影响金属腐蚀的 5 个最常见因素

有许多因素对腐蚀至关重要。通过了解它们是什么并适当地处理它们，您将能够更好地防止腐蚀的有害影响。以下是影响腐蚀的五个最常见因素：

1.扩散

在大多数情况下，金属的腐蚀速率受反应物进出金属表面的扩散控制。新暴露的裸钢表面通常比覆盖着致密锈层的钢表面腐蚀速度更快。腐蚀速率主要受氧气通过水扩散到钢表面的控制。在氧气扩散普遍的区域，腐蚀发生的速度更快。由于氧气含量增加，高流量区域（例如喇叭口附近）的腐蚀率往往会更高。侵蚀也是一个因素。被一层薄的导电湿气膜覆盖的区域通常比浸入水中的区域腐蚀得更快。因此，压载舱顶部和双层底舱顶部的船体空间已被困在空气中，比氧气较少的深度淹没区域腐蚀得更快。

2.电导率

要发生腐蚀，腐蚀反应的两个部分之间必须有导电介质。在蒸馏水中不会发生腐蚀，并且由于溶液中存在更多的离子，随着电导率的增加，腐蚀速率必然会增加。钢的腐蚀速率最大化接近海水的正常离子含量。淡水对钢的腐蚀程度低于微咸水，而海水通常对钢的腐蚀性最强。

3.酸碱度

pH 值是衡量酸度或碱度的标准，范围为 1 到 14。pH 值为 7 为中性。在中性海水中，pH值约为7.5，表明氢离子（即酸）和氢氧根离子（碱）几乎处于平衡状态。在这样的条件下，平衡铁溶解的反应是溶解氧还原形成氢氧根离子。如果环境变得更加酸性并且 pH 值下降到接近 1，则溶液中的氢离子多于氢氧根离子。过量的氢离子会参与平衡（阴极）反应，从而导致氢气的释放。由于氢离子和氢气都非常迅速地扩散，钢腐蚀得更快。在碱性条件下，氢氧根离子过多且 pH 值趋向于 14，钢不会腐蚀并且不会受到影响。

4. 电化学势

当浸入导电液体中时，每种金属都具有特定的电化学势。这种电势称为半电池电势，因为它只能通过与参考电极产生的另一个已知参考电势进行比较来测量。常见的参比电极包括饱和甘汞电极(SCE)、银/氯化银和铜/硫酸铜。金属在溶液中呈现的电位可以决定它是否会腐蚀以及腐蚀的速度。这种电势可以通过将金属连接到不同的金属来改变，如电偶腐蚀或使用牺牲阳极，或通过施加外部电势，如在外部船体上使用的主动阴极保护系统中。

5.离子类型

海水或货物中存在的某些类型的离子比其他离子更具腐蚀性。例如，氯离子通常是最具破坏性的，因为它们会影响锈蚀的保护性能。氯离子可防止形成更具保护性的致密氧化物（最常见于不锈钢），从而在钝化氧化铬层受到攻击的地方引起点腐蚀。硫酸盐和其他含硫离子也会导致重大问题。含硫离子会导致铁锈内部发生额外的电子生成反应，随后形成一个循环的、自我再生的过程。这会在油罐和产品运输船中的货舱和其他设备的内底产生密集的点蚀。硫可以来自惰性气体系统和含硫货物，例如含硫原油。

影响大气腐蚀的因素

虽然上述因素涉及所有类型的腐蚀，但几乎所有类型的一般腐蚀都发生在大气中。因此，了解影响这种特定腐蚀亚型的因素同样重要。让我们深入探讨影响大气腐蚀的五个最常见因素：

1. 水分、露水和冷凝

水分，无论是露水、雨水还是冷凝水，都是造成大气腐蚀的一个非常重要的因素。虽然雨水可以冲走大气中沉积在暴露区域（例如海洋环境）中的有害空气污染物，但雨水也会积聚在裂缝和口袋中。雨水还可以通过持续的湿度加速腐蚀过程，特别是在有镀锌螺栓和钢部件或结构的区域。此外，如果冷凝水和露水没有被经常性的雨水冲走，则它们是不需要的水分类型，这可以消除或稀释污染。已经被酸式硫酸盐、海盐和其他酸饱和的露膜会产生腐蚀性电解质环境，从而促进腐蚀的发生。在潮湿的热带地区，表面会出现凝结。在这样的表面上，水分会停滞，与金属发生碱性反应或吸收二氧化碳产生稀酸。

2.温度

温度影响大气腐蚀。从本质上讲，温度每升高 50 华氏度（10 摄氏度），腐蚀活动就会加倍。此外，由于环境温度变化背后的热容量，金属物体容易受到温度滞后的影响。当晚上环境温度下降时，与周围的潮湿空气相比，金属物体或结构的表面会变得更暖和。因此，在达到露点峰值之前不会开始凝结。当环境中的空气温度升高时，这些金属的温度滞后会将它们变成冷凝器，在其表面保持一层湿膜。与环境空气低于露点时的时间相比，这增加了潮湿时间。这也取决于金属厚度、结构、气流和太阳辐射。在热带地区，循环温度会导致严重的金属腐蚀，尤其是在没有暖气的仓库、塑料袋中的物品、金属工具等。周围空气中的露点是蒸发和冷凝平衡的标志。因此，强烈建议将温度保持在露点以上 50 至 59 华氏度（10 至 15 摄氏度）左右，以确保不会因表面凝结（与环境空气相比温度更低）而发生腐蚀。

3.相对湿度

相对湿度是大气中的水蒸气量相对于特定温度下的饱和量。它通常以百分比表示。大气腐蚀过程中的基本要求之一是存在薄膜形式的电解质，该薄膜可以在暴露于临界湿度水平的钢或金属表面上形成。虽然薄膜是看不见的，但它可能含有高浓度的腐蚀性污染物，尤其是在干湿交替的情况下。临界湿度水平取决于发生腐蚀的材料。它还取决于产品的腐蚀倾向、表面沉积物对水分的吸收以及污染物的存在。例如，在没有污染物的环境中，临界湿度为 60%。由于薄膜中存在电解质，大气腐蚀通过阴极和阳极的联合反应进行。阳极氧化涉及对金属的腐蚀攻击。通常，海洋环境和富含盐分的气溶胶具有较高的相对湿度。多项研究表明，锌上的吸附水层厚度会随着相对湿度的增加而增加。这导致腐蚀速率增加。

4. 气溶胶粒子沉积

气溶胶颗粒在室外环境中的行为可以通过涵盖它们的运动、形成和捕获的规律来理解。这些可以在行星边界的各个层中找到。浓度取决于几个因素，如时间、地点、当地来源、大气条件、风速和高度。也有研究表明，气溶胶捕获、沉积与风速相关。这些研究涉及盐风，这些风在氯化物沉积率与特定风速阈值之间具有极好的相关性。气溶胶是大气腐蚀的主要因素，可以通过大气中的化学过程或喷射产生。风尘和海浪是常见的气溶胶。还有二次气溶胶是通过大气气体的冷凝和反应，或通过将气体转化为冷却凝结的颗粒而产生的。当气溶胶悬浮在周围区域时，可以将其移除、修改或销毁。气溶胶不会无限期地留在周围环境中，因为它们的平均寿命从几天到一周不等，但这仍然取决于颗粒的位置和大小。大多数气溶胶沉积在海岸线附近，这些通常是寿命短且依赖重力的巨大颗粒。气溶胶还受到重力、风阻、固体表面冲击和干燥液滴的影响。

5.污染物的存在

污染物的存在是大气腐蚀的一个因素。例如，二氧化硫是由含有汽油、柴油、天然气和硫磺的燃料燃烧产生的，被认为是最有害的污染物之一，会导致金属腐蚀。其他污染物包括氮氧化物，它们也是燃烧产物。这些可以在车辆尾气中找到，并且可以与紫外线和水分形成反应，从而开发出可以作为气溶胶携带的新化学物质。一个典型的例子是夏季的雾霾，尤其是在大城市，大部分雾霾是硝酸和硫酸混合的结果。