电厂化学(培训教材课件7-9).ppt

第7章热力设备的腐蚀及防止§7.1金属腐蚀的基本理论(2)腐蚀电池当电极过程达到平衡时金属与溶液间形成的双电层亦处于一种动态平衡它将阻碍金属继续溶解。若将金属上的自由电子引出则平衡将被破坏金属将继续溶解。不同电极的电极电位不同如果将两个不同电极连接起来形成闭合回路即组成原电池。如由铜电极与锌电极组成的铜一锌原电池。由于铜电极的电极电位高于锌电极的电极电位即铜的溶解能力弱于锌故锌电极上有更多的剩余自由电子这些自由电子在两电极间的电位差的作用下通过导线到达铜电极在外电路形成电流。此时铜电极上的自由电子过剩溶液中的铜离子沉积到铜电极板上中和过剩的自由电子而在锌电极上由于自由电子数量减少平衡被破坏锌将继续溶解。该过程一直持续到锌极板完全溶解为止这种能将化学能转变为电能的装置称为原电池。金属与水溶液接触时由于各种原因金属内部的不同部分产生不同的电极电位而组成原电池。这是金属发生电化学腐蚀的根本原因这种原电池称为腐蚀电池。金属各部位形成不同电位的原因很多如金属中含有杂质又处于介质(潮湿空气、水或电解质溶液)中时金属晶粒与晶界之间的能量差别金属加工时所产生的变形和内应力不同而造成的金属的物理不均匀性金属所接触的溶液组成和浓度的差异金属表面的温度不同等。实际上腐蚀电池是由于各种原因在金属的某些部分形成的许多肉眼看不见的小型微原电池。在原电池中失去电子的金属电极上发生氧化反应该金属溶解(即腐蚀)此电极称为阳极(如锌电极)另一个得到电子发生还原反应的电极称为阴极(如铜电极)。金属的电化学腐蚀是由腐蚀电池作用引起的其腐蚀速度决定于此腐蚀电池所产生电流的大小据此可估算出腐蚀速度。在腐蚀电池中金属本体就是它的外电路。照此说来其电流应该很大腐蚀速度很快但是实际上腐蚀速度要远远小于估算值。这是因为当电池形成闭合回路后即使时间很短其两极的电位差也会比原先的数值小得多。这种电位差比起始值减小的现象称为极化。当电池接通后阴极电位变低(称为阴极极化)阳极电位变高(称为阳极极化)从而导致阴极和阳极的电位差变小。极化的结果是腐蚀速度大幅度降低。通常在腐蚀电池中阳极极化的程度不大只有当阳极上因氧化产物的积累使金属表面状态发生了变化产生了所谓钝态的情况下才显示出显著的极化。而在阴极部分假使接受电子的物质不能迅速地扩散或者阴极反应产物不能很快被排走则由于金属传送电子的速度很快由阳极传送过来的电子就会堆积起来产生阴极极化。由此可见在发生电化学腐蚀的情况下溶液中必定有易于接受电子的物质这些物质在阴极上接受电子消除阴极的极化使腐蚀速度加快。这种消除或减小电极极化的作用称为去极化。起去极化作用的物质称为去极化剂。例如当水中有溶解氧(O2)时水中溶解氧将会消耗阴极上的自由电子起去极化作用：O2+2H2O+4e=4OH—这种水中溶解氧充当去极化剂发生的金属腐蚀过程称为吸氧腐蚀（氧的去极化腐蚀）。当水溶液的pH值较低时水中H+浓度大此时H+就是去极化剂它的去极化作用为：2H++2e=H2这种氢离子充当去极化剂发生的金属腐蚀过程称为析氢腐蚀（氢的去极化腐蚀）。(4)金属的腐蚀速度金属腐蚀的速度是表示单位时间内金属腐蚀程度的一种方法通常是用平均腐蚀速度来表示。平均腐蚀速度有时简称为腐蚀速度。常用的两种腐蚀速度表示方法为：(1)按质量的减少表示。金属的腐蚀程度可以由样品腐蚀后重量的减少来评定。这种方法常用来比较各种介质的侵蚀性。(2)按腐蚀深度表示。当两种金属的密度不同时按重量计若其腐蚀速度相等它们的腐蚀深度显然是不等的密度大的金属其腐蚀深度要浅一些。因此为了表示腐蚀的危害性用腐蚀深度来评定腐蚀速度更为适当通常用毫米／年来表示。2.3影响电化学腐蚀的因素影响金属腐蚀的因素可分为金属本身的内在因素和周围介质的外在因素两方面。影响金属腐蚀的内在因素有金属的种类、结构金属中含有的杂质等。其中金属的种类是一个很重要的因素不同金属的耐腐蚀性能有很大差别。对于某一确定的金属设备来说外在因素的影响就成为影响该设备金属腐蚀的主要因素。影响金属腐蚀的外在因素主要包括水中的溶解氧量、pH值、温度、盐类的成分和含量等。锅炉给水系统包括给水和凝结水管道给水泵凝结水泵高、低压加热器省煤器疏水箱等设备。在此系统中的水所溶解的氧和二氧化碳是引起该系统金属腐蚀的主要原因。1.给水系统的腐蚀1.1溶解氧腐蚀(1)腐蚀机理溶解氧腐蚀是一种电化学腐蚀铁和氧形成两个电极组成腐蚀原电池。在腐蚀电池中铁的电位总是比氧的电极电位低所以铁是电池的阳极遭到腐蚀反应如下：Fe→Fe2++2e氧为阴极发生还原反应：O2+2H2O+4e→4OH－(2)特征钢铁发生氧