污染环境，大部分是乡村区域低污染环境，大部分是乡村区域非供暖区域、会出现冷凝水的环境，比如：仓库、体育场馆C3中度中度200-40025-505-150.7-2.1城市及工业大气环境。含中度城市及工业大气环境。含中度硫化物，低盐份临海区域硫化物，低盐份临海区域具有高湿度和轻度空气污染的车间如食品加工、洗衣、酿酒厂、乳品加工等C4高高400-65050-8015-302.1-4.2含有含有中等中等盐分的工业和沿海区盐分的工业和沿海区化工厂、游泳池、船厂化工厂、游泳池、船厂C5I很高很高(工业工业)650-150080-20030-604.2-8.4具有高湿度和苛刻大气环境的工具有高湿度和苛刻大气环境的工业地区业地区几乎长期有冷凝水几乎长期有冷凝水/重污染的建重污染的建筑物或区域筑物或区域C5M很高很高(海洋海洋)650-15008020030604.28.4高盐度的海岸和离岸地区高盐度的海岸和离岸地区几乎长期有冷凝水几乎长期有冷凝水/重污染的建重污染的建筑物或区域筑物或区域ISO 12944 第第 2 部分部分 环境的分类环境的分类(浸泡浸泡/掩埋掩埋)类别类别环境环境举例举例Im 1淡水淡水河流中的设施河流中的设施,水力发电厂水力发电厂Im 2海水或含盐分的水海水或含盐分的水港区结构如闸门、防波堤以及离岸结构港区结构如闸门、防波堤以及离岸结构Im 3土壤土壤埋地储罐、钢桩和钢管等埋地储罐、钢桩和钢管等 ISO 12944 第第 2 部分部分 环境的分类环境的分类(浸泡浸泡/掩埋掩埋)浸水能细分为下面三个区区域描述水下永久浸水环境间歇浸水浸水和暴露于大气共同存在（潮间带）飞溅区波浪溅湿区，增加更高的腐蚀率ISO 12944-5 标准推荐的防护漆干膜厚度标准推荐的防护漆干膜厚度预期耐久性预期耐久性C2umC3C4C5含锌含锌um无锌无锌um含锌含锌um无锌无锌um含锌含锌um无锌无锌um2-5 年年80-120160200-5-15 年年120-16020024024030015 年以上年以上160160200240280320-400320-400-500ISO 12944-5 防护涂装系统防护涂装系统类别DFT 范围(m)预期耐久性Im-1Im-2 Im-3360 440中(5-15 年)480 1000高(15 年)环境分类环境分类 举例举例C1 很低的腐蚀环境机场航站楼内部环境分类环境分类 举例举例C2 低的腐蚀环境无加热的仓库内部环境分类 举例C3 中等腐蚀环境城市内的体育场环境分类 举例C4 高的腐蚀环境工业和沿海的加工工厂环境分类 举例C5-I 很高的腐蚀环境工业大气中的化工厂环境分类 举例C5-M 很高的离岸腐蚀环境离岸结构Im2 浸海水环境如果防腐不当，又会如何？如果防腐不当，又会如何？腐蚀控制腐蚀控制腐蚀可通过以下方法予以控制：设计缓蚀剂材料选择 阴极保护 防腐涂料 改变环境 避免易于产生灰尘避免易于产生灰尘避免易于产生灰尘避免易于产生灰尘/湿气的聚集湿气的聚集湿气的聚集湿气的聚集 不理想不理想 较好较好 最佳方法最佳方法湿气截留湿气截留缓蚀剂缓蚀剂当加入环境中后，可减慢腐蚀速率的物质 通常加于密闭空间（例如管道）中的原油、冷却水、蒸汽 材料选择材料选择 电位序电位序(海水温度为 25C)镁镁 Magnesium 最活跃最活跃 锌锌 Zinc铝铝 Aluminum低碳钢 Mild Steel铸铁 Cast Iron铜 Copper不锈钢 Stainless Steel银 Silver金 Gold铂 Platinum 最不活跃 电化（不同金属）腐蚀的通用规则如下：电化（不同金属）腐蚀的通用规则如下：最活跃（或阳极的）金属发生腐蚀更快，而相对更惰性的（或阴极的）最活跃（或阳极的）金属发生腐蚀更快，而相对更惰性的（或阴极的）金属可被保护，腐蚀较少金属可被保护，腐蚀较少 不同金属的电位差越大，电化腐蚀速率越快不同金属的电位差越大，电化腐蚀速率越快 防腐涂料防腐涂料使用涂料预防腐蚀的三大原理使用涂料预防腐蚀的三大原理:屏蔽屏蔽效应效应 Barrier effect抑制（缓蚀）抑制（缓蚀）效应效应 Inhibitor effect阴极保护阴极保护（牺牲）（牺牲）（电化学电化学）效应效应 Sacrificial（Galvanic effect）屏屏蔽蔽效应（效应（Barrier Effect）一层密闭的涂层象一道屏障保护着基材的表面一层密闭的涂层象一道屏障保护着基材的表面如：环氧涂料如：环氧涂料常用屏蔽颜料的有云母氧化铁，铝粉，玻璃鳞片常用屏蔽颜料的有云母氧化铁，铝粉，玻璃鳞片MIOAluminiumGlassFlake底材底材表面的水汽表面的水汽Distance“as the crow flies”实际距离实际距离屏屏蔽蔽效应（效应（Barrier Effect）底材底材表面的水汽表面的水汽Distance“as the crow flies”实际距离实际距离屏屏蔽蔽效应（效应（Barrier Effect）抑制效应（抑制效应（Inhibitor Effect）涂料钝化钢材表面：涂料钝化钢材表面：对有抑制效应的涂层，对有抑制效应的涂层，当水气进入涂层后当水气进入涂层后，与涂料中活性的，与涂料中活性的颜料反应，颜料反应，在在涂料和金属之间接触面涂料和金属之间接触面形成钝化膜。形成钝化膜。涂料混有防止锈蚀的颜料，如涂料混有防止锈蚀的颜料，如:红丹底漆红丹底漆（Red Lead Primer)铬酸锌底漆（铬酸锌底漆（Zinc Chromate Primer)磷酸锌底漆（磷酸锌底漆（Zinc Phosphate Primer 阴极保护阴极保护（牺牲）（牺牲）（电化学电化学）效应效应 Sacrificial（Galvanic effect）涂料自身担当牺牲阳极涂料自身担当牺牲阳极(电化学效应电化学效应)各种含锌底漆：各种含锌底漆：无机硅酸锌无机硅酸锌环氧富锌环氧富锌 富锌底漆富锌底漆良好的附着力使得涂层不翘皮湿汽使锌粉离子化涂层破坏至钢材当涂层破损至底材后，底漆中的锌粉成分被牺牲掉，底材得以被保护当涂层破损至底材后，底漆中的锌粉成分被牺牲掉，底材得以被保护 钢材钢材Zn2+阴极保护阴极保护（牺牲）（牺牲）（电化学电化学）效应效应改变环境改变环境可密封未使用区域以防止腐蚀可密封未使用区域以防止腐蚀可使用减湿空气以保持较低的腐蚀速率可使用减湿空气以保持较低的腐蚀速率 问题与交流问题与交流