天然水中,金属腐蚀速度受氧向金属表面扩散的速度控制,儿乎和环境pH值、材料成分、种类、结构、冶炼方法及热处理过程等关系不大。例如,含饱和空气的水中,各种成分钢铁、包括铸铁的稳态腐蚀速度都在1. 0-2. 5gmda
影响金属在水中腐蚀速度主要因素有:
1.氧浓度
氧浓度增大后,腐蚀速度几乎正比地增大。钢腐蚀速度达到最大时的氧浓度(人工充氧条件),为lOmL/1.。如果氧浓度再继续增大,钢腐蚀速度反而降低,原因是过量氧促使钢铁表面钝化。但在酸性的水环境(pH值小于4),氧扩散不再起控制作用,腐蚀由析氢速度控制。此时,含杂质较少的纯铁有较低腐蚀速度,低碳钢腐蚀速度低于高碳钢,而且热处理及冷加工也可能影响材料腐蚀速度。
2.温度
温度对钢铁在水溶液环境腐蚀影响视腐蚀机理而定。氧扩散控制的腐蚀时,温度影响氧的稳态扩散速度,温度平均每升高300C ,防腐板腐蚀速度约增加一倍。如果腐蚀和析氢反应有关,则温度主要影响反应活化能,有资料估计,大约每升高100C,防腐板腐蚀速度增加一倍。防腐板腐蚀和温度的这些粗略关系常用来判别腐蚀的机理。
3.溶解盐
室温、空气饱和的水中,溶解盐(以NaC1为例)浓度增大,钢铁腐蚀速度随之增大,3 % NaCI(相当海水浓度)时达到最大值;如果盐浓度继续增大,防腐板腐蚀速度开始下降,26%NaC1时,腐蚀速度比纯水中还低。其原因是含盐量既和溶液导电性有关,又和氧气溶解度有关。低浓度盐溶液中导电性起主要作用,腐蚀速度随盐浓度增大而增加;高浓度盐水中氧溶解度明显降低,造成腐蚀速度的下降。溶解盐种类差异一般对腐蚀影响不太大。但值得注意的是钙、镁盐类,它们在水中含量被称为水的“硬度”,由于它们容易沉积在金属表面形成垢层,所以一般说来,“硬水”腐蚀性反而小于含盐少的“软水”
4.流速
流速对钢铁在天然水中腐蚀影响比较复杂。起初水的相对运动带来更多氧,从而促进防腐板腐蚀。但流速大到因过量氧引起金属钝化的话,防腐板腐蚀速度就会下降,流速再继续增大,钝化膜会因水流机械磨损作用破坏,防腐板腐蚀速度又会上升。但在海水中,高浓度氯离子使钢铁难以钝化,防腐板腐蚀速度始终随流速增加而单调上升,不会出现下降过程。
5. pH值
天然淡水的pH值范围内((4^-10),金属腐蚀速度几乎和pH值无关,都等于和氧扩散极限电流密度对应的腐蚀速度。pH值小于4时,由耗氧腐蚀转变为析氢腐蚀,防腐板腐蚀机理改变,防腐板腐蚀速度明显增大;pH值大于10,钢铁等许多金属可能钝化,防腐板腐蚀速度剧降。