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影响大气腐蚀的5大因素

【摘要】:
摘要:全面了解大气腐蚀的影响因素能有助于控制大气腐蚀及其造成的有害影响。  大气腐蚀和其它腐蚀类型相比,辨识度相对较高——在如旗杆,桥体和建筑物上都能发现它的痕迹。由于大气腐蚀在各种领域中都十分常见,因此涂料行业一直重点生产可防护控制大气腐蚀的金属保护涂层。  让我们一同了解一下大气腐蚀中包含的因素。  大气腐蚀的影响  几乎所有的腐蚀类型都发生在大气层内。在绝大多数腐蚀案例中,遭受腐蚀影响的金属

  摘要:全面了解大气腐蚀的影响因素能有助于控制大气腐蚀及其造成的有害影响。

  大气腐蚀和其它腐蚀类型相比,辨识度相对较高——在如旗杆,桥体和建筑物上都能发现它的痕迹。由于大气腐蚀在各种领域中都十分常见,因此涂料行业一直重点生产可防护控制大气腐蚀的金属保护涂层。

  让我们一同了解一下大气腐蚀中包含的因素。

  大气腐蚀的影响

  几乎所有的腐蚀类型都发生在大气层内。在绝大多数腐蚀案例中,遭受腐蚀影响的金属并不与大量的电解质溶液接触,因此,在此类环境中的大气腐蚀会在高度局部的腐蚀电池中活化。大气腐蚀有时也会造成难以解释的腐蚀样式特征(如在生锈的镀锌屋顶上可观察到的现象)。

  影响大气腐蚀的因素

  有多种能影响大气腐蚀的因素,要有效防止其造成的不利影响,我们需要对这些因素具有系统性的认识。

  让我们来看一下以下列出的一些影响大气腐蚀的因素:

  1. 水分,露水和凝结液滴

  

  无论是以露水,雨水还是凝结液滴形式存在的水分在大气腐蚀中都起着十分重要的角色。尽管雨水可以清理在大气环境(如海洋环境)中位于暴露区域中堆积的污染物,雨水也会在缝隙和孔穴中积聚。在有镀锌螺栓和钢铁部件或结构存在的区域中,雨水能够加快腐蚀进程。

  此外,雨水一般能用于冲刷或稀释污染物,当凝结液滴和露水未能被雨水清理时,它们将成为多余、有害的水分。与硫酸氢盐,海盐及其他酸接触,而饱和的露水薄膜能够产生强电解质环境,促进腐蚀的发生。

  在潮湿的热带环境中,材料表面会发生冷凝现象。这些表面存在的静止水分会与金属发生碱性反应或吸收二氧化碳生成稀酸。

  2. 温度

  

  温度能够影响大气腐蚀。通常来说,温度每升高10摄氏度,腐蚀活性就会加倍。此外,金属物体会受到温度滞后的影响,因为金属本身具有热容,不会随周围环境温度变化而立刻发生改变。当夜晚环境温度下降时,金属物体或结构的表面温度会比周围湿空气的温度更高。因此,冷凝只有在达到露点峰值时才会发生。

  当周围空气的温度升高时,这些金属中的滞后温度将使金属成为冷凝器,在它们自身表面保持一层水膜。因此,湿度期将被延长,长于周围环境空气低于露点时的时长,此外,湿度期时长还受金属厚度,结构,气流以及太阳辐射等因素的影响。

  循环温度在热带地区能造成严重的金属腐蚀,尤其会对塑料袋中的物体以及金属工具等造成影响。周围空气的露点是蒸发和冷凝平衡的标志,可以利用这点,将温度保持在比露点高10到15摄氏度,以确保腐蚀不会因为表面冷凝温度低于周围空气而发生。

  3. 相对湿度

  

  相对湿度指的是空气中水汽压与相同温度下饱和水汽压的比值,一般用百分比来表示。大气腐蚀中的一大必备因素是需要具有能在暴露于临界湿度下钢铁或金属表面的以薄膜形式存在的电解质。尽管这层薄膜对于肉眼不可见,但其中含有高浓度的腐蚀性污染物,尤其是在干燥和潮湿交替的环境下。

  临界相对湿度被视为是一个变量,受物质经历腐蚀的影响,如产品的易蚀性、表层沉积物的吸水性以及表面是否存在污染物。比如,在不存在污染物的环境中的临界相对湿度值为60%。薄膜中存在电解质时,大气腐蚀会通过阴极和阳极反应而持续发生。阳极氧化反应会对金属造成腐蚀影响。

  一般来说,海洋环境以及盐含量较高的气溶胶的相对湿度较高。各项研究已表明处于锌上的吸附水层的厚度以及相对湿度会有所增加,最终导致腐蚀速率的增加。

  4. 气溶胶粒子沉积

  室外环境中的气溶胶粒子的沉积行为可通过其有关的移动,成形和捕集的法则来进行理解。气溶胶粒子可存在于大气边界层中,其浓度受如时间,地点,大气条件,风速及高度等因素的影响。许多研究表明气溶胶的捕集,沉积以及风速这三者之间有密切的联系。这些研究中的对象包括了含盐量较高的风,此类风显示了氯化物的沉积率与不同风速之间存在着极大的关联。

  气溶胶作为大气腐蚀中的主要因素,来自交通运输、各种工业排放的烟尘或由大气中发生的化学反应而产生,常见的气溶胶包括风扬起的细灰和微尘和海水溅沫蒸发而成的盐粒等。而二次气溶胶是通过对大气气体进行冷凝与其产生反应或通过将气体转变为冷凝颗粒而形成的。气溶胶在周围区域中处于悬浮状态时,它们可以通过不同手段被减少、改造或彻底去除。气溶胶无法在环境中一直存在,其平均存在时间为数天到一周,具体存在时间取决于颗粒所处的位置及其大小。

  绝大多数气溶胶存在于海岸线地带,其通常为存在周期较短且受引力影响的大颗粒物。此外,其他能影响气溶胶的因素还包括重力,空气阻力,固体表面碰撞和干涸液滴等。

  5. 污染物

  

  污染物的存在是大气腐蚀中的另一个因素。比如,由汽油、柴油、天然气和硫燃烧产生的二氧化硫被视为有害污染物,会对金属造成腐蚀。

  其他燃料燃烧产物还包括氧化氮。上述提到的污染物存在于汽车尾气中,可与紫外线和水分反应生成可被作为气溶胶而被携带的新化学产物。夏季的雾霾天就是一个很好的例子,由于硝酸和硫酸的混合会尤其会导致在大城市内发生雾霾天气。

  当金属受上述因素影响时,大气腐蚀的速率会通过不同机制而被加快。因此,对这些因素具备全面的认识及了解能大大有助于控制腐蚀及其造成的不利影响。