金属的腐蚀与个案说明
金属材料受周围介质的作用而损坏，称为金属腐蚀。金属的锈蚀是最常见的腐蚀形态。腐蚀时，在金属的界面上发生了化学或电化学多相反应，使金属转入氧化（离子）状态。这会显著降低金属材料的强度、塑性、韧性等力学性能，破坏金属构件的几何形状，增加零件间的磨损，恶化电学和光学等物理性能，缩短设备的使用寿命，甚至造成火灾、爆炸等灾难性事故。人类进入21世纪的今天，由于科学技术的进步，金属材料的应用也得到空前的拓宽，特别在继工业革命以后，并随近现代海洋、空间和原子能技术的出现，使金属腐蚀与防护的研究比以往任何时期都倍受重视[1]。
1 金属腐蚀简介
金属与环境中的组分由于发生化学反映而导致表面破坏的现象称为金属腐蚀。造成金属发生腐蚀的最根本原因是金属的热力学不稳定性造成的，即金属原子的自由能处于较高的状态，在一定条件下，金属单质就会向化合物进行转化，从而发生腐蚀。导致金属和金属腐蚀破坏的主要原因就是化学或电化学作用，有时也包括机械、生物或物理作用。单纯物理作用的破坏（如合金在液态金属中的物理溶解）仅是少数的例子。单纯的机械破坏不属于腐蚀的范畴。
2 金属腐蚀的分类
腐蚀的分类方法有很多，包括按腐蚀环境、腐蚀形态以及腐蚀现象或原因进行分类[2]。按环境分：
湿蚀：如：大气腐蚀、化学药品腐蚀以及水溶液腐蚀和土壤腐蚀等。
干蚀：如：高温氧化、氢腐蚀、液态金属腐蚀以及硫腐蚀等。
微生物腐蚀：如：真菌腐蚀、藻类腐蚀以及细菌腐蚀和硫化菌腐蚀等。
3 金属腐蚀的几种案例分析
3.1大气腐蚀[3]
3.1.1大气腐蚀的机理
钢结构在常温下的大气腐蚀，主要是由于在常温大气环境中使用，受空气中的水分和其他污染物的化学、电化学的作用而引起的腐蚀，它是在金属表面极薄的一层水膜下进行的，这些水膜或是由于水分的直接沉降或是由于大气温度的突然变化而产生的凝露。这些水膜又能溶人大气中的气体(如02，CO2、S02等)、盐类、尘土及其他污染物，再加上生产制造、运输及使用过程中人为污染因素，所有这些都会提高水膜的导电性而促进腐蚀过程的加速，当金属表面形成连续的电解液层时，便形成电化学腐蚀过程。
3.1.2响钢结构腐蚀的因素
从腐蚀机理看，参与反应的物质H20、02、CO2广泛存在于我们的周围，特别是工业环境。这些外界因素及金属自身的组成都将影响着钢结构在使用过程中的大气腐蚀进程。
大气相对湿度的影响：在低于临界湿度时金属表面没有水膜，受到的是化学腐蚀，腐蚀速度很小。当高于临界湿度时，由于水膜的形成，化学腐蚀转化成电化学腐蚀，所以腐蚀速度就突然增加。
大气中的有害气体的影响：在工厂附近C02、SO2、H2S、N02、NH3、C12等气体含量会有所增加，特别是S02氧化成SO，后与H20作用形成H2S04，对于不耐稀硫酸的铁锌等构件腐蚀更为严重。
大气中尘埃的影响：空气污染严重的环境，大气中会含有碳、碳化物、硫酸盐及其他盐类微粒，这些微粒一些可以溶与水膜中，提高导电和酸度，一些在金属表面具有毛细管凝聚作用，凝聚水分而造成腐蚀条件，如吸附的SO2，与水气冷凝后形成腐蚀性酸性溶液。
温度的影响：环境温度影响金属表面水蒸气的凝聚及腐蚀气体和盐类的溶解度、水膜的电阻等，在我国夏季高温多雨季节是最易生锈的季节就是这个原因。
另外金属在制作过程中冷热加工处理，如焊接、弯折等应力集中的部位其电极电位往往较负，造成金属表面不同部位之间的电位差而使得自身极易被腐蚀。
金属材料自身的内在因素影响：钢结构使用的钢材都不是纯铁，含有相当的杂质，比如碳钢中的渗碳体(Fe3C)，它们的电极位比金属本身的要正，则在大气环境中金属成为腐蚀电池的阳极而极易遭受破坏，另外晶间成分的差异也会导致的晶间腐蚀等。
3.1.3钢结构的防腐措施
(1)合理选择材料；
(2)有目的的封闭环境，尽量隔离腐蚀介质区域限制腐蚀介质的产生；
(3)在结构上避免采用易于积灰、积水及涂料达不到的截面；合理选择连接方式和焊接方式；
(4)尽可能采用表面积最小的圆管和方管的管形截面；
(5)正确选择和合理配套涂料，各工序质量要跟踪检验严格把关。
(6)严格控制焊接质量；
(7)施工过程中破坏的涂层应及时修补。
3.2土壤腐蚀[4]
3.2.1土壤腐蚀概念及研究概况
土壤是一个由气、液、固三相物质构成的复杂系统，其中还生存着数量不等的若干种土壤微生物，有时还存在有杂散电流，这些都影响着土壤的腐蚀性，地区分布、气候也对土壤性质施加着影响。因此，在研究土壤腐蚀的领域中，土壤腐蚀这一概念是指土壤的不同组分和性质对材料的腐蚀，土壤使材料腐蚀的性能称为土壤的腐蚀性。
3.2.2影响土壤腐蚀性的因素
土壤腐蚀性的影响因素众多，且各种因素间的交互作用也比较复杂，这里仅就与热力管道土壤腐蚀相关的典型影响因素进行总结。
①使用材料(通常为碳钢)：正常情况下，碳钢的成份对土壤腐蚀的影响不
大，但材料本身的相结构和组织变化，如焊缝及热影响区对土壤腐蚀则比较敏感。
②土壤电阻率：土壤电阻率是一个综合性因素，它反映了土壤介质的导电能力。一般来说，电阻率低的土壤腐蚀性强，反之腐蚀性弱。
③土壤的氧化还原电位：土壤的氧化还原电位较高时，土壤的氧化性强，加速钢的腐蚀。反之，腐蚀减慢。土壤的透气性直接影响土壤的氧化还原电位，当土壤透气性好时，氧含量较高，土壤处于强氧化条件。
④含盐量：土壤的含盐量增加，使作为电介质的土壤导电性增强。土壤电阻率下降，前述可知土壤腐蚀性提高。
⑤水与气的含量：土壤中水含量对钢的腐蚀率影响存在一个最大值，即当土壤水含量低于此最大值时，随着水含量的增加土壤的腐蚀性增加，当土壤水含量高于此最大值时，水含量再增加土壤的腐蚀性反而下降。
⑥土壤温度：土壤温度的提高，会加速土壤腐蚀电化学反应中阴极的扩散过程和离子化过程。
⑦杂散电流：杂散电流是指存在于土壤中的一种大小、方向都不固定的电流。它分为直流杂散电流和交流杂散电流。
3.3 炉水冷壁高温腐蚀[5]
3.3.1炉水冷壁高温腐蚀的机理
高温腐蚀是指炉内水冷壁管在高温烟气的环境里，具有较高的管壁壁温度时所发生的锈蚀现象。根据其发生的原因及腐蚀产物成分的分析，煤粉锅炉水冷壁高温腐蚀主要分为：硫酸盐型高温腐蚀和硫化物型高温腐蚀两种类
