探討金屬材料交流腐蝕的機理及影響因素

徐慶達（河北省滄州市滄縣第八建筑工程有限公司，河北 滄州 061723）

探討金屬材料交流腐蝕的機理及影響因素

徐慶達（河北省滄州市滄縣第八建筑工程有限公司，河北 滄州 061723）

交流電的產(chǎn)生，能夠有效誘導金屬材料產(chǎn)生相應的化學反應，促使金屬發(fā)生腐蝕。因此，為了能夠?qū)涣鞲g作用起到真正有效的控制和利用的效果，就應當對金屬交流腐蝕的問題進行深入分析和研究。文章對已存在的交流腐蝕行為進行分析和總結(jié)，由此對其中存在的規(guī)律進行探索，并對交流腐蝕的機理和影響因素進行總結(jié)，期望能夠為相關(guān)研究提供相應參考。

金屬材料；交流腐蝕機理；影響因素

交流電可促使金屬材料產(chǎn)生腐蝕現(xiàn)象，目前我國對于金屬交流腐蝕所進行的研究起步相對較晚，最早在上世界80年代才開始著手研究。比如學者尹可華首創(chuàng)“電場腐蝕論”，內(nèi)容直接提出電化學理論和電場理論相結(jié)合的方式對交流腐蝕進行深入研究。在之后的多年間，國內(nèi)開始針對交流腐蝕的檢測、防護及腐蝕工藝進行了深入研究，并取得了良好的效果。不過所進行研究的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)依然較為薄弱，尤其是對金屬材料交流腐蝕機理，所作出的解釋仍然未達成共識，以下對此進行討論。

1 金屬交流腐蝕的機理

針對金屬交流腐蝕機理的研究一直屬于電蝕領(lǐng)域當中的主要技術(shù)難題，一直以來受到廣泛的關(guān)注。但是由于對金屬交流腐蝕的機理研究不成熟，導致該項研究一直停滯不前。有學者認為，交流腐蝕產(chǎn)生的主要原因是由于其腐蝕活動的不可逆性，正半周期所產(chǎn)生的金屬離子沒有在之后的負半周期實現(xiàn)重新沉淀［1］。還有提出“整流說”的學者Haring直接在此背景下，推出“成膜說”，該理論認為金屬在產(chǎn)生交流電解時，將由此形成一層明顯的氧化膜，而這層氧化膜則主要源于富余金屬離子而存在。

當其電極呈現(xiàn)陽極表現(xiàn)時，氧化膜將有效組織電流的持續(xù)流通。而當電極呈現(xiàn)陰極時，則氧化膜上將有明顯的電流通過，并且緊隨著交流電壓的施加，其整流電流也將直接由電解質(zhì)逐漸的向著金屬電極方向流動發(fā)展。還有學者Kulman認為，整流屬于交流電誘導腐蝕形成的主要因素，并且還從中發(fā)現(xiàn)電解液本身的化學成分對于整流膜的形成起到了極其重要的影響，而是否能夠形成氧化膜，則主要依賴于其中的化學成分及土壤電解質(zhì)當中的氧含量。學者Jones認為，交流電可有效的致使陽極反應的去極化表現(xiàn)，提出這種可能主要是因為交流電本身的負半周內(nèi)，由于表面膜減少或者陰離子脫附而造成的。

2 金屬材料交流腐蝕的影響因素分析

2.1 交流電頻率因素

通常交流電的頻率對于金屬的表面蝕坑形態(tài)及密度，還有金屬腐蝕溶解情況等，存在著巨大的影響。學者Dyer研究發(fā)現(xiàn)交流腐蝕鋁箔的蝕孔邊長L和頻繁f存在一定的聯(lián)系。這一研究結(jié)果直接表面頻率越高，則所造成的蝕孔越小，其初始蝕孔也將由此變得更為的細密。但是一旦其頻率直接高達某項臨界值時，金屬表面的蝕孔腐蝕將明顯加劇，由此一些小蝕孔將逐漸合并成為大蝕孔，最終導致腐蝕層脫落，致使金屬厚度變薄。因此其存在一個頻率的臨界值，一旦該臨界值偏低時，則必然將隨著頻率的不斷增加，促使腐蝕速率不斷地減小。當其高于臨界值時，腐蝕速率反而會由此增大。

2.2 交流電波形因素

交流電波形也對金屬腐蝕速率造成了一定的影響。學者Chin就曾將60Hz的波形分別劃分成為正弦波、方波以及三角波等交流電來針對金屬鐵的交流腐蝕實驗及圖像進行深入分析，由此總結(jié)出交流電波形對金屬腐蝕行為所造成的影響。研究結(jié)果充分表明：三角波對金屬的鈍性破壞最為明顯，且腐蝕的速率也是最高。其次是正弦波造成的腐蝕速率，最后是方波所造成的腐蝕速率［2］。通過這個實驗，能夠有效的證實交流電波同樣也能夠適用于不銹鋼、鋁等多種金屬材料的交流腐蝕情況當中。學者Chin直接將此規(guī)律解釋為多種不同波形的交流電，主要由于其峰值電壓的不同，導致對金屬腐蝕所造成的影響也存在極大的差異性。

2.3 防腐層因素

以往早期所采用的金屬管道主要是由裸露出的鑄鐵管及鋼管組合而成，本身具備良好的接地特性。但是交流電對裸露的管線，所造成的影響效果并不明顯。隨著如今電力工業(yè)的迅速發(fā)展及高電阻率絕緣防腐層的有效應用，相應的埋地管線中交流腐蝕的問題才開始漸漸的增多。并且一些涂有高電阻涂料的埋地管道對于交流輸電線的感應電壓也表現(xiàn)的非常敏感，主要是由于涂層為雜散電流提供了傳輸通道所致。學者胡春偉研究，在同等的實驗條件當中，多種不同暴露面積的試片所造成的腐蝕速率也極不相同。但是在同等交流的電壓之下，其試片的暴露面積增加將導致腐蝕速率減小。

2.4 溫度因素

通過調(diào)查研究表明。交流電流密度越高，則測試金屬本身的溫度將隨之上升。學者Bruckner通過測試發(fā)現(xiàn)，當交流電流的密度控制在0-775Am-2的變化范圍時，金屬溫度升高的幅度將大于15攝氏度。而學者Devay的測試結(jié)果表明。交流電流密度從0升高到839Am-2變化值時，其溫度將升高至55攝氏度。并且通過室內(nèi)試驗發(fā)現(xiàn)，交流電流密度越大，則試片的溫度將隨之升高。

3 結(jié)語

綜上所述，對于交流腐蝕的研究已經(jīng)歷經(jīng)漫長的時間周期，發(fā)展至今依然存在非常大的爭議性。最主要的問題是對其促使機理的模糊性，所以必須將對交流腐蝕的問題研究重點放在基礎(chǔ)研究之上，由此的深入探討交流電致使金屬腐蝕的深度秘密。

［1］李自力，楊燕.金屬管道交流腐蝕研究新進展［J］.石油學報，2012，01：164-171.

［2］康甜甜，劉波，王樹立，劉朝陽，姜英豪，周昊，楊燕.埋地管道交流腐蝕與陰極保護研究進展［J］.常州大學學報（自然科學版），2016，01：67-72.