TPEP 防腐钢管电化学腐蚀分析

电化学腐蚀原理

一、腐蚀的分类

1、按腐蚀过程的分

1）化学腐蚀； 2）电化学腐蚀；

2、按金属腐蚀破坏的形态分

1）点、面腐蚀； 2）应力腐蚀； 3）磨损腐蚀； 4）缝隙腐蚀； 5）晶间腐蚀； 6）疲劳腐蚀；

3、按腐蚀的环境条件分

1）干腐蚀； 2）湿腐蚀； 3）高温腐蚀； 4）常温腐蚀；

二、原电池原理：

浸泡在电解质溶液中的两种活泼性不同的金属或由金属与其他导电材料组成的电极，并且两电极之间有导线连接，形成闭合回路称之为原电池。其原理也是通过化学反应（在正负极发生不同的氧化和还原反应）使闭合电路中产生电子流，从而产生电流的。其中在负极发生氧化反应，正极发生还原反应。

原电池示意图

1、腐蚀电池

对于碳钢与不锈钢焊接而成的一种焊件，由于电位差的存在，碳钢的电极电位相对较负容易失去电子，使得碳钢失去电子发生氧化反应而被腐蚀，不锈钢表面得到电子发生还原反应受到保护。在讨论电化学腐蚀时，规定凡是进行氧化反应的电极称为阳极，进行还原反映的电极称为阴极。

宏观腐蚀电池示意图

2、钢铁的微电池

不纯的金属跟电解质溶液接触时，会发生原电池反应，比较活泼的金属失去电子而被氧化，这种腐蚀叫做电化学腐蚀。钢铁在潮湿的空气中所发生的腐蚀是电化学腐蚀最突出的例子。

微观电池示意图

三、化学腐蚀与电化学腐蚀原理

1、化学腐蚀： 金属的化学腐蚀是金属在干燥气体（如氧、氯、硫化氢等）和非电解质溶液中进行化学反应的结果。化学反应作用引起腐蚀，在腐蚀过程中不产生电流。金属的化学腐蚀只在特定的情况下发生，不具普遍性。例如：金属的氧化 。

2、电化学腐蚀：电化学腐蚀的必要条件是：阳极、阴极、电介质、电流回路。我们知道，钢铁在干燥的空气里长时间不易腐蚀，但潮湿的空气中却很快就会腐蚀。原来金属置于大气环境中时，其表面通常会形成一层极薄的不易看见的水膜。当这层水膜达到20－30个分子厚度时，它就变成电化学腐蚀所需要的电解质。如果金属表面只是处于纯净的水膜中，一般不足以造成强烈的电化学腐蚀。但大气环境下形成的水膜往往含有水溶性的盐类及溶入的腐蚀性气体，如CO2，SO2，NO2等溶解在这层水膜中，形成电解质溶液。影响电化学腐蚀的主要因素有湿度、大气腐蚀性成分等。

CO2：二氧化碳，与水反应形成碳酸，碳酸饮料原理

SO2：二氧化硫，与水反应形成亚硫酸，酸雨的主要原因

NO2：二氧化氮，与水反应形成硝酸和亚硝酸

综上所述，浸泡在电解质溶液中的金属总是不纯的，如工业用的钢铁，实际上是合金，即除铁之外，还含有石墨、渗碳体以及其它金属和杂质，它们大多数没有铁活泼。这样形成的腐蚀电池的阳极为铁，而阴极为杂质，又由于铁与杂质紧密接触，使得腐蚀不断进行（微观电池）。两种不同材料焊接成的工件，由于其电极电位的差异，当浸泡在电解质溶液中时，就会形成腐蚀电池，结果会使电位较低的材料发生腐蚀（宏观电池）。

由此表明，作为一个腐蚀电池，必须包括：两个电极、电解质溶液、电路三个不可分割的因素。有效的控制其中一个因素就能达到控制腐蚀的目的。控制其中任何一个环节就可以阻碍电化学腐蚀过程。

四、结论

TPEP防腐钢管采用的是涂层保护法（内熔结环氧外3PE），有效的阻断了腐蚀介质（水）和空气与碳钢管表面的直接接触，形成不了电化学腐蚀过程，不会造成碳钢管的腐蚀；TPEP防腐钢管无需做阴极保护。