关键词：腐蚀与防护对策；分析
引 言
所谓的腐蚀是指材料在外界环境的某种作用下产生的变质或破坏。目前，机械设备的腐蚀现象已经成为一个世界性问题。据统计，化工产业每年因设备腐蚀、金属材料破坏而造成的直接经济损失可达此行业当年产值的3%―4%。而实际上，由于机械设备腐蚀而造成的能源浪费，原料、产品流失，设备更新以及工厂停产等间接的损失已经远远大于金属材料的损耗价值。另外，由于机械腐蚀而造成设备的跑冒滴漏，污染环境的同时还会引起公害，甚至有可能致使中毒、火灾以及爆炸等事故的发生。鉴于以上情况，对于腐蚀机制的研究以及防腐对策的探索就变得异常重要。
一、腐蚀机制概论
作为机械设备的主要构成材料，金属和合金的腐蚀通常是由化学和电化学作用引起的，当然，物理、机械以及生物等因素也会引起金属和合金的腐蚀，进而导致机械设备腐蚀的产生。由此可以将腐蚀机制大致分为化学腐蚀和应力腐蚀两种。
1、化学腐蚀
这里的化学腐蚀是指普通化学腐蚀以及电化学腐蚀两种情况，两者之间有相通之处，但又略显不同。
首先，普通化学腐蚀是金属的表面与非电解质之间发生纯化学反应而造成的腐蚀。其反应特点表现为金属表面的原子跟非电解质里的氧化剂发生氧化还原反应。一般而言，化学腐蚀以高温下的气体腐蚀最为严重。但在化学腐蚀的过程中，电子在金属与氧化剂之间进行传递，所以腐蚀时不会产生电流。
其次，电化学腐蚀则是指金属表面跟电解质熔液之间发生电化学反应进而导致腐蚀的发生，反应过程中有电流产生。一般情况下，由于电化学机理产生的腐蚀反应至少会有一个阴极反应和一个阳极反应，并在流过金属内的电子流和介质中的离子之间流构成回路。机械腐蚀的电化学反应与原电池的反应类似，是多相的氧化还原反应。两种金属或者是合金在同一种电解质中构成电池。另外，同一种金属在不同浓度的溶液中，也能够产生不同电位。
在盛放介质的容器中，各部分的电化学腐蚀要比一般的化学腐蚀普遍，而且更具有危害性。金属在湿润空气中的大气腐蚀，在酸、碱、盐等溶液中的腐蚀，以及在不同种类金属接触面的腐蚀等都属于电化学腐蚀。
2、应力腐蚀
应力腐蚀是材料在应力以及腐蚀介质的共同作用下而发生的一种局部、迅速的破坏方式。在某些腐蚀介质和腐蚀性环境当中，几乎所有的金属材料和合金都会出现应力腐蚀现象。当然，材料不同，其对应的应力腐蚀敏感介质也有所不同。对于低合金钢和碳钢而言，高温下的碳酸盐、硝酸盐以及液氨等介质，都可以导致应力腐蚀的发生。
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应力腐蚀的特点主要表现为以下几点：首先，应力腐蚀会造成脆性破裂，其断口平齐，即便是塑性最好的不锈钢，断口也不会出现明显的塑性变形，裂纹只是发生在金属局部，由表及里，破裂的方向则与主应力的方向垂直；其次，应力腐蚀是局部的腐蚀，断口一般可以分为裂纹扩展区跟瞬时破裂区，其中，裂纹扩展区的颜色较深，伴随有腐蚀产物产生，而后者的颜色则较浅而且比较洁净；另外，因应力腐蚀而产生的裂纹在各种因素的作用下呈现出不同的形式，大致可分为晶间型、混合型和穿晶型三种。而在裂纹扩展饿过程中，分支的程度又会有很大的不同，有些分支很多，但有一些却基本上没有分支。裂纹分叉发生的时候，会有一扩展得最快的主裂纹，而其余的则都是扩展得较缓慢的支裂纹；最后，引起应力腐蚀发生的应力是拉应力，这种拉应力可大可小，它既可以是由载荷引起的，也可以是因装配、焊接或者是热处理等引起的残余应力。
二、针对腐蚀机制的防护措施
1、加强对设备材料的选择。
同样的设备，同样的环境，构成原材料的不同，对腐蚀的抵抗性也就不同。一般的机械设备都是采用普通的碳素结构钢，这种材料价格低廉，来源广阔，更容易进行加工。碳素钢的主要元素是碳、铁，基本不含有合金，在普通的环境中腐蚀性并不大，但是在化工行业的运行环境中，面对含有各种酸碱盐介质，腐蚀性能就相对较低，很容易受到腐蚀。以最为常用的Q235钢为例，这种材料在高浓度的化学介质中，被腐蚀的速度非常快，因此在进行选择设备的时候尽量不要选择这种结构材料的设备。可以选择合金比例高的金属材料的设备，比如不锈钢。
2、加强对设备设计结构的要求。
在进行设备设计时要求越简单越好，并且尽量做到材料的统一，尽量减少构件组成之间的缝隙，缝隙的部位一般都是容易受到腐蚀的地方。缝隙部位发生腐蚀以后就会往周边位置的孔洞进行发展，引起大面积的腐蚀现象的发生。减少死角存在的概率，设备出现积液或者固体物质沉淀堆积，会增加设备的腐蚀速度。设备在进行焊接的时候要尽量的采取连接的焊接方式，这样可以减少设备应力的出现和过度集中，另外要避免出现焊接缺陷，比如焊瘤，焊瘤的存在不仅造成设备的应力集中，而且还会致使焊瘤与整个设备母体之间出现缝隙，进而引发设备出现腐蚀的现象。
3、设备表面进行涂层
在机械设备的防腐措施中表面涂层是最长用到也是最简单直观的方式。在进行涂漆的过程中要选择实际效果比较好的防锈漆，致使设备表面与环境中的腐蚀介质完全隔离开。涂漆一般不会对设备本身造成什么影响，不会对设备的构造以及性能造成什么影响。为了更好的起到防腐的作用，不但要在涂漆的能力上、防锈漆的作用上提高要求，还要对涂漆设备的构成材料、整体结构、表面状态以及周围环境有足够的了解。另外涂层还包括金属覆盖法，也叫牺牲阳极保护法，这种措施实质上是一种原电池反应。在设备的表面选择电极电势比设备低的金属或者是合金作为原电池的阳极，将其固定在被保护金属的表面，而被保护设备就成了阴极，从而得到保护。
4、外加电流阴极保护法
外加电流阴极保护法也是化学保护法的一种，主要是利用外加直流电以及辅助阳极，使电流通过土壤进入到被保护机械设备中，是整个设备的结构电位低于周围环境。这种保护方法主要是由外加直流电源、辅助阳极以及参比电极三部分组成。外加直流电在整个保护措施中起到主导作用，保障整个方法的顺利实施并得到最大的发挥；辅助阳极的主要作用是将外加直流电源产生的直流电通过介质传输到被保护的机械设备上；参比电极的存在主要是为了在检测被保护设备电位、保护效果的同时把控制信号提供到自动控制的恒电位仪上。在整个保护措施的设施中，为了避免出现阳极被保护的现象，科技在阳极的周围涂抹阳极屏蔽层。
三、结束语
总之，通过本文对腐蚀机制进行简要的分析，并根据分析所得的腐蚀机制进行防护措施的对应探索。对于机械腐蚀机制的研究和探讨是我们在机械设备腐蚀方面的长远课题，在前人研究的基础上发现新问题，并根据实际情况寻求解决方案和防护措施是我们的前进的方向同时也是我们的重要使命。
参考文献
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论文作者:李鹏伟
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年8期
论文发表时间:2019/8/8
标签：应力论文; 设备论文; 阳极论文; 机械设备论文; 电化学论文; 裂纹论文; 介质论文; 《建筑学研究前沿》2019年8期论文;