电偶腐蚀的影响因素有哪些？

电偶腐蚀(亦称接触腐蚀)，是指当两种或两种以上不同金属在导电介质中接触后，由于各自电极电位不同而构成腐蚀原电池.电位较正的金属为阴极,发生阴极反应，导致其腐蚀过程受到抑制；而电位较负的金属为阳极，发生阳极反应，导致其腐蚀过程加速。它是一-种危害极为广泛和可能产生严重损失的腐蚀形式，广泛地存在于船舶、油气航空、建筑工业和医疗器械中。它会造成热交换器、船体推进器、阀门、冷凝器与医学植入件的腐蚀失效，是一种普遍存在的腐蚀类型.电偶腐蚀往往会诱发和加速应力腐蚀、点蚀、缝隙腐蚀、氢脆等其他各种类型的局部腐蚀，从而加速设备的破坏，由于其影响因素比较复杂，而且任一影响因素的改变都可能.导致更加严重的电偶腐蚀，所以对于这方面的探讨一直是电偶腐蚀研究的一个热点。本文从偶对材料特性，偶对几何因素，环境因素这三方面出发，综述了电偶腐蚀影响因素的研究现状，并讨论了电偶腐蚀研究的发展方向。

1、偶对材料特性的影响

在腐蚀电化学中，把各种金属在同一腐蚀介质中所测得的腐蚀电位，由低到高排列起来，形成一-个电位顺序，即金属腐蚀电偶序。电偶序常用于判断不同金属材料接触后的电偶腐蚀倾向。在电偶腐蚀中，电位差的影响是首要的，电位差越大腐蚀倾向越大，两种金属的自腐蚀电位相差越大，其电位，低的金属作为阳极越容易被腐蚀。而电位高的金属作为阴极则易受到保护[21.通常当腐蚀电位差大于0.25 V时，产生的电偶腐蚀较严重，阳极金属的腐蚀损失增大，而阴极金属腐蚀损失减小。

研究人员对金属的电偶序做了大量的测定工作，获得了在流动海水、特定海域下的几十种常用金属的电偶序1b.4。但它通常只列出各种金属稳定电位的相对关系，很少列出具体金属的稳定电位值。其主要原因是实际腐蚀介质性质变化很大，测得的电位值波动范围也较大,数据重现性差。再者,电偶腐蚀取决于异种金属的腐蚀电位，而腐蚀电位却与极化程度有关。因此，判断金属在偶对中的极性和腐蚀倾向时，电位差只决定能否发生电偶腐蚀以及腐蚀电流的方向等热力学性质，而实际电偶腐蚀程度还取决于各金属在海水中的极化性能等动力学因素的影响。

2、偶对几何因素的影响

通常面积比对电偶腐蚀行为具有较大影响，在一般情况下，当阳极面积不变时，随着阴极面积的增大，阴极电流增加，阳极金属的腐蚀速度会加快对于氢去极化来说，阴极上的氢过电位与电流密度有关、当阴极面积增大，相应地阴极电流密度减小，氢过电位也随之减小，氢去极化阻力减小，阴极总电流增加，导致阳极电流和腐蚀速度增加。对于氧去极化腐蚀来说，若腐蚀是受氧离子化过程控制，同样会由于阴极面积增加导致离子化电位降低,使腐蚀速度增加；如果腐蚀过程受氧的扩散控制,阴极面积增加意味着可接受更多的氧发生还原反应，同样也导致电偶腐蚀速度增加，对于扩散控制的腐蚀类型(如钢/铜，钢/锌等),电偶腐蚀与阴阳极面积比的关系遵循“集氧面积原理”。但对于活化-钝化控制的腐蚀类型(如钛/不锈钢)则不存在这种关系，因为它的腐蚀损害还取决于金属表面膜的损坏，而且易造成严重的局部腐蚀。

3、环境因素的影响

电解液的温度、氧含量、导电性、pH值和流动状态等介质因素也会对电偶腐蚀和分布产生重要影响。

温度对电偶腐蚀的影响是比较复杂的，从动力学方面考虑，温度升高，会加速热活化过程的动力学，从而加速电化学反应速度，使得电流密度增大，因此高温条件下金属的电偶腐蚀带来的破坏力更大。李淑英等13在研究碳钢/紫铜在NaCl介质中的电偶行为时指出温度对电偶电流的影响非常明显，随温度的增加,电偶电流明显增大，60C时的电偶电流比20C时增加了约5倍。 Blasco等14,15]对合金及合金焊缝电偶腐蚀的研究也表明随温度的增加，电偶电流增大，严密林等[16]模拟油气田水介质腐蚀环境研究了G3 油管与SM80SS套管在CO2环境中的电偶腐蚀行为。结果表明,温度升高(30C、60C、90C)会使电偶电流增加，电偶效应增大，但温度变化也会使其他环境因素随之变化，从而影响腐蚀。如温度升高在增加氧扩散速度同时也会降低氧的溶解度，导致腐蚀速度极大值现象。

温度不仅影响电偶腐蚀的速度，有时还会改变金属表面膜或腐蚀产物的结构，从而间接影响腐蚀过程。例如，温度变化会引起偶对的阴、阳极逆转而改变腐蚀进程。水溶液中的钢和锌偶合后，通常锌被腐蚀，钢被保护，若水温高于80°C，钢/锌电偶的极性就会出现逆转，锌电位高于钢而被保护，钢成为阳极而被腐蚀。这是因为腐蚀电位是非平衡电位，易受电极表面反应的变化而变化，当偶对电位波动大于偶差时，就可出现极性逆转，相应有电偶电流符号改变即反向。用失重法研究二氧化碳环境中碳钢/不锈钢(N80/S31803)偶对的电偶腐蚀，发现低CO2分压(0.1MPa)时常压下随着温度的升高，阳极(N80钢)的腐蚀速率有一个极大值。这是因为低于60°C时，阳极腐蚀速率随温度的升高而加快；温度大于609C时，碳钢表面生成了FeCO3 腐蚀产物沉积膜，对钢片具有一定的保护性。他指出温度主要是通过影响保护性产物膜的生成来影响CO2环境中电偶腐蚀速率和腐蚀形式。

4、电偶腐蚀研究发展方向

近年来，很多研究工作者对电偶腐蚀影响因素进行了深人探讨，但是仍有很多因素未涉及或深人，如对低温低氧的深海环境中电偶腐蚀特性和机理研究较少；流速对电偶腐蚀行为影响较大但腐蚀机理尚不明确。随着工程技术的发展，全面考虑各种环境下电偶腐蚀行为是必要的，目前尚没有建立完善的电偶腐蚀预测模型，随计算机技术的发展，建立各环境因素作用下的电偶腐蚀模型有极其重要的意义。在工程设计和设施制造上不可避免的会发生两种或多种金属电连接形成的电偶，由此可能产生的多金属偶合体系的电偶腐蚀也是亟待解决的问题。到目前为止，这方面的研究几乎为空白。

结合当前研究状况，本文认为今后电偶腐蚀的研究工作可能的主要发展方向如下：

1.低温、低氧环境下的电偶腐蚀行为研究；高流速下电偶腐蚀特性及机理.温度、溶解氧、面积比等各因素发生变化时,某些电偶对可能发生极性逆转,会导致腐蚀较轻的阴极突然加速腐蚀,是一种潜在危害。环境因素如何影响极性逆转和极性逆转的机理需要进行深入系统的研究。

2.完善现有的阴阳极面积比电偶腐蚀模型，采用复杂数据处理技术及计算机软件技术建立包括温度、氧含量等各种环境因素作用的电偶腐蚀预测模型。

3.为全面考虑电偶腐蚀的影响，以保障工程设计可靠性和性能；开展多金属复杂偶合体系腐蚀行为研究，应是下一步电偶腐蚀研究工作的重点内容。