大气腐蚀的影响因素

大气腐蚀的影响因素很复杂,它主要取决于大气的湿度、温度、成分和大气中的污染物等条件。

1.气候因素

1)大气的相对湿度

空气中含有水蒸气的程度叫湿度。水分越多空气越潮湿,通常用1m 空气中所含的水蒸气的克数来表示潮湿程度,称为绝对湿度。在一定温度下空气中能包含的水蒸气量不高于一定极限(不高于大气中的饱和蒸汽值),温度越高空气中达到饱和的水蒸气量就越多。所以习惯用在某一温度下,空气中的水蒸气压与同一温度下空气的饱和水蒸气压的比值,以RH表示相对湿度。当空气中水蒸气量增大到饱和状态,就出现细滴状的水露。

若使未被水蒸气饱和(RH<100%)的空气冷却至一定的温度并达到饱和极限时,同样可以由空气中分离出雾状的水分。因此,降低温度或增大空气中的水蒸气量都会使之达到露点(凝结出水分的温度)。此时,在金属上开始有小液滴沉积。

相对湿度决定了金属表面的水膜厚度,也就决定了大气腐蚀的类型、腐蚀控制因素及腐蚀速率,因此,湿度是影响大气腐蚀的首要因素。湿度的波动和大气尘埃中的吸湿性杂质容易引起水分冷凝,在含有不同数量污染物的大气中,金属都有一个临界相对湿度,超过这一临界值腐蚀速率就会突然猛增。在临界值之前,腐蚀速率很小或几乎不腐蚀。出现临界相对湿度,标志着金属表面上产生了一层吸附的电解液膜,这层液膜的存在使金属从化学腐蚀转为电化学腐蚀。由于腐蚀性质发生了突变,因而腐蚀大大增强。

大气腐蚀金属的临界相对湿度与金属种类、表面状态、大气成分等因素有关。正常情况下,金属的临界相对湿度在70%左右,常用金属的腐蚀临界相对湿度为:铁65%、锌70%、铝76%、镍70%。但在特殊情况下,如金属表面越粗糙,缝隙与小孔越多,存在氧化物、吸潮的盐类及灰尘等污物时,由于毛细管的凝聚作用,其结露的临界相对湿度降低。结露是指当金属与比其表面温度高的空气接触时,空气中的水蒸气可在金属表面凝结的现象,它是金属发生潮大气腐蚀的基本原因。这就是我们经常见到的在钢铁构件的狭缝中,盖有灰尘的表面或有锈层处,特别容易生锈的原因。

2)温度和温差

环境温度及温差是影响大气腐蚀的又一重要因素,温差比温度的影响还大。它会影响金属表面水汽的凝聚、水膜中各种腐蚀气体和盐类的溶解度、水膜的电阻以及腐蚀电化学反应的速度。当相对湿度达到金属腐蚀的临界相对湿度时,温度的影响十分明显。温度升高,阴、阳极反应速度加快,腐蚀速率增大。按一般化学反应,温度每升高10℃,反应速度约提高2倍,所以,在湿热带或雨季,金属的大气腐蚀很严重。但是若绝对湿度不变,升温将降低相对湿度,使水膜减薄。如果升温使相对湿度低于金属临界相对湿度时,温度对大气腐蚀影响很小,无论温度多高,因为潮大气腐蚀变为干大气腐蚀,环境干燥,金属腐蚀轻微。

在一些大陆性气候的地区,日夜温差很大,造成相对湿度的急剧变化,使空气中的水分在金属表面或包装好的机件上凝聚水膜,引起锈蚀,如白天供暖气而晚上停止供暖的仓库和工厂,冬季将钢件由室外搬到室内等。

3)降雨

降雨对大气腐蚀具有两方面的影响,一方面由于降雨增大了大气中的相对湿度,使金属表面变湿,延长了湿润时间,同时因降雨的冲刷作用破坏了腐蚀产物的保护性,这些因素都会加速大气腐蚀的进程。工业大气中的雨水还会溶解大气中的污染物,如SO 、Cl – 等,能促进腐蚀进程。另一方面,因降雨能冲洗掉金属表面的污染物和灰尘,减少了液膜的腐蚀性,从而减缓了腐蚀过程,这在海洋大气环境中极为明显。

4)风向和风速

在有污染物的环境中(如工厂的排烟、海边的盐粒子),风向影响着污染物的传播,直接关系到腐蚀速率。风速对表面液膜的干湿程度有一定的影响,在风沙环境中,风速过大会加速金属表面的磨损。

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