淺談鋼材的腐蝕與防護

宋朝琦

【摘要】我國是鋼材產量大國，但是每年因腐蝕導致的鋼材浪費依然不在少數。本文簡要概括了鋼材的腐蝕機理及幾種典型環境的腐蝕原理，并在此基礎上對不同環境下的防護措施進行了介紹。

【關鍵詞】鋼材；腐蝕；防護

我國一直是世界鋼鐵產量大國，但每年因腐蝕導致的鋼材浪費依然十分龐大。據統計，每年由于腐蝕造成的鋼鐵損失約占年產量的10%～20%，因此，如何對鋼材進行防護，將腐蝕降至最低或消除，一直是困擾人們的主要問題之一。

一、鋼材腐蝕機理

化學腐蝕主要指鋼材表面與非電解質直接發生化學作用引起的腐蝕，又包括氣體腐蝕和非電解質溶液腐蝕。前者發生在干燥的供氣中，如焊接過程中在鋼材表面產生氧化皮等；后者發生在有機液體中，如苯和石油。一般來說，化學腐蝕中的氧化還原反應是在反應粒子相互作用的瞬間于碰撞點完成的，沒有電流發生。但這里需要指出的是，單純的化學腐蝕實際上是比較少見的。

電化學腐蝕是指鋼材與接觸的電解質發生電化學反應而產生的腐蝕。與化學腐蝕不同的是，電化學腐蝕過程中有電流產生。其中，陽極反應是鋼材中的金屬原子轉移到電解質中并放出電子的過程，如式1。陰極反應則是得到電子的過程，根據不同介質可分為析氧腐蝕（式2）和析氫腐蝕（式3）。

（四）微生物腐蝕

水、土壤和大氣環境中都存在微生物腐蝕。由于微生物腐蝕是在微生物生命活動參與情況下發生的，因此需要合適的溫度、濕度、酸堿性等。需要指出的是，微生物腐蝕并非是對鋼材的直接食取，而是通過生命活動的結果直接或間接參與了腐蝕過程，例如新陳代謝的產物如各種無機酸、有機酸和硫化物等，都會增強環境的腐蝕作用。

三、鋼材防護措施

（一）防腐涂層

鋼材表面的防腐涂層可以使腐蝕電池的回路電阻增大，或使鋼材與外部隔離開來，從而減緩腐蝕速度。防腐層施工過程中，需保證與鋼材的牢固黏結，并具備一定的機械強度，抵抗加熱和冷卻等不良環境。防腐涂層可大致分為非金屬涂層和金屬涂層，其中，非金屬涂層包括有機涂層、轉化膜和無機涂層；金屬涂層按照工藝技術方法分為壓制、襯里、離子注入、化學鍍、噴鍍和電鍍等。對于金屬涂層而言，由于具有導電作用，當它與鋼材之間形成短路的原電池后，可以為陰極，達到陰極保護的作用。

（二）陰極保護

陰極保護，又稱為電化學保護，主要指通過外加陰極來實現對鋼材的保護，根據外加陰極極化方式不同，分為犧牲陽極保護法和外加電流陰極保護法。前者指采用比鋼材電位低得多的金屬或合金作為陽極并與之連接，從而達到防腐的目的；后者由外加的直流電源直接向鋼材施加陰極電流，使其發生陰極極化，從而達到防腐的目的。需要指出的是，陰極保護方法要求腐蝕介質是能導電的，以便構成回路。此外，為了降低保護電流密度，通常將防腐涂層與陰極保護方法聯合使用。

（三）腐蝕環境處理

由于鋼材的腐蝕與所處環境密切相關，因此對腐蝕環境處理是減緩或消除腐蝕的重要途徑。一般而言，腐蝕環境處理包括去除有害因素和引入有利物質兩種方式。當然，進行腐蝕環境處理前需要對腐蝕主導因素進行考察，有針對性地采取措施。可參考的腐蝕因素主要包括溫度、濕度、介質成分與濃度、介質流速等等。此外，緩沖劑的選擇也可作為改善腐蝕環境的思路，并且具有見效快、操作簡單等優勢，目前已成為防腐技術中應用最為廣泛的手段之一。

四、結論

我國鋼材產量以及因腐蝕導致的損失都十分巨大，因此鋼材的腐蝕機理和防腐措施研究一直以來是人們較為關注的兩個話題。基于此，本文對鋼材腐蝕機理、不同環境下的腐蝕原理和常見的防腐措施進行了簡要介紹，以供參考。

參考文獻

[1]俞蓉蓉，蔡志章.地下金屬管道的腐蝕與防護[M].北京：石油工業出版社，1998.

[2]蔡元興，劉科高，郭曉斐.常用金屬材料的耐腐蝕性能[M].北京：冶金工業出版社，2012.