金属管道的外腐蚀和电化学腐蚀的机理

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金属管道的外腐蚀是金属在海洋环境中的腐蚀，包括海水腐蚀、大气腐蚀和土壤腐蚀，它是海洋管道腐蚀的主要方面。这些腐蚀的共同点是基本都属于电化学腐蚀。金属内腐蚀的水和氧的腐蚀是化学腐蚀，虽然引起管道内腐蚀的因素和条件同样也能引起管道外腐蚀，但对海洋管道外腐蚀来说，化学腐蚀不是主要的，主要的是电化学腐蚀。

　　电化学腐蚀的机理是：当金属浸入电解质溶液时，金属与溶液之间就会产生电位差，此电位差称为电极电位。不同金属的电极电位不同，电位较负的金属失去电子称为带正电的金属离子而进入溶液；电位校正的金属接受电子并把电子传给溶液中溶解的氧分子，氧分子得到电子再与水作用生成氢氧离子（OH-），金属正离子与氢氧离子相遇生成氢氧化物。这个过程不断进行，电位较负的金属不断失去电子而被氧化，金属就这样一层一层被腐蚀。这种电化学腐蚀的原理与熟知的干电池相似，所以叫腐蚀原电池。在腐蚀电池中若用导线将不同电极电位的两个金属联接起来，导线上就有电流通过，通常规定电子流出的电极为阳极，电子流入的电极为阴极，也就是电极电位较负的是阳极，结果是阳极被腐蚀，阴极无变化。

                               
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　　按腐蚀原电池的原理，放在导电介质中的是两种不同的金属，才发生电化学腐蚀，而实际上一块钢板在导电介质中也会被腐蚀。这是由于在自然界中没有绝对纯的金属，金属都不同程度地含有杂质，况且常用的金属材料都是多种元素组成的。海洋金属管道大多是铁碳合金，不仅含铁碳等元素，还含有多种微量元素和杂质。其中铁元素与杂质相互接触而且电位不同，当管道在导电介质中时，它们就会构成无数对微小的电极，形成无数和微小的腐蚀电池，引起电化学反应，使管道表面形成不均匀腐蚀。这种不均匀腐蚀的加剧会形成更大的腐蚀电池，从而恶性循环使金属管道腐蚀更加严重，图是钢铁构件在海水中电化学腐蚀的示意图。其电极反应为：

     

                               
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　　综上所述，腐蚀原电池的反应过程包括三个部分组成：

　　1、在阳极，金属失去电子称为金属离子进入溶液，这个过程是失去电子的过程，叫阳极过程，它意味着金属溶解被腐蚀。

　　2、电流的流动，在金属中，电子由阳极流向阴极，即电流由阴极流向阳极；在溶液中，电流的流动是离子的移动。

　　3、在阴极，由阳极流来的电子被溶液中能够吸收电子的物质接受。

　　腐蚀电池的阴、阳两级的电位差，对腐蚀速度有很大影响。实验证明：当阴、阳接通后，阴极的电位向负方向移动，这话总现象称为阴极极化；阳极的电位向正的方向移动称为阳极极化。这种现象的结果使阴极与阳极之间的电位差迅速降低，腐蚀电池产生的电流随之减少，从而减缓了腐蚀速度。如果没有极化作用，金属的腐蚀将会很大，所以有效地利用极化作用是阻止金属腐蚀的重要手段。而在有些情况下，电极的极化现象可以消除或减弱。例如搅动溶液能加快阳极和阴极的反应过程，这种现象叫去极化。在海上风、浪、流剧烈地搅动海水，起着去极化的作用，使金属腐蚀大大加快。金属管道在海洋环境中的腐蚀基本都属于氧去极化的作用。氧去极化腐蚀是在阳极上趋势的电子流向阴极并进行金属的溶解，空气中的氧进入海水到达阴极，在阴极上与电子结合而生成氢氧离子。
文章来源：洛克斯石油论坛http://www.oilequipcn.net 洛克斯石油网http://www.oil126.com

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